虚拟实验及其教学管理平台的设计与研究
这是一篇关于虚拟实验,教学管理平台,虚拟实验室,电子线路,译码器的论文, 主要内容为随着信息技术的飞速发展,传统的教育模式正在面临挑战。新的教育方式——现代远程教育正在不断发展壮大,并以其特有的优势引起广泛关注。与传统教学一样,在现代远程教育中,一些课程不仅包含理论教学,而且还包含着非常重要的实验教学。在这类课程的教学过程中,理论部分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,相对于远程教育的理论教学而言,这种实验教学是近距离、非面对面的,这样就产生了实验教学与远程理论教学的模式匹配矛盾。而技术的发展为缓解这种矛盾提供了可能,特别是近十几年来出现的计算机仿真技术、人工智能技术、虚拟现实技术、多媒体程序设计技术等,以及一些专门为设计和开发虚拟实验的专用工具的发展,为开发虚拟实验提供了有力的技术支持,并在工业设计、产品推广方面得到成功的应用。然而由于教学活动的特殊性,将这些技术真正的融入到实验教学中去,仍然是我们面临的一种具有挑战性的课题。 虚拟实验是指依托相关的计算机平台,借助于硬件和软件实现的计算机仿真实验。虚拟实验是对传统实验的强化和延伸,它是实验教学发展的重要方向,是多媒体计算机技术、网络技术与虚拟仪器技术的结合。虚拟实验拓展了实验教学的时间和空间,强调学生在实验中的主导地位,减少了资金的投入,丰富了实验的内容,它创设的虚拟情景的实验氛围可以调动学生学习的积极性和求知欲,部分虚拟实验还可以避免真实实验中的一些危险。虚拟实验技术的发展不仅为实验教学改革提供了技术支持,还为远程教育的实验教学提供了良好的方法。 本论文从网络教育存在的问题和虚拟实验的现状入手,研究了虚拟实验的相关理论基础,并进行了虚拟实验教学管理平台的整体设计、开发以及虚拟实验实践。在分析虚拟实验的概念、历史、理论支持的基础上,着重介绍了电子线路虚拟实验的相关内容并开发了一个基于网络的电子线路虚拟实验教学管理平台,结合Multisim做了一个译码器的虚拟实验实践,最后给出了虚拟实验的发展方向和本论文的不足。 在虚拟实验概述部分,主要说明了虚拟实验的相关概念、发展历史和理论基础。在电子线路虚拟实验室的设计与实现部分,本文提出了利用加拿大Interactive Image Technologies公司的Multisim7作为客户端软件的电子线路虚拟实验教学管理平台的建设方案,较好的解决了虚拟实验网络平台的建设问题,提出了离线实验和在线实验室管理对策,较成功的解决了虚拟实验过程和网络传输的矛盾。虚
基于Flex的虚拟实验平台研究
这是一篇关于虚拟仪器,虚拟示波器,虚拟信号发生器,虚拟实验,Flex的论文, 主要内容为随着计算机技术的飞速发展,网络虚拟实验系统已经可以借助现代通信和信息处理技术带给学生更真实的实验体验。虚拟实验室与传统实验室相比具有投入成本低廉、无损耗、维护简单、更新速度快,容易实现相同条件下的重复实验、容易扩展和共享等优点。虚拟实验平台逐渐成为热门的研究方向。 首先,论文阐述了远程网络虚拟实验的研究背景以及研究内容,并分析了国内外远程网络虚拟实验研究的现状,把握虚拟实验的发展方向。 其次,论文采用Struts2+Spring+Hibernate的Java框架作为远程网络虚拟实验平台的后台技术,使用MVC设计模式组织代码,将系统的业务逻辑层、数据层、界面显示层分离。前端使用Flex作为开发语言,使用事件驱动框架Cairngorm框架开发实验系统UI界面。使用MySQL作为数据库存储实验数据。 再次,论文设计开发了虚拟信号发生器、虚拟示波器、虚拟电阻、虚拟实验电路板等组件。并以这些组件为基础构建了虚拟模拟实验、虚拟信号与系统实验、虚拟通信实验三大实验。满足了基本的教学需求。远程网络虚拟实验平台最大程度的降低了实验科研的成本经费,综合国内外虚拟实验平台的发展趋势,采用基于浏览器的B/S虚拟实验平台成为新的发展方向。本文提出了一种全新的虚拟实验平台设计方案,即基于SSH框架和Flex的虚拟实验平台设计方法。真正实现了不受时间、地点、仪器限制的进行实验。学生可以独立自主的完成实验。
