基于VRML和JAVA的网络虚拟仿真实验设计
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摘要
以计算机为核心的信息技术、通信技术的发展，全球的一体化和网络化正在形成，网络教育应运而生。这将彻底改变人们传统的教学观念，网络学校的学生可以分布在世界各地，教学资料可以搁在任何地方，不再有时间和空间的障碍。可以大大提高学生学习的灵活性，降低教学和学习的成本。
目前，远程教育在国外特别是在美国得到了蓬勃发展。据美国国际数据公司(IDC)的一份最新调查报告，远程教育迅速为美国大专院校所接受，到2005年，近90％的美国高等教育机构将提供“在线学习”的机会；1994年开始建设的以中国教育科研网(CERNET)和卫星视频系统为基础的现代远程教育网络平台已初步形成。现已有100余所高校以100M以上速率接入，网络用户达到800万人。
实验是教学活动中一个重要环节，在网络教育中，由于教学机构与学生在空间上分离，学生无法到学校实验室做具体的实验，从而成为了制约远程网络教育质量的一个重要因素。网络虚拟实验室顺时代潮流而生，它是用软件仿真来模拟已经存在和使用的设备，甚至创造出一些具有实用价值的、虚拟的逻辑仪器设备。虚拟实验室要求实验的参与者共享实验环境和实验规则，这种要求易于在WEB上实现。
本文利用VRML(虚拟现实建模语言)的强大三维图形编辑和交互功能，实现所有电子电路元件的建模问题，特别是利用VRML的内插节点、传感器节点、事件及路由(事件的传入和传出)等功能，比较方便地实现了一般实验的演示教学。
同时，本文比较深入地探讨了如何利用Java的强大网络编程能力及其和VRML的接口技术，来实现对VRML行为进行控制的机制，对Eventln、EventOut及Script节点等进行了剖析；另外，针对网络学习者如何参与仿真实验(交互)的要求，对EAI(外部创作接口)也作了比较详细的分析。
最后，结合VRML、JAVA和EAI及HTML等技术，初步构建了针对网络学习者进行虚拟实验的学习环境，并对构建该环境所需要的基本文件进行了介绍。
以上虚拟实验室的构建，对高职远程教育及职业培训特别重要，学生通过操作电脑从不同角度进入实验(或生产)现场，在这种虚拟的现场，学习者可以与实验对象进行必要的交互，完成对实验对象的连接及进行参数修改等，通过对实验对象的操作，获得与实验(生产)现场几乎相同的体验，达到在远程教育过程中，理论与实践同步的教学效果。
本研究工作主要以电子技术实验为基础，介绍了构建一个完整的虚拟实验室的过程，随着VRML及相关技术的不断发展和完善，本研究工作将继续深入并力争取得新的进展。
The development of information and communication technology arround the core of computer, the global integration and network are forming, the network education emerges as the times require. This will change people ' s traditional ideas thoroughly,students in network school could be distributed about the world, the educational material could be put on everywhere, and have no obstacle of time and space anymore. It can boost the students learning agility and reduce the cost of education and study.
At present, the remote education is developed vigorously in overseas especially in the USA, demonstrated by the new report of IDC, it's accepted by the American colleges rapidly, the American institution nearly 90 percent will provide "on_line learning" chances, the contemporaneity distance education network platform is formed roughly, which based on the CERNET and satellite video system builded in 1994. By the speed of 100M, more than one handred colleges are taking part in , and the users raised to 8000 thousands.
Experiment is an important tache among the education activity, in this course, the education institutions and students are sperated in space, students can't do concrete experiment in school lab. Thus become the important element which restrict the molar of network education.
The virtual network Lab is coming as the times require, there are the instruments which simulated by software, it can generate some valuable and virtual Logic instruments as even. It reqires the participators to share the environment and rules in virtual Lab, and be easy to realize on Web.
In this article, we have modeled all the componments of circuit by using the VRML powerful function of three_dimension graphics edit and interaction,especially by using the VRML inside node, sensor node, event, route and so on, this is convenient for some demo of experiment education.
At the same time, the Java mightness network programmable and the interface technology to VRML are discussed deeply, which realize the control action to VRML, by anatomy of event In, eventOut, Script and so on, in particular, according to the demand of network learning to participate the simulate experiment,the EAI is analysed in detailed as well.
Finally, combined with the technology of VRML, Java, EAI and HTML, a virtual rough craft is shaped to network learners, the basic documents are introduced as the experiment environment needed.
The construction of virtual Lab is very important for senior profession education and practice, students can enter the practice field any angles by operating the computer, in this field, the students can carry through the essential experiment object, it is also can realize the connection and amend the parameters, by operating the experiment object, the experiment is obtained almost near to the actual field, and gain the same effect of theory and practice in the course of the remote education.
This topic is based on electric technology experiment mainly, a perfect course of virtual Lab is introduced, along with the development and perfect of correlation technology.the research work will be continues deeply and gained new development.
