【摘要】：近年來,虛擬仿真實驗教學項目逐漸受到國家重視。2017年,國家大力開展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”,建設網(wǎng)絡公共資源平臺。次年,教育信息化2.0行動計劃開啟,進一步推進示范性虛擬仿真實驗教學項目建設,開放國家精品在線課程。開展虛擬仿真實驗教學將成為未來實驗教學方向的主流,而相關虛擬仿真教學資源的開發(fā)將是重中之重。本課題以塔機虛擬仿真教學為方向,開展VR課堂版塔機虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)的研發(fā)。本課題研究的VR課堂-塔機虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)應用于高校機械類學科塔機實驗教學中。教學系統(tǒng)內(nèi)容包括塔機組成機構(gòu)認知、拆卸與組裝教學、塔機模擬操作及模擬考試模塊。通過電子白板運行教學系統(tǒng),開展塔機教學,旨在解決高校課堂中課堂互動性差,不能全方位展示模型三維結(jié)構(gòu)的問題。論文介紹了該系統(tǒng)的教學價值,整體技術路線,并對現(xiàn)有虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)的開發(fā)流程提出改進。具體內(nèi)容包括:(1)論文闡述了開發(fā)過程中應用的基于StrangeIoC的MVCS框架,對其源碼進行了分析,并利用Unity3D的編輯器拓展功能優(yōu)化框架的應用流程,提高項目開發(fā)效率。(2)塔機模擬考試模塊中,采用對象池技術管理“道具”對象資源的,減少了對象使用過程中的內(nèi)存開銷。(3)項目采用XLua的熱更新方案實現(xiàn)項目發(fā)布之后的資源更新及邏輯修改。針對項目及開發(fā)平臺進行優(yōu)化調(diào)試,包括合理選用引擎物理組件,提高代碼質(zhì)量等。(4)最后進行項目測試及電子白板一體機運行調(diào)試。項目運行效果及學生測試反饋表明,本課題的研究成果對機械類塔機教學起到了積極的作用,并對現(xiàn)階段虛擬仿真教學資源的開發(fā)流程及資源更新方案具有重要借鑒意義。
【圖文】：

第二章 塔機虛擬仿真教學系統(tǒng)的總體設計本章主要介紹塔機虛擬仿真教學系統(tǒng)的總體設計，包括硬件系統(tǒng)及程序開發(fā)平臺。2.1 系統(tǒng)開發(fā)設計目前，高校通過建立虛擬仿真實驗教學實驗室開展虛擬仿真教學，采用教師課堂講解理論知識，學生自主上機實訓的模式。這種模式將理論講解與實訓分離學生難以真正理解課堂講解的理論知識，自主實訓難以發(fā)揮它真正的價值。而完全在實驗室中講課，，又受到場地限制，同一批次教授的學生數(shù)量有限，造成教學效率低[12]。該虛擬仿真教學系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)采用超短焦立體投影儀和電容式觸摸屏配合的設計方案，解決仿真教學系統(tǒng)的顯示與交互問題。該系統(tǒng)可用于幾十人小班課堂，將虛擬仿真教學從實驗室?guī)У搅苏n堂。實現(xiàn)教師同時進行理論知識與模擬實訓的教學，提高了教學效率。具體關系圖，如圖 2.1 所示漫游

山東建筑大學碩士學位論文7案如圖 2.2 所示。圖 2.2 塔機虛擬仿真教學系統(tǒng)技術運用圖2.2 系統(tǒng)軟件開發(fā)工具虛擬現(xiàn)實引擎的出現(xiàn)極大的提高了虛擬仿真教學項目的研發(fā)效率。本項目開發(fā)采用 Unity3D 虛擬現(xiàn)實引擎。在項目開發(fā)過程中，采用 3DMax 軟件制作模型，包括模型網(wǎng)格及模型動畫。采用 Photoshop 設計模型貼圖及 UI 等。Unity3D 虛擬現(xiàn)實引擎提供了項目開發(fā)所用到的龐大且復雜的基礎功能框架，包括三維渲染管理、內(nèi)存管理、跨平臺及諸多編輯器等，使開發(fā)者能夠運用這些工具快捷、方便的進行項目開發(fā)[14]。開發(fā)流程如圖 2.3 所示。DrawCall物理組件模型優(yōu)化策劃方案程序框架設計熱更新設計關鍵技術研究系統(tǒng)優(yōu)化塔機虛擬仿真教學系統(tǒng)StrangeIoC MVC 框架XLua、LuaAss
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.9-4;G434

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本文編號：2703659