本文關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)的彈性設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：虛擬實(shí)驗(yàn)一般以演示型或驗(yàn)證型的形式呈現(xiàn)，其教學(xué)操作需按照既定實(shí)驗(yàn)步驟層層遞進(jìn)，而學(xué)習(xí)者的疏忽、失誤、記憶偏差、認(rèn)知上的知識(shí)建構(gòu)缺陷等都會(huì)導(dǎo)致虛擬實(shí)驗(yàn)操作出錯(cuò)，一旦步驟出錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將面臨三種情況：可能繼續(xù)運(yùn)行、系統(tǒng)響應(yīng)緩慢、執(zhí)行指令終止。即使某些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能繼續(xù)，由于學(xué)習(xí)者的這種誤操作比較隱蔽，在系統(tǒng)沒有呈現(xiàn)反饋的前提下，學(xué)習(xí)者會(huì)在不知不覺中把錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)和操作習(xí)慣遷移到真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，不利于真實(shí)實(shí)驗(yàn)的施展；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)響應(yīng)緩慢或停止表明其容錯(cuò)性能不佳，若缺乏相應(yīng)機(jī)制彌助，將影響學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)熱情和學(xué)習(xí)效度。 源于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的彈性設(shè)計(jì)能滿足用戶對(duì)建筑空間和其結(jié)構(gòu)性能的需要，使建筑具有一定的伸縮性、可調(diào)整、靈活性、可變性等，一定程度上，具有適應(yīng)用戶不斷變化的功能需求。將彈性設(shè)計(jì)的思想運(yùn)用到虛擬實(shí)驗(yàn)中，是指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)、開發(fā)產(chǎn)品或課件過程中具有彈性思維，使產(chǎn)品、課件體現(xiàn)寬容性、靈活性、容錯(cuò)性、伸縮性、可變性、可調(diào)整性，在符合客觀條件的前提下，滿足學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)路徑的可選擇性及其他變化需求。給虛擬實(shí)驗(yàn)適度的彈性設(shè)計(jì)空間，將積累因?qū)W習(xí)者的失誤、遺忘等引發(fā)的各種意外的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，有利于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和遠(yuǎn)遷移。 虛擬實(shí)驗(yàn)的彈性設(shè)計(jì)融匯日本設(shè)計(jì)師欣吉?dú)W·希格的“Poka-Yoke”（波卡糾偏）理論和美國(guó)設(shè)計(jì)師威廉·立德威爾等的回旋性設(shè)計(jì)法則與SimonBrown的可伸縮性原則三大類。搜集歸納國(guó)內(nèi)外有關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和彈性設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)研究意義；以波卡糾偏、靈活性—使用性折衷原理、設(shè)計(jì)心理學(xué)、行為心理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的相關(guān)理論作為理論支撐，析出虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵；闡釋彈性設(shè)計(jì)在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的需求等級(jí)和用戶（或?qū)W習(xí)者）體驗(yàn)需求等級(jí)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系；利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法分析彈性設(shè)計(jì)的實(shí)用性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過研究提出虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的原則，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)模型，剖析其模塊構(gòu)成：波卡糾偏（消除、檢測(cè)、緩和、替代、簡(jiǎn)單化）、回旋性（容錯(cuò)性、功能可見性、可逆性、安全網(wǎng)、警告、提示、確認(rèn)）、可伸縮性（分區(qū)、緩存、自動(dòng)化、一些特效如隱藏/凸顯、淡入/淡出、滑入/滑出、放大/縮小等），另外在可伸縮性子類中添加了其他一些功能如照相機(jī)和回收站等。虛擬實(shí)驗(yàn)的彈性設(shè)計(jì)主要提升實(shí)驗(yàn)的容錯(cuò)性、防錯(cuò)性、糾錯(cuò)性，同時(shí)增加良好的反饋和一些類似智能手機(jī)擁有的趣味性等；結(jié)合工科機(jī)械基礎(chǔ)課程《幾何精度對(duì)機(jī)械性能影響的綜合檢測(cè)》實(shí)驗(yàn)中的關(guān)于“齒輪油泵的拆卸與組裝”案例這一子實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)。 本研究主要有五部分組成： 第一章為緒論：闡述研究問題的背景，通過檢索和閱讀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，，把握虛擬實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀和彈性設(shè)計(jì)的具體體現(xiàn)，提煉出目前虛擬實(shí)驗(yàn)存在的問題，給出本文的研究思路、方法和意義，呈現(xiàn)論文結(jié)構(gòu)。 第二章為研究的相關(guān)概念和理論基礎(chǔ)。依據(jù)“彈性”、“彈性設(shè)計(jì)”的概念，梳理虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與研究范疇；通過“Poka-Yoke”(波卡糾偏)、靈活性—使用性折衷設(shè)計(jì)法則、認(rèn)知與行為和設(shè)計(jì)心理學(xué)相關(guān)理論對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用：①波卡糾偏理論主導(dǎo)虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)中的操作錯(cuò)誤，主要為防錯(cuò)和預(yù)防失誤；②靈活性—使用性折衷設(shè)計(jì)原則不僅考慮虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的承受能力同時(shí)兼顧“以學(xué)習(xí)者為中心”的設(shè)計(jì)理念；③認(rèn)知、行為與設(shè)計(jì)心理學(xué)的相關(guān)解釋有助于啟發(fā)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)可調(diào)整性、可變性、可伸縮性等的探究。 