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虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术,由于它能够创建与现实社会类似的环境,从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求,从而在教育领域内有着极其巨大的应用前景,可以说,虚拟现实将是继多媒体、计算机网络之后,在教育领域内最具有应用前景的技术之一。
《机械基础》作为一门专业基础课,涉及知识面广,同时课程内一些构件的运动机理,工作特性及结构设计等也较为复杂。如《机械基础》中有多种机构,如平面连杆机构、凸轮机构等,运动复杂；任课教师如果仅靠黑板,粉笔,则讲授起来比较困难,同时学生也不易理解。
本论文研究基于VRML的虚拟现实在《机械基础》教学中的应用,利用虚拟现实技术在《机械基础》教学中建立教学模拟,来表现传统的机构和动态,把实验过程和现象生动直观地呈现在学生面前,为学生提供他们体验和观测的环境。本系统以凸轮机构为例实现整个系统的设计实现过程,主要研究内容如下:
1、基于VRML的虚拟现实的技术的研究
包括虚拟现实技术的特点、适用于在职业中学机械基础教育中应用的关键技术和虚拟实验实现的基本方法。主要步骤如下:
(1)利用Pro/Engineer建模软件实体设计软件对各机械机构进行建模(连杆机构、凸轮机构等),并转换为虚拟现实构造语言(VRML)采用的.wrl文件格式,创建出三维模型和场景。在本文中将以凸轮机构为例进行研究。
(2)对机械机构三维模型进行机构分析,分析机构的运动规律(构件上点的运动位移及速度),利用虚拟现实构造语言(VRML)创建机构的仿真运动,即动画的实现。这是本文整个研究的重点和难点。最后结合JAVA语言实现机械运动及虚拟现实的基本功能即交互功能。
(3)用Dreamweaver设计虚拟实验室网页,对机构虚拟运动课件进行封装。学生可以在虚拟实验室中借助键盘,鼠标改变自己的视点,满足学生模拟操作的功能。
2、基于网络环境下的机械基础教学策略与教学模式的研究
包括虚拟现实技术在教育中应用的特点、虚拟现实教与学的方法、虚拟现实与教育理论以及虚拟现实技术在教育中存在的问题。
本文着重研究了该项目的技术的可行性,由于人力、时间问题,并未完成整个系统的设计,在今后时间允许的情况下,可以成立课题组,将整个项目完成,使虚拟现实逐步运用到机械基础教学中并普及开来。