一种通用虚拟实验系统的实现方法.pdf

本发明名称：一种通用虚拟实验系统的实现方法，技术领域：计算机动画技术、仿真技术和网络技术。本发明公开了一种通用虚拟实验系统的实现方法，旨在提供一种一般动画设计人员和计算机程序设计人员就可以设计出完整的虚拟实验系统的方法。其技术方案是：用动画设计软件(如Flash等)设计人机界面并使用其脚本语言实现业务流程，或者用动画设计软件设计人机界面，然后用通用计算机程序设计语言(如BASIC、C、VB、java、VC、C++、DELPHI等)或者动态网页技术(如ASP、ASP.NET、PHP、JSP等)设计业务流程。实验者通过浏览器或者单机运行，获得实验数据，系统可以自动记录实验者的实验进展情况和实验数据。

1.  一种实现虚拟实验系统的方法，其特征是：用动画制作程序制作设计人机界面并使用其脚本语言实现业务流程，或者用动画设计软件设计人机界面，由通用的程序设计语言或者动态网页技术设计业务流程，最终以动画形式的人机界面实现实验系统。

2.  根据权利要求1所述方法，其特征是：通过动画制作程序Flash实现人机界面。

3.  根据权利要求1所述方法，其特征是：通过Flash脚本实现业务流程。

4.  根据权利要求1所述方法，其特征是：通过BASIC、C语言、VB、VC++、java、Delphi等通用计算机程序设计语言实现业务流程。

5.  根据权利要求1所述方法，其特征是：通过ASP、ASP.NET、PHP、JSP等动态网页技术实现业务流程。

一种通用虚拟实验系统的实现方法
技术领域
本发明涉及动画和仿真技术，尤其是计算机动画技术、仿真技术和网络技术的结合。
背景技术
在各个学校扩大招生后，为了适应大量学员的实验需求，我国出现了大批实验箱生产厂家，他们提供的实验箱确实减轻了当时的实验教学压力，也缩短了实验的时间。但是，现在有好多专家提出，实验箱的弊端太大。如通过使用实验箱进行实验，学员自主发挥的余地有限，实验过程较为被动。而且由于实验箱的整体性较强，使得学员实验后获得的实验技能锻炼和对实验原理的理解不够。甚至有些学员毕业时还不认识常用的基本部件，不利于进入实际工作岗位，也降低了就业竞争力。为此，有些学校已经开始逐渐的抛弃实验箱，但是仍然碰到很多问题，如大量学员的实验要求和实验耗材的需求导致了实验投入的上升，同时也产生了许多有害无害垃圾，而且有些实验的原理不易用一般实验手段展示，所以效果较差。
中国专利公开号CN1530884A，公开日2004年9月22日，名称为“用虚拟现实语言实现虚拟实验室的设计方法”中公开了一种基于虚拟现实语言实现的虚拟实验室设计方法。其不足之处是由于虚拟现实技术涉及的技术较多、而且系统较为复杂，到目前为止还没有得到普遍推广，所以该方法对计算机系统的要求较高，实现难度也较大。虚拟现实主要强调现实感，所以用户的现场感较明显，而对实验原理的展示不够充分。
中国专利公开号CN1612160A，公开日2005年5月4日，名称为“用计算机进行虚拟实验的方法”中公开了一种利用计算机进行虚拟实验的方法。其不足之处是没有和计算机网络进行结合，对传统实验做了一定的改造，但是没有提供具体的实现方法，也没有提供大面积推广的具体措施，而且没有充分展示实验原理。
发明内容
本发明克服了现有方法中存在的一些缺点和不足，提供一种通用的虚拟实验系统设计方法。利用本方法可以使一般动画设计人员和计算机程序设计人员就可以设计出完整的虚拟实验系统，通过网络发布后，可以供大量学员使用。
本发明通过下述技术方案得以实现：用动画设计软件(如Flash等)设计人机界面并使用其脚本语言实现业务流程，或者用动画设计软件设计人机界面，由通用的程序设计语言(如BASIC、C、VB、java、VC、C++、DELPHI等)或者动态网页技术(如ASP、ASP.NET、PHP、JSP等)设计业务流程。然后通过网络发布或者单机运行，实验者通过浏览器或者单机直接运行动画，获得实验数据，系统可以自动记录实验者的实验进展和实验数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.克服了实验时间与空间上的限制。学生可以在任何有网络终端的地方，利用系统提供的网络实验平台，开展验证性实验或者设计性实验。通过网上实验，可以开展实验的设计、仿真，进行实验内容的预习等。2.促进了学生创新意识和创新能力的培养。实验教学手段的现代化为学生开展创新活动营造了良好的条件。学生可以在网络环境下开展综合性的实验和创新型的实验，彻底摆脱了原有实验条件的约束。3减少了设备消耗、节省了实验经费。一方面，学生开展设计性、综合性实验时，可以先在网络上进行模拟仿真实验，在得到最佳方案后再进行实物实验，这有效地避免了学习的盲目性，极大地提高了实验的成功率；另一方面，对一些复杂的实验项目或有一定危险性的实验项目，可由仿真来完成，既减少了元器件的损耗，又降低了仪器的损坏率。4.提高了实验教学管理水平。实验教学一直都是网络教育中的一个薄弱环节，本系统的实现对深入开展网络教育是一个很大的促进。通过实验教学辅助系统、实验报告提交系统、网上答疑系统的实现，极大地方便了学生的自学和自我检查，提高了实验管理的现代化水平。同时，在一定程度上减轻了教师的工作量。而且学员可以通过查看以前同学的提问和教师的答复，获得更多的知识。5.充分展示了实验原理。有些实验原理需要分步显示才能显示清楚，使用实际仪器往往只能看到最终结果，看不到变化过程，而使用动画技术可以很好的展示实验的变化过程。6.实验更新方便，通过软件升级的方法就可以实现实验项目的更新，而软件升级可以直接通过互联网完成，可以节省大量人力物力。
具体实施方式
本发明的具体实施方式有两种，一种是直接用动画设计软件实现整个实验系统，包括人机界面和业务流程的实现，其中人机界面直接在动画设计软件画出或者用实物照片导入完成，业务流程是使用动画设计软件中的脚本实现的。第二种是用动画设计软件实现人机界面，具体做法和第一种一致，然后用通用的程序设计语言(如BASIC、C语言、VB、java、VC、C++、Delphi等)或者动态网页技术(如ASP、ASP.NET、PHP、JSP等)设计业务流程，通过动画与程序的交互实现数据的交流与共享，实现动画显示和数据获得、记录。在需要的时候，可以通过网络进行在线升级。
最后完成的互动动画在单机运行，进行自我练习，或者通过网络发布整个实验系统，学员可以通过网络选做实验、提交问题、查看教师答复、提交实验报告、查看实验成绩等，也可以观察各种仪器设备的工作原理并模拟使用。教员可以发布实验、答复学员提问、批改实验报告、成绩统计与发布等。管理员可以进行系统的升级与维护操作。