随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,将虚拟现实引入到校园的实验教学中,能够改善实验教学手段单一的现状,减轻实验室设备维护压力,提高学生的实验积极性。具有重要的应用价值和研究意义。论文主要设计开发了一套高校交互式实验教学系统,在VC++开发平台上,综合虚拟现实技术和OpenGL三维图形库,建立了一个仿真的虚拟实验平台。主要实现了三维模型的实时交互控制、传感器的非接触式互动、三维虚拟场景的体验式自主漫游。目的是借助该系统来提高学生对实验设备的认知程度,增强实验过程的趣味性。论文工作包括:(1)针对高校交互式实验教学系统的需求进行分析,确定了用户与系统之间的关系,据此设计了系统的用例图和系统的功能模块。(2)通过比较Window框架和OpenGL框架的特性,确立了在windows平台下进行三维模型可视化的工作流程。通过分析OpenGL三维图形库,对其颜色模式、光照类型、几何变换、投影变换等关键模块进行了剖析,据此找出了适合本文的组合模块。在此基础上,确定以OpenGL图形库作为模型绘制环境,同时结合Maya建模软件的特性,完成了基础模型的绘制。(3)对高校交互式实验教学系统的功能进行了分析,在此基础上,设计了系统的总体层次架构,确立了系统的开发流程。同时,分析了ATmega328芯片的控制电路和物理特性,确定其在本系统中承担的硬件控制作用;随后分析了传感器的工作原理,据此设计了系统硬件逻辑图。最后,在系统层次架构基础上,确定了各功能模块之间的通讯方式。(4)搭建了硬件开发环境和软件开发环境,硬件系统部分需要实现传感器的数据采集,ATmega328芯片控制下的串口数据传输。软件系统部分实现了三维模型的绘制、外部复杂模型的导入、模型的几何变换、三维场景漫游、串口数据接收等基本功能。通过非接触式的交互模式,以期提高学习者的兴趣,满足学习者的需求。(5)最后对高校交互式实验教学系统进行了应用测试。测试结果表明,系统具有一定的交互性和沉浸感,证明论文所进行的分析设计工作是正确的。