基于WebGL与增强现实技术的教学辅助系统的设计与实现
发布时间：2020-07-01 22:41
【摘要】：随着信息技术的不断发展和进步,教育信息化的发展水平也在不断提高,在此背景下,出现了计算机辅助教学系统,被用于各个学科中进行辅助教学或提供独立学习环境,以帮助学生提高学习效率和学习质量。其中也包括实操性较强的化学学科。本文通过分析现有化学教学辅助系统的不足,对其进行改进与创新,重新设计并实现了一个基于WebGL与增强现实技术的化学教学辅助系统。本文采用软件工程思想,首先对系统进行了需求分析,然后在需求分析的基础上对系统进行了概要设计和详细设计,并最终实现了该教学辅助系统。通过对系统的实验和测试,验证了系统的实用性与创新性。本文实现的化学教学辅助系统,为学生提供一个独立的学习环境,同时为老师的教学提供了辅助。本文系统摒弃了以往的C/S架构,改为采用B/S架构实现,并且利用WebGL页面3D技术让其中功能模块立体化,同时还运用了增强现实技术对系统的学习交互方式做出了创新。系统包含了用户管理、元素周期表学习、分子球棍模型操作平台、虚拟实验室四个子系统。用户管理子系统支持不同的角色用户在系统中进行注册、登录以及修改个人信息等操作;元素周期表子系统利用增强现实技术,在移动端页面实现了虚实结合的交互学习方式,让用户可以在现实世界的画面下观察虚拟的元素原子结构;分子球棍模型操作平台为化学教师提供一个在线的球棍模型编辑器,支持上传、导入、导出、编辑模型等功能,同时还为学生提供浏览、查看分子球棍模型的功能;虚拟实验室利用WebGL及相关页面3D技术实现了一个三维实验室场景,允许用户通过鼠标、键盘在场景中漫游并与场景中的化学仪器模型进行交互。本教学辅助系统能够帮助学生缩短学习中学化学的时间、提高学习中学化学的兴趣并激发创造力;同时为教师带来了实用的教学辅助功能。是一个具有重要实际应用价值的教学辅助系统。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;TP393.09
【图文】：
不需要进行编译的。这样就可以方便改变代码，马上看到效果。逡逑２．１．２邋ＷｅｂＧＬ渲染原理逡逑ＷｅｂＧＬ的渲染管道结构［９］如图２－１所示，在ＷｅｂＧＬ中关于物体几何体结构逡逑信息都存放在两种类型的数据中，一个是顶点缓存对象，一个是索引缓存对象。逡逑而整个ＷｅｂＧＬ渲染几何体的过程就是通过渲染管道执行。首先从顶点缓存对象逡逑中存放了几何体的顶点信息，以及各种属性值，属性输入到顶点着色器，顶点着逡逑色器处理后的结果作为输入，输入到片元着色器，最终从片元着色器中输出的结逡逑果再送到帧缓冲中，然后再显示到屏幕上，就是在浏览器上所看到的３Ｄ物体了。逡逑ＷｅｂＧＬ应用的整体结构一般有以下四个要素：Ｃａｎｖａｓ邋（＿布），Ｏｂｊｅｃｔｓ邋（物逡逑体对象），Ｌｉｇｈｔｓ邋（灯光），Ｃａｍｅｒａ邋（摄像机）逡逑——逡逑逦＊邋薛入逦分＇逦．邋｜逦}f出邋１逡逑—瑜入逦於逦逦谄入—逡逑图２－１邋ＷｅｂＧＬ渲染管道结构逡逑ＷｅｂＧＬ运行在电脑的ＧＰＵ上。因此，需要提供能在ＧＰＵ上执行的代码。逡逑而且这段代码必须以一对函数的形式来提供。这两个函数分别称为顶点着色器和逡逑片元着色器
逦第二章系统关键技术分析逦逡逑３Ｄ模型、３Ｄ动画、全景信息等，这样丰富的资源能够给学习者便捷的提供最逡逑合适的知识表达方式。X椙肯质导际醯慕换シ绞揭捕嘀侄嘌菏植慷鳌⒂镅浴㈠义涎鄱⑻甯械取Ｗ匀坏慕换シ绞礁罢咛峁┝俗灾餮疤剿鞯目占洌ü邋义系脑硕材芨谋浯逞罢咧皇鞘褂么竽缘难胺绞剑氨涞酶腥ぁ６杂阱义铣橄蟮慕萄谌莸慕步猓唤瞿芄唤橄竽谌萦眯槟庑畔⒄故荆鼓芄换谡飧鲥义夏Ｐ妥龀龌ザ蠢。芄辉銮垦罢呃斫狻Ｕ庖彩潜韭畚牡慕萄Цㄖ低逞≡皴义嫌迷銮肯质导际踅岷希祝澹猓牵汤词迪值脑蛑弧ｅ义匣谔囟ㄥ澹慑义
本文编号：2737372
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;TP393.09
【图文】：
不需要进行编译的。这样就可以方便改变代码，马上看到效果。逡逑２．１．２邋ＷｅｂＧＬ渲染原理逡逑ＷｅｂＧＬ的渲染管道结构［９］如图２－１所示，在ＷｅｂＧＬ中关于物体几何体结构逡逑信息都存放在两种类型的数据中，一个是顶点缓存对象，一个是索引缓存对象。逡逑而整个ＷｅｂＧＬ渲染几何体的过程就是通过渲染管道执行。首先从顶点缓存对象逡逑中存放了几何体的顶点信息，以及各种属性值，属性输入到顶点着色器，顶点着逡逑色器处理后的结果作为输入，输入到片元着色器，最终从片元着色器中输出的结逡逑果再送到帧缓冲中，然后再显示到屏幕上，就是在浏览器上所看到的３Ｄ物体了。逡逑ＷｅｂＧＬ应用的整体结构一般有以下四个要素：Ｃａｎｖａｓ邋（＿布），Ｏｂｊｅｃｔｓ邋（物逡逑体对象），Ｌｉｇｈｔｓ邋（灯光），Ｃａｍｅｒａ邋（摄像机）逡逑——逡逑逦＊邋薛入逦分＇逦．邋｜逦}f出邋１逡逑—瑜入逦於逦逦谄入—逡逑图２－１邋ＷｅｂＧＬ渲染管道结构逡逑ＷｅｂＧＬ运行在电脑的ＧＰＵ上。因此，需要提供能在ＧＰＵ上执行的代码。逡逑而且这段代码必须以一对函数的形式来提供。这两个函数分别称为顶点着色器和逡逑片元着色器
逦第二章系统关键技术分析逦逡逑３Ｄ模型、３Ｄ动画、全景信息等，这样丰富的资源能够给学习者便捷的提供最逡逑合适的知识表达方式。X椙肯质导际醯慕换シ绞揭捕嘀侄嘌菏植慷鳌⒂镅浴㈠义涎鄱⑻甯械取Ｗ匀坏慕换シ绞礁罢咛峁┝俗灾餮疤剿鞯目占洌ü邋义系脑硕材芨谋浯逞罢咧皇鞘褂么竽缘难胺绞剑氨涞酶腥ぁ６杂阱义铣橄蟮慕萄谌莸慕步猓唤瞿芄唤橄竽谌萦眯槟庑畔⒄故荆鼓芄换谡飧鲥义夏Ｐ妥龀龌ザ蠢。芄辉銮垦罢呃斫狻Ｕ庖彩潜韭畚牡慕萄Цㄖ低逞≡皴义嫌迷銮肯质导际踅岷希祝澹猓牵汤词迪值脑蛑弧ｅ义匣谔囟ㄥ澹慑义
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