實驗教學(xué)在化工專業(yè)教學(xué)中占據(jù)重要地位。目前國內(nèi)高校普遍遵循“課堂教學(xué)+實驗教學(xué)”的傳統(tǒng)模式,信息化程度低,教學(xué)效果有待提升。隨著計算機科學(xué)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展,虛擬仿真軟件被廣泛地應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域�，F(xiàn)行的化工實驗教學(xué)過程缺乏有效的教學(xué)輔助手段,且傳統(tǒng)的教學(xué)方式已落后于信息化發(fā)展的步伐,限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)方式。為彌補以上欠缺,本文研發(fā)了一套化工實驗虛擬仿真教學(xué)軟件,具體工作如下:（1）構(gòu)建了基于Unity 3D（U3D）的虛擬仿真軟件開發(fā)平臺。本平臺繼承了 U3D的可視化界面和跨平臺開發(fā)的優(yōu)勢,并實現(xiàn)了使用電子表格等常用編輯文本開發(fā),彌補了編程語言開發(fā)方法面臨的門檻高、難度大、開發(fā)周期長等不足。（2）實現(xiàn)了面向虛擬仿真軟件開發(fā)過程的關(guān)鍵技術(shù)。由二分法思想解決了精確碰撞檢測求解;基于像素點和多圖層兩種技術(shù)完成了屏幕二維曲線繪制仿真;通過客戶端與服務(wù)端互聯(lián)通訊實現(xiàn)了虛擬仿真軟件和云課堂的雙向數(shù)據(jù)互傳。（3）開發(fā)了具有高逼真度的化工實驗虛擬仿真軟件。對照我校本科生教學(xué)案例,開發(fā)了能模擬真實實驗裝備和操作過程的化工實驗虛擬仿真軟件。它們以“教、練、考”為核心功能,能更好地幫助學(xué)生進(jìn)行... 