第三章根據(jù)文獻(xiàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的需求等級(jí)和提高用戶（或?qū)W習(xí)者）體驗(yàn)需求等級(jí)及彼此對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提高虛擬實(shí)驗(yàn)的防錯(cuò)、容錯(cuò)與糾錯(cuò)性能；根據(jù)學(xué)習(xí)者存在的失誤、疏忽等引發(fā)誤操作的多種因素說明虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)具備實(shí)用性，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法分析其實(shí)用性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；給出虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)需遵循的原則：回旋性、多路徑、奧卡姆剃刀、低勞作性、層次性與彈跳性等；結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)的元素構(gòu)建其彈性設(shè)計(jì)模型，剖析模型的三大子類：波卡糾偏、回旋性、可伸縮性及各模塊的構(gòu)成成分和作用。分析了虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)下波卡糾偏和回旋性的過程以及可伸縮性中的分區(qū)與并置的模擬。 第四章為案例實(shí)證部分，因?qū)W習(xí)者在實(shí)際拆裝齒輪油泵時(shí)極易出錯(cuò)，以《幾何精度對(duì)機(jī)械性能影響的綜合檢測(cè)》中的“齒輪油泵的拆卸與組裝”為虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)開發(fā)案例。分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者特征；描繪虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)開發(fā)的一般流程；制作了融匯彈性設(shè)計(jì)理念的齒輪油泵拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)。 第五章為總結(jié)和展望：對(duì)本研究作階段性總結(jié)，提煉創(chuàng)新之處，陳述展望和后續(xù)研究。
【關(guān)鍵詞】：彈性設(shè)計(jì) 虛擬實(shí)驗(yàn) 波卡糾偏 回旋性 可伸縮性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：G434
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及問題的提出11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 存在的問題15
• 1.3 研究思路、方法及意義15-17
• 1.3.1 研究的思路15-16
• 1.3.2 研究方法16
• 1.3.3 研究意義16-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的相關(guān)概念和理論基礎(chǔ)18-23
• 2.1 彈性和彈性設(shè)計(jì)的概念18
• 2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的內(nèi)涵18-19
• 2.3 波卡糾偏理論對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的支撐作用19-20
• 2.4 靈活性—使用性折衷原理對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用20-21
• 2.5 行為、認(rèn)知、設(shè)計(jì)心理學(xué)等對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的啟發(fā)作用21-23
• 第3章 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的相關(guān)分析和模型構(gòu)建23-40
• 3.1 基于多種需求分析虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的目的23-26
• 3.1.1 設(shè)計(jì)的需求等級(jí)23-25
• 3.1.2 用戶體驗(yàn)的需求等級(jí)25-26
• 3.2 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的實(shí)用性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)26-29
• 3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的原則29-30
• 3.3.1 回旋性29
• 3.3.2 多路徑29
• 3.3.3 奧卡姆剃刀29-30
• 3.3.4 低勞作性30
• 3.3.5 層次性與彈跳性30
• 3.4 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)模型及其三大子類分析30-40
• 3.4.1 模型構(gòu)建30-32
• 3.4.2 模型子類一：波卡糾偏模塊及作用32-34
• 3.4.3 模型子類二：回旋性模塊及作用34-37
• 3.4.4 模型子類三：可伸縮性模塊及作用37-40
• 第4章 虛擬實(shí)驗(yàn)彈性設(shè)計(jì)的案例分析40-47
• 4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)介40
• 4.2 學(xué)習(xí)者分析40-41
• 4.3 設(shè)計(jì)流程41
• 4.4 案例設(shè)計(jì)41-47
• 4.4.1 齒輪油泵拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)的波卡糾偏設(shè)計(jì)42-43
• 4.4.2 齒輪油泵拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)的回旋性設(shè)計(jì)43-44
• 4.4.3 齒輪油泵拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)的可伸縮性設(shè)計(jì)44-47
• 第5章 總結(jié)與展望47-49
• 5.1 研究工作總結(jié)47
• 5.2 未來工作展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-53
• 導(dǎo)師與作者簡(jiǎn)介53-54
• 致謝54

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本文編號(hào)：551401