网络虚拟实验体系结构研究

发布时间：2020-10-16 04:35

　　 在现代远程教育中，实验教学与理论教学的方式是有区别的。理论课的许多课程是通过远距离的多媒体教学手段完成的；而实验的基点是学生必须亲自动手实践，因此相对于远程教育的理论教学模式而言，它是近距离性的。这样，在远程教育中就产生了实验教学与远程教学模式不适应的状况。因此如何改变这种状况，在现代远程教育中开展远程实验教学是一个具有挑战性的课题。 相对于传统的实验教学，远程实验教学不受时空限制，以其安全性、交互性和开放性而受到广泛的关注。近年来，计算机媒体技术、网络技术与虚拟仪器技术迅速发展，通过网络构建虚拟实验室已经成为可能，远程实验教学已成为远程教学研究的重要方面。 虚拟实验是依托“虚拟现实”技术而产生和发展的一种实验模式。所谓虚拟现实技术，就是充分利用高性能的计算机硬件与软件资源及各类先进的传感器的一种集成技术，其主要技术构成为实时三维图形生成的技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术等。虚拟现实技术能够生成实时的、具有三维信息的虚拟环境，实验者可以像在真实世界中一样地与该环境进行实时操纵和相互交流。 虚拟实验一般是通过虚拟实验室而进行的。所谓虚拟实验室，是指由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现，也可以是虚拟构想成的实验室。在虚拟实验室中，实验者感觉到他似乎是在真正的现实实验室里近距离进行现场操作。 要对实际实验教学进行最大程度的模拟，必须对实验设备，实验环境和实验现象等进行虚拟，同时必须处理虚拟实验环境与用户的交互，对用户正确或错误的实验过程做出响应的反映，这应该是一个完整的体系。但是，由于各种因素的制约，目前对具体的技术在体系中具体环节的应用研究的多，例如，如何利用VRML语言进行虚拟仪器和虚拟实验环境的开发等，而对整个体系结构 八 硕士学位论文 父喘环y 川n5几R’s刀压批 中各个模块的功能，构成和采用的关键技术，模块间的相互关系和连接方式的 研究较少。因此，虚拟实验的开发往往没有一种指导模式，只能由计算机软件 开发人员来进行，开发的虚拟试验系统也缺乏通用性。 本文通过分析不同性质的实验教学，从中抽象出实验教学的一般过程、特 点和要求，结合计算机多媒体技术、网络技术与虚拟器技术，提出了一种可能 的网络虚拟实验体系结构。 第一章对实验教学的功能、任务、方法作了详细的论述，指出现阶段传统 实验教学不再符合现代教学理论和远程教育的要求并指明虚拟实验教学是其 发展方向： 第二章分析了两个比较具有代表性的虚拟实验实验室实现方式，并指出其 优缺点； 第三章抽象出实验教学的一般过程、特点和要求，并结合计算机多媒体技 术、网络技术与虚拟器技术，提出网络虚拟实验的体系结构。对组成网络虚拟 实验系统的元件库、策略库和实验者信息库的构成进行探讨，提出建库的规范 方法和数据库与功能模块的接口。 第四章介绍”8255并行按口应用实验’·网络虚拟实验的设计和实现。它按照网 络虚拟实验的体系结构设计。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2003
【中图分类】：G434
【部分图文】：

MASTER’51’HESIS第二章远程实验教学实例研究算机技术、网络技术和虚拟现实技术的发展，很多研究机远程实验教学的研究，也产生了许多成果。下面将介绍两。Ev1ab系统Ev1ab简介是一个基于虚拟空间的三维电子线路实验环境，目前已初步几个电路模型的设计和编码工作。通过Evlab系统，学生实验中常见的仪器操作方法，并对基本实验电路有更加深

噪噪声发生器器和和加法器器图2一6实验软件结构d.实验操作当学生访问远程控制实验教学系统网站，首先经浏览器观察到数字信号平均实验远程教学系统主页(见图2一7)，网页上安排了实验的相关内容，目的、原理、应用、装置的连线(Flash制作的动画)、内容和步骤、等。如实验使用说明图2一7实验教学系统主页

3.用于存储模拟数据初始条件和边界条件以及实验结果数据的数据库系统。这几个部分的紧密祸合就组成了一个虚拟实验室。如图3一1所示。虚拟实验室系统是对三层B/S体系结构的具体应用。在虚拟实验室系统中，服务器端(功能层)通过软件技术对各种实验环境和实验元件进行仿真，并接收来自客户端(表示层)的实验操作请求，根据客户端不同的实验请求，读取数据库服务器中的相应数据(数据层)，调整仪器的状态，模拟产生实验的现象，输出对应的实验数据。3.2.2网络虚拟实验体系结构本文提出了一个网络虚拟实验系统的模型，它建立在基于WEB的B/S的体系结构之上。整个体系结构以数据库为中心分为三层，划分的依据是用户的三级管理模式或用户的任务和权限的不同。管理员具有最高的权限
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本文编号：2842769