目前，远程教育在国外特别是在美国得到了蓬勃发展。据美国国际数据公司(IDC)的一份最新调查报告，远程教育迅速为美国大专院校所接受，到2005年，近90％的美国高等教育机构将提供“在线学习”的机会；1994年开始建设的以中国教育科研网(CERNET)和卫星视频系统为基础的现代远程教育网络平台已初步形成。现已有100余所高校以100M以上速率接入，网络用户达到800万人。
实验是教学活动中一个重要环节，在网络教育中，由于教学机构与学生在空间上分离，学生无法到学校实验室做具体的实验，从而成为了制约远程网络教育质量的一个重要因素。网络虚拟实验室顺时代潮流而生，它是用软件仿真来模拟已经存在和使用的设备，甚至创造出一些具有实用价值的、虚拟的逻辑仪器设备。虚拟实验室要求实验的参与者共享实验环境和实验规则，这种要求易于在WEB上实现。
本文利用VRML(虚拟现实建模语言)的强大三维图形编辑和交互功能，实现所有电子电路元件的建模问题，特别是利用VRML的内插节点、传感器节点、事件及路由(事件的传入和传出)等功能，比较方便地实现了一般实验的演示教学。
同时，本文比较深入地探讨了如何利用Java的强大网络编程能力及其和VRML的接口技术，来实现对VRML行为进行控制的机制，对Eventln、EventOut及Script节点等进行了剖析；另外，针对网络学习者如何参与仿真实验(交互)的要求，对EAI(外部创作接口)也作了比较详细的分析。
最后，结合VRML、JAVA和EAI及HTML等技术，初步构建了针对网络学习者进行虚拟实验的学习环境，并对构建该环境所需要的基本文件进行了介绍。
以上虚拟实验室的构建，对高职远程教育及职业培训特别重要，学生通过操作电脑从不同角度进入实验(或生产)现场，在这种虚拟的现场，学习者可以与实验对象进行必要的交互，完成对实验对象的连接及进行参数修改等，通过对实验对象的操作，获得与实验(生产)现场几乎相同的体验，达到在远程教育过程中，理论与实践同步的教学效果。
本研究工作主要以电子技术实验为基础，介绍了构建一个完整的虚拟实验室的过程，随着VRML及相关技术的不断发展和完善，本研究工作将继续深入并力争取得新的进展。
The development of information and communication technology arround the core of computer, the global integration and network are forming, the network education emerges as the times require. This will change people ' s traditional ideas thoroughly,students in network school could be distributed about the world, the educational material could be put on everywhere, and have no obstacle of time and space anymore. It can boost the students learning agility and reduce the cost of education and study.
At present, the remote education is developed vigorously in overseas especially in the USA, demonstrated by the new report of IDC, it's accepted by the American colleges rapidly, the American institution nearly 90 percent will provide "on_line learning" chances, the contemporaneity distance education network platform is formed roughly, which based on the CERNET and satellite video system builded in 1994. By the speed of 100M, more than one handred colleges are taking part in , and the users raised to 8000 thousands.
Experiment is an important tache among the education activity, in this course, the education institutions and students are sperated in space, students can't do concrete experiment in school lab. Thus become the important element which restrict the molar of network education.
The virtual network Lab is coming as the times require, there are the instruments which simulated by software, it can generate some valuable and virtual Logic instruments as even. It reqires the participators to share the environment and rules in virtual Lab, and be easy to realize on Web.
In this article, we have modeled all the componments of circuit by using the VRML powerful function of three_dimension graphics edit and interaction,especially by using the VRML inside node, sensor node, event, route and so on, this is convenient for some demo of experiment education.
At the same time, the Java mightness network programmable and the interface technology to VRML are discussed deeply, which realize the control action to VRML, by anatomy of event In, eventOut, Script and so on, in particular, according to the demand of network learning to participate the simulate experiment,the EAI is analysed in detailed as well.
Finally, combined with the technology of VRML, Java, EAI and HTML, a virtual rough craft is shaped to network learners, the basic documents are introduced as the experiment environment needed.
The construction of virtual Lab is very important for senior profession education and practice, students can enter the practice field any angles by operating the computer, in this field, the students can carry through the essential experiment object, it is also can realize the connection and amend the parameters, by operating the experiment object, the experiment is obtained almost near to the actual field, and gain the same effect of theory and practice in the course of the remote education.
This topic is based on electric technology experiment mainly, a perfect course of virtual Lab is introduced, along with the development and perfect of correlation technology.the research work will be continues deeply and gained new development.
引文
[1]严子翔．VRML虚拟现实网页语言[M]．北京：清华大学出版社，2001．8
[2]汪兴谦．循序渐进学VPML[M]．北京：中国水利水电出版社，2002．1
[3]汪兴谦．VRML虚拟造型实战演练[M]．北京：中国水利水电出版社，2002．1
[4]牛燕明．VRML与Java编程实例讲解[M]．北京：中国水利水电出版社，2002．1
[5]孙济洲．VRML虚拟现实建模语言[M]．天津：天津大学出版社，1998．10
[6]Kvin Ingalls, Daniel Jinguji. Learn Visual J++6.0[M]. 希望创作室译．北京：北京希望电脑公司，1999．2
[7]Ken Arnold, James Gosling. Java程序设计语言[M]．杨承高等译．北京：北京大学出版社，1998．1
[8]黄心渊．虚拟现实技术与应用[M]．北京：科学出版社，1999．7
[9]高志清．3DS MAX4效果图及动画制作培训教程[M]．北京：人民邮电出版社，2001．9
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[12]王琳，冯正进．利用VRML构造交互式虚拟现实环境[J]．计算机应用，2000．8：253-254
[13]白忠建，敬万均．VRML教学演示系统[J]．计算机应用，2000．8：250-252
[14]黄铁军，柳健．VRML的特性与发展方向[J]．计算机世界，1998．12：
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[82]vrm12.0空间，http://cosmo. sgi. com
[83]Web3D标准化组织，http://www.web3d.org
[84]VRML技术、开发、应用，http://www. your3d. com
[85]vrml浏览器插件下载，http://hotspace.myetand.com
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