虚拟电路实验系统中J2EE WEB框架的构建与研究
这是一篇关于虚拟实验,虚拟电路实验,J2EE,MVC,设计模式,控制器,模型视图,MemCached的论文, 主要内容为本文首先描述了在当今高等院校开发虚拟实验的必要性和可行性。在虚拟实验系统开发中，不仅要求高度真实的器材模拟度、高质量用户图形界面(GUI)以及提供用户与实验平台的各种操作交互，还要求在网络上完成教师与学生、系统管理员与其他角色用户之间的交流。为了有效处理教师、学生、管理员在整个实验系统之间的关系，虚拟实验管理系统开发采用了基于B／S架构的J2EE WEB框架。 文章介绍了J2EE技术核心API与组件，J2EE应用服务器提供的容器与服务，J2EE技术发展方向；介绍了基于MVC模型、视图、控制器设计模式的J2EE WEB开源框架Struts、Spring各自的体系结构与运行机制。然后描述了虚拟电路管理实验中如何应用MVC设计模式与IOC模式搭建系统J2EE WEB框架，以及开发中的设计和相应实现技术的择取；系统开发中DAO层与持久层的实现，还包括诸如MemCached等新技术的应用、系统代码的重构和J2EE框架中一些底层技术的研究。 文章总结了虚拟实验系统中J2EE WEB框架的设计思想，重点阐述了IOC容器的实现对于系统应用开发的影响；最后，针对虚拟实验系统J2EE WEB框架构建，提出了一些深层次的思考。
多目标用户的虚拟神经解剖系统的设计与实现
这是一篇关于目标用户,虚拟实验,系统构建,模型交互,用户体验的论文, 主要内容为虚拟实验通过计算机技术创设出直观生动的实验交互情境，不受时空和其他物理设备的限制，因此成为目前医学学科教学中的重要辅助手段，对学习者心智技能和操作技能的形成具有积极的促进作用。通过对目前虚拟实验应用于医学学科的调查发现，其目标用户大多仅针对学科教师和学生，忽略了普通人群对医疗科普知识的了解以及临床对技术支持的需要。因此，要打破医学虚拟实验应用范围的局限性，本研究从可用性角度出发，提出“多目标用户”概念，并以人体解剖学中神经解剖系统课程为例，设计满足多目标用户需求的医学虚拟系统。 多目标用户是指虚拟神经解剖系统的目标用户是具有不同特点的多类人群。针对具有多目标用户系统的设计和开发，全面系统地分析使用虚拟学习系统的各类用户群体的特征和需求，根据不同人群需求进行模块化设计，构建分别满足教师、学生、社会大众和临床医疗实践人员需求的虚拟神经解剖系统，以扩展医学虚拟实验系统的应用人群，为更多领域的虚拟实验系统开发提供新的设计思路。 本研究以建构主义理论和用户体验需求层次思想为指导，分析不同用户的心理需求，构建系统设计和用户心理动作的关系模型，提出多目标用户系统设计的原则：界面设计给用户提供简洁大方的操作界面，充分满足用户感觉需求，调动用户的情感体验；交互设计使用户灵活高效地使用系统功能，增强用户满意度；情感设计让系统的艺术感、故事感、交互功能和用户情感产生共鸣，提升用户对系统的喜爱；专属设计即系统应不同目标用户的需求提供给其的专属功能和服务，使用户取得知识进步、提升用户在生活和社会中的存在感、体现用户的社会价值和个人价值等。再造设计即系统再改进，针对用户再需求的发生对系统进行迭代修改和改进，以便更好地提升用户满意度和信任度。在提出系统设计原则的基础上，应用用户驱动创新策略设计基于用户体验五层次需求的系统开发设计逻辑图，构建神经解剖系统服务平台。以此为基础，提出多目标用户神经解剖系统的设计流程：需求分析、模型构建、后台数据库、交互设计、系统界面设计、整合发布。