论文题目：基于VRML的虚拟实验的设计与研究
摘要：现代远程教育是伴随现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式,是知识经济时代构筑人们终身学习体系的主要手段。传统的实验教学,由于种种原因的限制难以满足远程学习者的需求。 虚拟实验是依托网络技术与虚拟现实技术实现的、具有丰富多媒体信息的计算机模拟实验;它为缺乏实验机会的远程教育学习者提供了丰富的实验资源与良好的学习条件,提高了远程教育的教学效果。但是,目前的虚拟实验的实践和应用局限在部分高校,虚拟实验的数量比较少,其交互设计水平不能充分满足学习者的需求,也无法真正适应网上实验教学的需要;虚拟实验的相关理论研究也不够深入。鉴于此,本论文立足于现代教育教学理论与计算机技术,从理论与实践研究两个方面,对基于网络的虚拟实验教学进行研究。 本文首先就选题背景和意义进行了探讨,介绍和分析了虚拟实验在国内外的应用现状,分析了实施虚拟实验教学的必要性和可行性;在此基础上,详细分析了虚拟实验的内涵、分类、虚拟实验应用于教学的优势和局限性,介绍了虚拟实验教学的理论基础;然后,重点就虚拟现实建模语言（VRML）的概念、构造、基本工作原理及交互技术进行了详细介绍;在此基础上,基于虚拟实验教学理论与VRML技术开发了虚拟计算机组装实验和虚拟计算机组成原理两个实例,结合JavaScript实现了三维场景中模型对象的交互操作,学习者在虚拟场景内使用鼠标就可以轻松完成计算机组装实验、数据传输通路验证实验以及74LS181综合功能验证实验;然后,将多媒体教育资源和协作交流功能有机整合在一起,最终成功构建了一个生动直观、具交互性能的三维虚拟实验教学平台。为了检验平台的使用效果,对此虚拟实验进行了软件测试和教学应用,分析了两个教学案例,并在应用过程中总结出了一种“虚—实—虚”的虚拟实验教学方案,较好的结合了真实实验和虚拟实验的各自优势。最后,对本文的研究进行了总结归纳,并对虚拟实验教学的未来研究方向做了分析。
关键词：虚拟实验;VRML;现代远程教育;教学策略;计算机组装
学科专业：教育技术学
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外虚拟实验教学现状
1.2.1 国外现状分析
1.2.2 国内现状分析
1.3 研究的主要内容
1.4 研究意义
第2章 虚拟实验与虚拟实验教学
2.1 虚拟实验概述
2.1.1 虚拟实验的内涵
2.1.2 虚拟实验的分类
2.2 实施虚拟实验教学的必要性
2.3 实施虚拟实验教学的可行性
2.4 虚拟实验应用于教学的优势与局限性
2.4.1 虚拟实验教学的优势
2.4.2 虚拟实验教学的局限性
2.5 虚拟实验教学的理论基础
2.5.1 建构主义学习理论与虚拟实验教学
2.5.2 媒体教学理论与虚拟实验教学
2.5.3 学习迁移理论与虚拟实验教学
2.6 虚拟实验教学策略和网络学习模式研究
2.6.1 虚拟实验教学策略研究
2.6.2 虚拟实验网络学习模式探索
第3章 虚拟现实建模语言（VRML）
3.1 VRML 与同类技术比较
3.2 VRML 概念
3.3 VRML 的构造
3.4 VRML 基本工作原理
3.5 VRML 的交互技术
3.5.1 VRML 的交互原理
3.5.2 基于静态行为的交互
3.5.3 基于动态行为的交互
3.5.4 基于EAI 的交互
第4章 虚拟计算机组装实验的设计与实现
4.1 虚拟实验教学设计
4.1.1 学习者分析
4.1.2 教学现状分析
4.1.3 教学目标分析
4.2 主要功能模块设计
4.3 虚拟实验的技术实现
4.3.1 系统开发平台简介
4.3.2 虚拟实验的开发流程
4.3.3 虚拟实验的建模
4.3.4 VRML 优化策略
4.3.4.1 模型优化策略
4.3.4.2 VRML 文件优化策略
4.3.5 交互功能的实现
4.3.5.1 交互界面的实现
4.3.5.2 基本交互功能——选择、移动和旋转
4.3.5.3 计算机组装交互操作的实现
4.3.5.4 实验板连线的实现
4.3.5.5 模拟开关的实现
4.3.5.6 逻辑芯片（74L5181）功能的实现
4.3.5.7 多媒体信息的交互
4.4 网上虚拟实验平台的建立
第5章 虚拟实验应用于教学
5.1 虚拟实验的软件测试
5.2 虚拟实验的教学应用
5.2.1 教学应用案例一
5.2.2 教学应用案例二
5.2.3 虚拟实验教学方案研究
5.2.4 应用效果分析
5.2.5 引入教学应注意的问题
第6章 总结和展望
6.1 主要研究成果
6.2 存在的问题及不足
6.3 虚拟实验教学的未来发展
参考文献
致谢