基于协作的虚拟实验研究及其实现

论文摘要

计算机网络技术、通讯技术、多媒体技术的不断成熟与进步,促进了现代远程教育的快速发展。然而由于远程教育的时空分离性,远程实验一直是困扰远程教育发展的一个难题。随着远程教育实践的不断深入,如何在网络条件下建立一个虚拟实验教学环境为远程学习者提供可交互的实验成为远程教育者关注的焦点。另外,随着互联网的发展,计算机支持的协同工作是网络技术发展中的一个重要方向,也是今后教育、科学研究、产品设计等应用领域的发展趋势。本文主要从理论上介绍了如何将协作学习等相关理论和CSCW理念与虚拟实验相结合,实现网络上的多人协作实验。本文首先介绍了虚拟实验的概念和特点,虚拟实验教学的特点,优势和存在的不足。详细介绍了协作虚拟实验的理论基础,以及协作学习理论在现代远程教育中应用的必要性和可行性。在此基础上,阐述了协作学习理论在虚拟实验中的实现策略;其次,阐述了协作虚拟实验系统框架的设计原则、体系结构、设计目标、功能目标和工作流程,分析了构建协作实验系统的相关理念、技术。再次,构建了一个协作虚拟实验的原型系统来演示虚拟实验的协作机制。最后,对本论文研究进行了总结,并对协作虚拟实验的发展前景做了阐述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 计算机协同工作和协同虚拟实验发展及现状
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 研究意义和目标
• 1.5 本文的架构及所做的工作
• 第二章 协作学习理论在现代远程教育虚拟实验教学中的应用
• 2.1 虚拟实验与虚拟实验教学
• 2.1.1 虚拟实验的概念和特点
• 2.1.2 虚拟实验教学的特点
• 2.1.3 虚拟实验教学中存在的不足和改进建议
• 2.2 现代远程教育与虚拟实验教学
• 2.2.1 现代远程教育实验教学的状况
• 2.2.2 开展虚拟实验教学的必要性
• 2.2.3 开展虚拟实验教学的可行性
• 2.3 协作学习理论与虚拟实验教学
• 2.3.1 协作实验的理论基础
• 2.3.2 协作学习理论在虚拟实验中的实现策略
• 第三章 基于协作的虚拟实验教学系统设计
• 3.1 构建实验系统的相关理念、技术
• 3.1.1 CSCW理念
• 3.1.2 CSCW用在协作虚拟实验方面的关键技术
• 3.2 协作虚拟实验系统框架设计
• 3.2.1 设计原则
• 3.2.2 需求分析
• 3.2.3 体系结构和层次结构
• 3.3 模块设计
• 3.3.1 功能模块分析
• 3.3.2 实验流程
• 第四章 协作虚拟实验原型系统的实现
• 4.1 开发平台及关键技术简介
• 4.1.1 开发环境
• 4.1.2 关键技术简介
• 4.2 实验原型系统的实现
• 4.2.1 设计思想
• 4.2.2 系统客户端登录功能的实现
• 4.2.3 协作虚拟实验主场景
• 4.2.4 服务器的搭建
• 4.2.5 协作模块的实现
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果目录