基于Virtools的计算机硬件组装虚拟实验开发及实现

摘要

计算机文化基础是大学生进校之后学习的第一门计算机课程。由于其自身的特点以及实验条件的限制，学生对系统组成只能以理论化的方式进行学习，很难开展有效的实践活动。虚拟实验由于不受时空限制，以其安全性、交互性得到广泛的关注。开发虚拟实验，实现以软代硬<'[1]>已经成为实验教学研究中的重要方面。 本文在详细分析虚拟现实系统分类、特点以及相关技术的基础上重点研究了VIRTOOTS DEV。利用该技术可以开发桌面虚拟现实系统，降低虚拟现实系统的开发成本，对于促进实验教学的模式改革有重大作用。 笔者从自身对计算机文化基础课程的教学经验出发，切实结合虚拟现实技术、教育心理学等方面理论和方法，设计了计算机硬件组装虚拟实验平台的功能模块；并利用VIRTOOLS DEV，3DMAX，AUTHORWARE实现了计算机硬件组装实验并对系统的关键技术进行分析；最后对虚拟现实技术开发的虚拟实验以及传统的三维动画进行了对比分析，并对今后的实验教学新模式进行了相关的探讨。 需要说明的是本文对虚拟实验的研究主要是侧重于P C平台的，因为虚拟实验要想在实际教学中普及，必须走大众化道路，而目前P C平台符合这个要求，这也正是虚拟现实技术今后发展的方向。现在只是完成该系统的基础建设，随着相关技术的不断发展，该实验系统还需要不断的完善和发展，使之成为现有实验教学的有益补充，从而大大提高实验教学的伸缩性和适应性。

目录

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英文文摘

声明

第一章：绪论

1.1课题研究背景及来源

1.2虚拟实验室在国内外研究现状

1.3论文的研究内容与成果

1.4研究思路和方法

1.4.1研究思路

1.4.2研究方法

1.5论文结构

1.6研究意义

第二章虚拟实验室系统分析和设计

2.1实验平台的需求分析

2.2实验平台总体分析

2.3实验平台的性能要求

2.4实验平台开发基于的架构和主要开发工具

第三章基于组件开发工具VIRTOOLS DEV

3.1 VIRTOOLS DEV概述与基本特征

3.2动作行为模块Building Block(BB)

3.2.1 The Behavioral link-行为链接

3.2.2连接延迟

3.3脚本的组成

第四章三维实验场景的构建

4.1VIRTOOLS对3DMAX模型制作的四点规则

4.2模型优化策略

4.3 3DMAX模型的导入

第五章虚拟实验与教育理论

5.1虚拟实验与行为主义

5.2虚拟实验与认知主义

5.3虚拟实验与建构主义

5.4基于建构主义的实验教学原则

第六章系统功能模块设计及关键技术实现

6.1实验平台功能模块综述

6.2数据库的建立及管理

6.3 AUTHORWARE对数据库的访问

6.4实验过程交互设计

6.4.1三维物体的旋转展示

6.4.2三维立体环境的创建

6.4.3系统记时功能及实验自动演示

6.4.4自动捕获的能力

6.4.5利用鼠标对可视化实验对象进行拖动交互

6.4.6脚本的继承以及Behavior Graph(动作图表BG)的使用

6.4.7VIRTOOLS DEV文件的发布

第七章应用实践与反思

7.1系统相关功能界面展示

7.2桌面虚拟现实与传统三维动画的区别总结

7.3本研究的特色与创新

7.4基于实践的反馈意见和系统不足

7.5结语

参考文献

致谢

研究生在校期间的科研成果