在理论分析基础上，运用3Dmax、virtools、PHP+mysql等多种技术工具设计并开发多目标用户的神经解剖系统，从系统开发环境配置、模型构建、交互设计、模块实现、技术检验和有效性评价等方面对构建多目标用户的神经解剖系统进行了深入分析。 论文的组织结构和各章的详细内容如下： 第一章介绍了研究问题的背景,结合医学教学资源的应用情况,分析了神经系统解剖课程教学和实验存在的具体问题,以及虚拟神经解剖系统的研究状况,确定了本研究的研究内容、研究目的和研究意义。 第二章论述了神经解剖学和虚拟神经解剖系统的开发目的,阐释了建构主义理论和用户体验思想对虚拟神经解剖系统设计的指导作用。根据用户体验五层次需求构建系统开发逻辑图,提出服务设计理念,并创建医学系统服务平台。 第三章概述了多目标用户的虚拟神经解剖系统,从开发流程、功能设计、数据库设计和界面布局等方面详细论述了多目标用户的虚拟神经解剖系统的设计开发思路和构想。 第四章详细介绍了多目标用户的虚拟神经解剖系统的技术实现,阐释系统开发环境的搭建,详细介绍了各个子系统的实现过程和整合发布。 第五章对研究工作进行总结,对研究结果进行展望,明确系统设计以及论文撰写工作存在的问题和不足,做好下一步的研究工作。
基于Java3D的机械液压虚拟实验平台的设计与实现
这是一篇关于虚拟实验,3D实验平台,教学实验,Java3D的论文, 主要内容为随着时代的发展,教育在社会生活中已然占据至关重要的地位,实践教育也得到了社会各界越来越多的关注。近年来,教育部门和各大院校极其注重专业实践教育,积极开设和开展各种专业实践的课程与活动。通过专业实践的课程与活动,除了能够加深学生对理论知识的理解、锻炼个人的实践能力外,还会培养和激励他们的学习兴趣及创新热情。但是,目前我国大部分的高校依然面临着资金短缺、设备陈旧、实践安全等多种问题,这使得实践教育在我国高校的发展受到了阻碍。互联网技术日益蓬勃发展,互联网技术与实践教育结合的产物--虚拟实验技术应运而生。这种结合不仅是教育信息化发展的必然趋势,也是解决目前实践教育所面临问题的新思路。这项技术不仅解决了传统实践教育中面临的种种问题,还让学生可以不局限于实验室进行实践,为教学带来了极大的便利。机械液压是机械类专业同学的必修课,它是一门综合了多个学科、有一定的难度的专业基础课,也具有很强的实践性质。本文把机械液压的课程实验作为切入点,探索使用Java技术搭建基于Java3D的机械液压模拟实验平台。首先,本文通过把计算机技术与虚拟实验进行有机结合,利用现阶段较为成熟的Java技术开发了以模拟机械液压实验为主的虚拟实验平台,为学生和教师提供了便利的实验教学环境。在对国内外关于虚拟实验的研究现状的总结和分析的基础上,在对机械液压模拟实验平台进行需求分析的基础上进行了详细设计,将虚拟实验平台细分为五个模块,分别是用户管理模块、信息管理模块、基础实验演示模块、基础实验练习模块和设计实验模块。同时,还总结了实验平台需解决的核心问题,并简述了解决问题的思路。其次,本平台采用C/S架构,基于swing技术构建了虚拟实验平台。利用Java3D技术构建3D虚拟实验环境,使用多线程技术实现了虚拟实验的动态显示,利用SQL Server及Hibernate技术完成对相关数据的处理,从而构造出教与管相结合的模拟实验平台。最后,按照详细设计方案将模拟平台划分的五个模块,分别对每个模块进行了全面的功能测试。对于基础实验练习和设计实验模块,分别使用机械液压中的经典的实验进行测试。经过测试和应用,该平台能够满足用户需求,可作为该专业学生进行实验的方式,或辅助教师授课的多媒体手段,有利于学生进一步理解较为抽象的原理。
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