基于VRML的虚拟实验室框架的研究

在现代教育中，实验教学占有非常重要的地位。它是教学活动中一个必不可少的过程，尤其是那些实践性较强的学科，同时实验对于培养学生的实际操作能力、创新能力和解决问题的能力也是至关重要的。随着计算机网络技术、多媒体技术和VRML技术的快速发展，特别是远程教育的蓬勃发展，有力地推动了网上虚拟实验及虚拟实验室的发展。 本课题首先阐述了国内外虚拟实验及虚拟实验室的发展，计算机辅助教学的发展及远程教学的发展和应用情况。接着研究了构建虚拟实验室的几种可行方案，着重讨论了基于VRML技术的实现方法，并引出采用此方案的特殊意义。结合当前信息网络技术的实际应用情况，并参考了前人在这方面的经验，提出了应用VRML技术来实现网络虚拟实验室框架的具体方案。在此框架基础上利用VRML、EAI和Java的有机结合实现了对车床基本车削加工方式的虚拟。利用ASP网页技术编写使用者界面与网站管理者界面，并结合Access数据库服务器管理网站资料。在这个虚拟实验室框架平台上，异地的实验者可以通过Internet/Intranet远程访问，完成车床一些车削加工操作实验，基本上达到了远程/本地实验教学的要求。 本课题对以下几个方面作了详尽的探讨：1）应用VRML技术，并巧妙地结合3DS MAX强大功能，对车床及工件进行了3D模型的设计。由于VRML的跨平台性及多种常用浏览器的支持，为满足各种不同的实验用户奠定了坚实的基础；2）研究了用户和VRML世界的交互方法。VRML可以在浏览器环境中为3D实验台模型添加多种感知器，能够良好地感知操作者的各种意图。在VRML和Java技术的接口中，可以利用Java程序代码来完成一些复杂的任务，从而实现了用户与实验的交互。实验者感知实验台的各种仪器，程序完成相应的任务，然后返回相应的结果；3）仔细研究了车床车削加工方式的原理，对车床加工方式建立了相关的3D模型，并实现了动态仿真。4）实验台远程访问的实现。运用VRML和Java语言的跨平台性，特别是Java语言的字节码无需重新编译这一特性，实现了远程的用户可以通过Internet/Intranet在本地浏览器上直接访问。 最后对本课题的发展作了一个总结与展望，本课题所完成只是虚拟实验室的一个基本框架，实现了部分功能。还有一些方面，特别是在协同实验方面有待于深入的研究。