[实用新型]一种网络虚拟物理实验的互动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验教学仪器装置，具体说是一种基于WEB的、可互动的物理实验教学装置。

背景技术

CAI(电脑辅助教学)的一个显著优点就是可表现其他常规教学手段所不能表达的、比较抽象的内容和知识，自CAI诞生起，就对教育教学手段产生了很大的影响，已广泛应用在各科的课堂教学中。但目前主流的CAI教学课件多是二维的，无法带给学习者如同身临其境的真实感，缺乏互动机制，而物理实验中恰恰存在许多用语言和二维展示不能表达清楚的内容，为此，发明专利(申请号03121705.2和200510012134.6)都提出了虚拟现实模型设计的方案，以期解决二维平面CAI的不足，实现对实验的虚拟，但是，这些申请都仅完成了模型设计，缺乏虚拟实验的交互过程，即使是三维模型没有加入特定的装置以及与之配合的各种控制也不能达到所需要的真正互动的虚拟实验效果。

因此，如何克服目前CAI教学系统缺乏互动真实性和表现力的不足，提高教学特别是物理实验教学的教学效果，一直是教育工作者关心的问题。

发明内容

本实用新型设计的目标是采用VRML技术和数字可控制的物理实验设备相结合的控制模型，设计出一种基于WEB的互动式三维物理实验教学装置。

为达到上述目的，本实用新型的设计技术方案是：装置由客户端模块子系统和服务端模块子系统构成。其中客户端模块子系统由三维仪器展示模块、互动操作数据处理模块、客户端效果处理模块、本地临时操作数据存储、互动操作结果数据传输模块组成；服务端模块子系统由服务数据处理模块、服务端数据存储模块、数字可控制的物理实验设备组成。在客户端模块子系统中，三维仪器展示模块通过信号传输通道与互动操作数据处理模块、互动操作结果数据传输模块直接相连；互动操作数据还分别与本地临时操作数据存储器、客户端效果处理模块相连，同时通过反馈通道将客户端效果处理模块的信号回递给三维仪器展示模块，通过信号传输通道将本地临时操作数据存储器的存储传输给互动操作结果数据传输模块。在服务端子系统中，服务数据处理模块分别与服务端数据存储模块和数字可控制的物理实验设备相连。

所述的三维仪器展示模块完成实验仪器的VRML三维处理及在浏览器中的效果展示；互动操作数据处理模块采用JAVA Script的脚本接口SAI实现交互设计，同时该模块中包含的JAVA程序会得到交互过程中需要回递给服务端的数据，本地临时操作数据存储负责将该数据先以XML文件形式保存在本地，等到操作完成后根据数据的完整性判断决定是否递交给服务端，客户端效果处理模块专门负责用户操作效果的转变，互动操作结果数据传输模块负责将完整数据提交给服务端，服务数据处理模块采用标准WEB service作为接收接口，服务数据处理模块控制数字可控制的物理实验设备完成实验操作并将得到的虚拟操作的完整结果数据保存到数据库。

采用本实用新型的技术方案，可有效解决缺乏模拟交互的CAI实验教学的不足，实现了在网络环境中交互式的三维物理实验与仿真，提高了物理实验的教学效果。

附图说明

图1是本实用新型的系统框架结构图。

图2是本实用新型的设计的装置的工作流程图。

图1中，101是三维仪器展示模块，102是互动操作数据处理模块，103是客户端效果处理模块，104是本地临时操作数据存储，105是互动操作结果数据传输模块，由上述模块共同构成客户端模块子系统；106是服务数据处理模块，107是服务端数据存储模块，108是数字可控制的物理实验设备，由上述模块共同构成服务端模块子系统。

具体实施方式

为了更详细的描述本实用新型，下面结合附图2和实施例对本发明作进一步说明。

按照附图1所示的系统框架结构图，构建客户端模块子系统和服务端模块子系统。其中三维仪器展示模块完成实验仪器的VRML三维处理及在浏览器中的效果展示；互动操作数据处理模块采用JAVA Script的脚本接口SAI实现交互设计，同时该模块中包含的JAVA程序会得到交互过程中需要回递给服务端的数据，本地临时操作数据存储负责将该数据先以XML文件形式保存在本地，等到操作完成后根据数据的完整性判断决定是否递交给服务端，客户端效果处理模块专门负责用户操作效果的转变，互动操作结果数据传输模块负责将完整数据提交给服务端，服务数据处理模块采用标准WEB service作为接收接口，服务数据处理模块控制数字可控制的物理实验设备完成实验操作并将得到的虚拟操作的完整结果数据保存到数据库。

使用时，按照以下步骤进行：