基于VRML的远程仿真实验室的设计与实现研究

摘要

远程教育作为教与学相分离的一种教学方式，可以在学习者不脱离工作岗位的同时完成学习任务，因此自从其产生以来，受到教育界的热切关注，并迅速发展壮大，现已成为整个教育体系的一个重要组成部分。采用远程教育方式进行知识的传授和辅导，基本能达到全日制学习的教学效果，然而因其本质特征：教与学的分离，不可避免的与近距离性质的实验教学产生冲突。这已成为远程教育继续发展不可忽视问题。同时，在广大高校教育和职业教育中，实验资源紧张也使得实验教学工作达不到预定培养锻炼学生技能等目标。正是在这种环境下，虚拟实验技术应运而生。 虚拟实验可分为控制类和仿真类两种，本文主要研究仿真类实验的设计与实现。在认真研究仿真实验的相关理论和技术实现手段的基础上，提出并实现了基于VRML技术的仿真实验室，对如何应用VRML技术设计实现仿真实验室做出一定的研究与探讨。 本文引言部分就仿真实验室的研究目的与意义进行了探讨，分析了什么是仿真实验室技术，并对国内外研究现状进行了概要的介绍。 第二章首先就实验方法及其在科学研究中的作用进行了论述，然后讨论了实验教学对于培养学习者的技能及科学品质的重要意义。 第三章分别概要介绍了现阶段教育体系中远程教育和职业教育两种主要教育形式，指出它们在实验教学方面都需要有所创新以满足教学需要。 在第四章里主要就仿真实验室的技术基础进行研究。论述本文使用的基础技术(虚拟现实建模语言)的产生、发展及技术原理。 第五章是本文的核心部分，具体阐述仿真实验室的设计与实现。首先说明了仿真实验室的体系架构的选择与构建，以及系统设计目标，随后论述了系统中几个关键模块的设计原理和实现方法。最后以迈克耳逊干涉仪为实例，探讨了仿真实验室中的核心部分仿真实验的设计与实现，并就系统关键代码进行了分析说明。 最后一章总结了本文所做的工作，指出基于VRML技术的仿真实验室能够较好地仿真模拟实际实验，对解决现阶段实验教学面对的问题具有一定的参考意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章实验教学的重要意义

第三章现阶段实验教学面临的问题

第四章虚拟现实建模语言

第五章系统的设计与实现

第六章结束语

参考文献

致谢

发表论文、获奖情况与科研成果