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基于X3D虚拟现实技术在有机化学微观领域教学中应用

收藏本文 2024-04-06 点赞:6670 浏览:19132 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:计算机技术的不断发展及网络技术的,虚拟现实技术也了发展。仿真实验作为虚拟现实技术的分支,以其逼真的三维表现力及良好的交互特性,正逐步应用于各个领域的教学实验中,已计算机辅助教学的组成,引起了人们广泛关注。本课题以认知主义学习理论、媒体理论和建构主义学习理论模型为指导,构建了一套关于有机化学微观教学领域的仿真系统,使学员摆脱时间和空间的限制,充分探索微观世界的事物运动规律。以军医大学有机化学课程讲授教材章节“链烃的反应历程和电子效应为例”,基于X3D标准的虚拟现实技术开发了“溴水亲电加成反应机理”的仿真实验,模拟了整个反应机理的全。此仿真实验的开发,主要阐述了基于X3D标准的一般建模方法及开发流程;分析了X3D标准的交互机制与交互方式;分析了X3D标准的动画技术、交互技术;并对该标准的SAI和EAI两种场景创作方式做了探索性的研究与应用,希望对后续的研究借鉴作用。本课题还对开发的虚拟场景与Sakai课程管理系统了集成与发布,学员利用校园网可方便地访问教学资源。网络带宽的提高,基于X3D标准开发的仿真实验,利用其独特的编码方式及交互机制,不但可以对教学领域的抽象、原理仿真方便在互联网上传输。基于Web的多人协作式虚拟仿真实验技术未来的发展方向。虚拟现实技术的发展及广泛,必将给社会及教育领域带来深刻而广泛的影响。关键词:X3D论文虚拟现实论文仿真实验论文网络论文有机化学论文

    摘要8-9

    ABSTRACT9-10

    缩略词表10-11

    章 前言11-16

    一、课题研究背景和意11-12

    二、国内外研究现状12-14

    (一) 国外研究现状13

    (二) 国内研究现状13-14

    三、课题研究的主要内容14

    四、论文结构14-15

    五、小结15-16

    章 课题理论及技术支持16-26

    一、课题展开的理论依据16-18

    (一) 研究的认知主义学习理论依据16

    (二) 研究的媒体理论依据16-17

    (三) 研究的建构主义学习理论依据17-18

    二、虚拟现实技术对本课题的支持18-24

    (一) 虚拟现实技术的发展18-19

    (二) 虚拟现实技术的特点19-20

    (三) 网络 VR(Web3D)技术分类20-22

    (四) 虚拟现实系统的分类22-23

    (五) 选择 X3D 作为本课题丌发的技术工具的依据23-24

    三、Sakai 课程管理系统的支持24-25

    (一) 灵活性24

    (二) 强大性24

    (三) 开放性24-25

    四、小结25-26

    章 课题开发的关键技术研究26-33

    一、三维建模技术26-27

    (一) 多边形建模26

    (二) 面片建模26

    (三) Nurbs 建模26-27

    二、X3D 标准的研究27-31

    (一) X3D 系统结构27-28

    (二) x3D 文件结构28-29

    (三) X3D 标准的动画机制29-30

    (四) X3D 标准的交互机制30-31

    (五) x3D 的交互方式31

    三、小结31-33

    章 虚拟仿真实验模块的设计——以“Br2 亲电加成反应”为例33-40

    一、课题开发工具的选择33-35

    (一) X3D 创作工具 X3D Editor 3.233-34

    (二) 浏览器插件的选择34-35

    二、虚拟实验系统模块结构设计35-37

    (一) 内容设计35-36

    (二) 界面设计36-37

    三、虚拟实验模块功能设计37-39

    (一) 基本构成的设计37-38

    (二) 功能方案的设计38-39

    四、教学策略的设计39

    五、小结39-40

    第五章 仿真动画模块的实现40-72

    一、仿真动画模块的开发流程40-41

    二、场景对象的创建41-49

    (一) 子场景对象的创建41-44

    (二) 主场景建模44-48

    (三) 建模中应的几个问题48-49

    三、仿真动画的交互实现49-71

    (一) “电子跃迁”虚拟实验场景的交互实现49-59

    (二) sp2 杂化轨道虚拟场景交互功能的实现59-61

    (三) sp3 虚拟场景的交互功能实现61

    (四) 主场景中的交互功能实现61-68

    (五) “HBr(溴化氢)亲电加成反应机理”场景功能的实现68-70

    (六) EAI 实例应用70-71

    四、X3D 场景动画的集成与发布71

    五、小结71-72

    第六章 虚拟仿真模块的分析、评价及应用72-76

    一、虚拟仿真实验涉及到的技术分析72

    二、虚拟仿真实验模块的应用问卷调查分析72-75

    (一) 调查目的72-73

    (二) 调查对象73

    (三) 调查内容73

    (四) 实验条件73

    (五) 调查的实施73

    (六) 结果分析73-75

    三、小结75-76

    第七章 总结与展望76-79

    一、仿真实验系统的功能特点及创新点76

    (一) 将基于 X3D 标准的虚拟现实技术应用于有机化学微观领域的教学76

    (二) 探索了 X3D 标准的一些新特性76

    (三) 与sakai 课程管理系统的76

    二、本课题研究的整体评价与局限76-77

    三、对今后工作的展望77-79

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