远程教育中虚拟实验室探讨

随着时代的发展，远程教育已日益成为传统教育的重要补充。远程教育的发展经历了广播教学、电视教学和网络教学三个阶段。其中以网络教学最能代表未来远程教育的发展方向。与传统教学相比，网络教学表现力丰富，可以充分利用图像、声音、动画等先进教学手段，同时又具有交互性。在远程教育的实际教学中，很多学科的课程特别是理工科课程为了培养学生的实际动手能力和观察能力，往往需要学生进行大量的实验。因此，如何在网络上创建虚拟实验室，使接受远程教育的学生在网上操纵实验，成为一个重要的研究课题。本文提出了基于www的虚拟实验室模型，分析了虚拟实验室的特点和它应该具备的主要功能，以及实现虚拟实验室涉及到的几项关键技术。文章对虚拟实验进行了分类，先容了虚拟实验的特点。提出了制作虚拟实验室必须解决的三个关键问题：虚拟仪器的制作，虚拟实验的操纵以及实验现象的演示。本文的研究重点即围绕着这几个方面展开。接着，文章对制作虚拟实验的工具Ja、Flash的特点进行了分析，指出它们适合设计虚拟实验的原因，并比较了它们之间的优缺点。指出为了增强虚拟实验的真实感，必须把虚拟现实技术运用到虚拟实验中来。在第四章中，本文对虚拟现实的历史进行了回顾，分析了虚拟现实的特点，虚拟现实所需的硬件设备及实在现方案。实现虚拟现实技术需要昂贵的硬件设备，这限制了虚拟实验的应用范围。本文提出了一种通过用软件编程设计虚拟实验的方法，使用户摆脱对昂贵设备的依靠，在普通的微机上就能够观察实验的演示过程，并能够实际操纵实验。这里使用的主要工具就是虚拟现实建模语言VRML。文章分析了VRML语言的特点，指出VRML适合设计虚拟实验的原因。随后，在第五章本文具体讨论了用VRML实现虚拟实验的几项关键技术：虚拟对象的建模、虚拟实验现象的演示和虚拟实验中实现交互功能的方法。虚拟实验中虚拟对象的建模方法主要有：几何建模、物理建模和行为建d＼硕士学住论文VN＆Wn＼1u［D’5TIIE批模，行为建模是实现其真实性的关键。接着，本文分析了VIOAL动画的流程，对VRML中的动画进行了分类，即分为插值器动画、视点动画和帧动画，讨论了它们各自的实现原理和方法。接着，具体讨论了虚拟实验中用VRML实现交互功能的方法，指出要完成虚拟实验的简单交互功能，可以利用传感器节点实现，要实现复杂的交互功能，需要Ja与ScriPt节点、EAI的相互配——通过以上分析，本文得出在远程教育中建立虚拟实验室必要而且可行的结论，同时对如何将虚拟现实技术引入到虚拟实验室中，如何用VKML设计虚拟实验提出了一些方案。最后，对全文进厅了总结，指出了进一步努力的方向。【关键词】：远程教育虚拟实验室虚拟实验虚拟现实虚拟现实建模语言
【论文提纲】：中文摘要3-5英文摘要5-9第一章概述9-131．1远程教育的发展历史9-101．2虚拟实验室在国内外发展现状10-111．3远程教育中虚拟实验室的特点111．4全文的主要内容简介11-13第二章虚拟实验室13-192．1基于WWW的虚拟实验室模型13-152．2虚拟实验室的主要功能15-162．3实现虚拟实验室的关键技术16-172．4实现虚拟实验室的几个关键问题17-19第三章虚拟实验的制作工具19-273．1用JA设计虚拟实验19-223．1．1Ja语言是一种适合网上编程的语言19-203．1．2用Ja实现虚拟实验中的动画20-223．2用FLASH设计虚拟实验22-253．2．1Flash适合设计虚拟实验的原因22-243．2．2用Flash设计虚拟实验的关键因素24-253．3小结25-27第四章虚拟现实与虚拟实验27-344．1虚拟现实的发展历史274．2虚拟现实的特点27-284．3虚拟现实的硬件设备及实在现方案28-304．4采用VRML语言设计虚拟实验的原因30-34第五章虚拟实验的设计34-545．1虚拟实验的建模方法34-385．1．1虚拟现实中建模的主要方法34-375．1．2VRML的建模工具37-385．2虚拟实验现象的演示38-465．2．1插值器动画39-445．2．2视点动画44-455．2．3帧动画45-465．3虚拟实验中交互功能的实现46-545．3．1简单的交互性46-485．3．2扩展VRML场景的两种机制48-54第六章结论与展望54-55参考文献55-59硕士期间的科研工作59-60致谢60