网络虚拟实验场景的研究与实现

论文摘要

21世纪是信息和知识经济时代,实验教育的任务是培养具有创新精神和能力的高素质人才。因此一切有利于能力培养的现代教育技术都得到了快速、充分的利用,网络虚拟实验在实验教学中的应用就是典型的体现。本文从我国教育形势发展轭需要及网络虚拟实验教学的优势出发,提出了一种网络虚拟实验应用于大学《模拟电子技术》实验教学的模式,即建立了基于交互式Flash技术的网络虚拟模拟电子技术实验系统辅助模拟电子技术的实验教学。本文首先介绍了网络虚拟实验的基本概念、发展历史以及它的技术背景、实现模式,概述了国内虚拟实验的现状和本文的所要进行的研究工作。其次介绍了《模拟电子技术》虚拟实验系统设计的理论依据和本实验系统设计的理念、原则、系统的定位、体系结构、特点和实验的流程。再次,详细讲述了如何利用FLASH中的动作脚本语言即Action Script进行深入编程,达到并超过了由JAVA语言编写的交互式虚拟实验的效果。本虚拟实验系统已经能够很好的完成对《模拟电子技术》实验的仿真,能够让用户实时的进行交互式的操作,并真实的反应实际的电路工作情况。为了使整个系统更加智能化和人性化,在其中还添加了实验习题的自动批改,实验过程中的动画演示、语音讲解,智能差错和提醒等功能。在已经完成的《模拟电子技术》多媒体交互式教学辅助虚拟实验的基础上,我们进一步发展,完成了《模拟电子技术》虚拟实验系统小系统的建立,实现其远程教育系统的建构。通过教学实践的检验和对学生调查问卷的反馈,表明整个《模拟电子技术》多媒体交互式虚拟实验系统的虚拟性、实践性和灵活性等特征,使其具备了实际实验所不具备的某些特殊优势,很好的辅助实验教学,并在很大程度上改善了实验教学条件,有利于充分的发挥学生的主动性和能动性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 虚拟实验概述
• 1.1.1 虚拟实验的概念
• 1.1.2 虚拟实验的发展历史
• 1.2 虚拟实验的技术背景
• 1.2.1 OpenGL技术
• 1.2.2 VRML技术
• 1.2.3 FLASH技术
• 1.3 虚拟实验模式
• 1.3.1 具有实验室支撑的实验模式
• 1.3.2 没有实验室支撑的实验模式
• 1.3.3 两种模式的比较
• 1.4 高校电子电路虚拟实验发展现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 系统需求分析及UML建模
• 2.1 用户需求分析
• 2.1.1 系统业务需求
• 2.1.2 用户分析
• 2.2 系统的定位
• 2.3 系统需求获取方式
• 2.3.1 教育理论角度研究需求
• 2.3.2 任课教师和实验室教师的访谈
• 2.3.3 问卷调查
• 2.4 系统需求问题描述
• 2.4.1 系统功能性需求
• 2.4.2 系统非功能性需求
• 2.5 UML建模
• 2.5.1 UML概述
• 2.5.2 使用UML进行建模
• 第3章 系统的框架设计
• 3.1 系统设计理念和原则
• 3.1.1 虚拟实验系统的设计理念
• 3.1.2 虚拟实验系统的设计原则
• 3.2 系统的架构设计
• 3.2.1 系统的技术架构设计
• 3.2.2 系统的内容架构设计
• 3.3 虚拟实验系统功能
• 3.4 虚拟实验系统的实验流程
• 第4章 虚拟实验系统关键技术
• 4.1 基于虚拟仪器的技术分析
• 4.1.1 动态波形显示问题的解决
• 4.1.2 电路实时电流流动问题的解决
• 4.2 基于实验交互操作的技术分析
• 4.2.1 选择学习内容的交互
• 4.2.2 仪表旋动转动并产生相关现象的交互
• 4.2.3 仪器移动等的交互
• 4.2.4 控制物体运动的交互
• 4.2.5 控制外部声音、视频
• 4.3 实验数据处理
• 4.4 实验中测量误差
• 4.5 虚拟实验的智能查错
• 4.6 虚拟实验平台的完善
• 4.7 虚拟实验小系统的建立
• 第5章 虚拟实验系统的实现
• 5.1 虚拟实验系统实现的理论依据
• 5.2 虚拟实验系统的实现
• 5.2.1 虚拟实验系统的开发思路
• 5.2.2 虚拟实验平台的开发过程
• 5.2.3 虚拟实验的具体制作
• 5.3 虚拟实验的制作过程
• 第6章 结论及展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 未来工作展望
• 附录一
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表