由虚拟现实(VR)技术构建的具有沉浸性、交互性和构想性的虚拟世界,正在改变着我们的工作和生活方式。作为虚拟环境的一部分,虚拟实验室(VL)对科学研究、教育培训等领域产生了日益重要的影响。随着计算机网络技术的发展,网络虚拟实验室(NVL)的实现成为可能,并以其出色的性价比正在成为研究的热点。 物理化学实验多涉及较深层次的理论,具有仪器设备多、数据处理难度大等显著特点,因此物理化学虚拟实验室的构建是一个相对复杂的过程。本论文在深入研究虚拟实验室理论及其开发技术的基础上,确定了物理化学网络虚拟实验室的构建类型、开发模式和实现技术。 本论文对物理化学网络虚拟实验室的构建,采用了模块化的设计思想,将虚拟实验室分为实验辅助系统(SEA)、虚拟实验系统(SVE)和数据处理系统(SDP)三大模块。同时根据实验研究对象的不同,将SVE细分为了热力学实验、电化学实验、化学动力学实验以及表面及胶体化学实验等四类实验。在研究归纳出每类实验内在规律的基础上,针对上述每个系统的不同特点,本论文采用了不同的方法进行构建。 SEA主要由导航说明系统、测试系统、提示系统、评价系统和辅助工具系统等五大功能模块构成,其设计上采用了除S模式之外的多种架构模式。 对SVE首先完成了实验室场景的设计,并以此为基础,针对MVC设计模式在开发SVE中存在的不足,对其进行了改进,提出了(M+V)C设计模式;同时对SVE中的每类实验进行了深入研究,分别确定了其实验室结构,并对构建过程中出现的关键性问题提出了解决方案。 对SDP则将其分为了TDP和WDP两种类型。其中,前者主要通过ActionScript技术实现;后者则采用了标准的MVC设计模式和组件连用技术。 通过上述系统的实现,构建了一套完整的物理化学网络虚拟实验室。所开发的网络虚拟实验室可以对实验过程进行完整展现,具有逼真场景,并可按真实仪器操作过程进行各种模拟操作。同时,具有较为强大的数据处理功能,可以加深用户对实验过程及相应的物理化学理论的了解,这对于物理化学实验的操作培训,实验课程的网络学习具有较大的推广应用价值。