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 化工實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析及改進(jìn)方案
    1.3 虛擬仿真技術(shù)研究概述
    1.4 虛擬仿真軟件開發(fā)環(huán)境的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 虛擬仿真軟件開發(fā)環(huán)境的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 虛擬仿真軟件開發(fā)環(huán)境的國外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究內(nèi)容
2 基于U3D的虛擬仿真開發(fā)平臺設(shè)計與實現(xiàn)
    2.1 虛擬仿真開發(fā)平臺的總體方案
        2.1.1 需求分析及解決方案
        2.1.2 開發(fā)平臺總體架構(gòu)設(shè)計
    2.2 虛擬仿真模塊化設(shè)計
        2.2.1 開發(fā)平臺的模塊設(shè)計及其主要特點
        2.2.2 虛擬仿真模塊化分類設(shè)計
    2.3 開放式可編輯文本技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)
        2.3.1 功能模塊的調(diào)用與組合的邏輯實現(xiàn)
        2.3.2 可編輯文本技術(shù)的實現(xiàn)
    2.4 本章小結(jié)
3 面向虛擬仿真軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
    3.1 精確碰撞檢測算法的設(shè)計與實現(xiàn)
        3.1.1 U3D碰撞檢測的精度和時效問題
        3.1.2 二分法精確碰撞檢測算法實現(xiàn)
        3.1.3 精確碰撞檢測算法實現(xiàn)效果
    3.2 二維曲線繪制仿真技術(shù)
        3.2.1 二維曲線繪制仿真技術(shù)概述
        3.2.2 基于像素點的曲線繪制方法
        3.2.3 基于多圖層的曲線繪制方法
    3.3 客戶端與服務(wù)端的互聯(lián)通訊
        3.3.1 通訊條件和目標(biāo)需求
        3.3.2 MD5加密算法原理概述
        3.3.3 信息出入安全校驗設(shè)計與實現(xiàn)
        3.3.4 數(shù)據(jù)通訊接口設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 化工虛擬仿真實驗軟件開發(fā)實現(xiàn)
    4.1 虛擬仿真軟件架構(gòu)設(shè)計
        4.1.1 功能需求分析
        4.1.2 虛擬仿真軟件架構(gòu)設(shè)計
    4.2 前期案例采集及模型搭建
        4.2.1 案例采集
        4.2.2 模型搭建
    4.3 虛擬仿真軟件運行邏輯實現(xiàn)
        4.3.1 基于虛擬仿真模塊化的實驗?zāi)_本的設(shè)計與實現(xiàn)
        4.3.2 基于可編輯文本技術(shù)的教練考功能設(shè)計與實現(xiàn)
    4.4 人機交互設(shè)計與實現(xiàn)
        4.4.1 菜單交互設(shè)計
        4.4.2 操作交互設(shè)計
        4.4.3 基于二分法的精確碰撞檢測算法的應(yīng)用與實現(xiàn)
        4.4.4 二維曲線繪制仿真技術(shù)的應(yīng)用與實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
5 化工虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用
    5.1 化工虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的總體方案
        5.1.1 傳統(tǒng)化工實驗教學(xué)模式及其不足之處
        5.1.2 “理虛實”化工實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計
        5.1.3 兩種教學(xué)模式對比
    5.2 云課堂與虛擬仿真軟件的數(shù)據(jù)通訊實現(xiàn)
        5.2.1 需求分析
        5.2.2 通訊加密實現(xiàn)
        5.2.3 云課堂與虛擬仿真軟件的接口設(shè)計
    5.3 “理虛實”化工教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用研究
        5.3.1 基于“理虛實”化工實驗教學(xué)系統(tǒng)的課堂實施方案
        5.3.2 虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用研究與效果調(diào)研
        5.3.3 結(jié)果評估
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]虛擬仿真技術(shù)在礦山機械設(shè)計制造中的應(yīng)用和前景[J]. 黃少華.  世界有色金屬. 2018(03)
[2]航空伺服高度表半實物仿真實訓(xùn)平臺的開發(fā)[J]. 張迪,楊濤,何光亮,楊娟.  實驗技術(shù)與管理. 2018(04)
[3]虛擬仿真技術(shù)在林業(yè)機械課程教學(xué)改革中的應(yīng)用[J]. 陳青,蔣雪松,許林云,周宏平.  當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究. 2018(03)
[4]應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下實驗教學(xué)改革的探索——以“電子技術(shù)實驗”為例[J]. 沈曉波,王留留.  考試周刊. 2018(27)
[5]基于MFC和OpenGL的虛擬人體經(jīng)絡(luò)穴位模型實現(xiàn)方法[J]. 許玉龍,張佩江,王忠義,盛夢園,趙玉梅,王兵營.  計算機與現(xiàn)代化. 2018(03)
[6]面向虛擬環(huán)境的VR設(shè)備比較研究[J]. 李琳,王泊謙,曾睿,胡鵬.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(02)
[7]基于手勢識別的虛擬實驗交互系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 李亞驊,尹念東,陳志.  湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[8]理科高校化工實驗教學(xué)的思考與實踐[J]. 馮紅艷,徐銅文,楊偉華,高明麗.  化工高等教育. 2017(06)
[9]一種利用OpenGL實現(xiàn)復(fù)雜3DS模型動畫實時顯示方法[J]. 王晶杰,胡平平.  北京信息科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(06)
[10]基于OpenGL的交互式虛擬漫游系統(tǒng)開發(fā)研究[J]. 李婷婷,余慶軍.  計算機技術(shù)與發(fā)展. 2018(01)

碩士論文
[1]基于虛擬現(xiàn)實的沖床仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 劉歡乾.浙江大學(xué) 2017
[2]基于虛擬現(xiàn)實的工業(yè)機器人仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 周偉.浙江大學(xué) 2017
[3]虛擬三坐標(biāo)測量機仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 朱紅林.浙江大學(xué) 2016
[4]船舶機艙分段裝配過程的仿真研究[D]. 盧小潤.集美大學(xué) 2012
[5]基于Quest 3D虛擬裝配技術(shù)的研究[D]. 李磊磊.蘭州理工大學(xué) 2011
[6]基于VR-Platform的中學(xué)物理虛擬實驗的設(shè)計與開發(fā)[D]. 冀巧玲.山東師范大學(xué) 2011



本文編號：3703353