近年来,虚拟仪器(VI)和虚拟实验室(VL)已广泛地用于科技的各个领域。其中,纯软件形式的虚拟仪器(S-VI)和仿真虚拟实验室(E-VL)更是以其出色的性价比正在成为研究中的热点,而具有全三维场景式、实时高交互的S-VI和E-VL已呈现出一种强劲的发展势头。作为真实实验的延伸,此类S-VI和E-VL在科研培训及实验教学中的作用和地位更显突出,已成为现有实验教学资源的有力补充和扩展。对于此类S-VI和E-VL的实际需要及其设计与实现方法,正是本课题的研究背景。 构建三维实时高交互的E-VL是一个复杂的过程,需要解决三维场景中的高交互、数据传递和存储、化学工作站、信息反馈及测试评价等问题。本文在分析比较各种主流的Web-3D开发平台后,采用了以Cult3D为核心的3dsmax+Cult3D+Java+Flash+PHP+MySQL融合技术,并通过详实分析实验过程模拟和系统仿真的实质,重点解决了本文所面临的问题。 本文以电化学分析实验为对象,在电化学分析的理论研究和实验的基础上,采用Cult3D技术构建了三维实时交互的电化学分析E-VL(包括3个实验)。鉴于Cult3D技术自身的缺陷及其无法实现的功能,本文首次采用3dsmax+Cult3D+Java+Flash+PHP+MySQL融合技术构建了一套全三维场景式、实时高交互的Web-3D电化学分析E-VL(包括5个实验)。通过对开发过程中所遇的问题及相应对策的处理,为此类E-VL的设计与实现方法开辟出一条有效的实现途径。 同时,为了将Flash技术的优势应用到融合技术中,并将其与Cult3D技术和融合技术进行比较,本文还采用Flash技术首次完整地构建了一套二维多场景式电化学分析E-VL(包括8个实验)。通过以上三种E-VL的优缺点分析,总结出电化学分析E-VL合理的设计与实现方法。 本文所构建的电化学分析E-VL完整地展现了实验的操作过程,可按真实仪器的操作过程进行各种模拟操作,场景逼真,操作简便,可在网络上运行,基本能够满足仪器培训和实验教学等方面的需要。 本文所开发的电化学分析E-VL已在国内几所高校投入使用,并在第40th IUPAC学术大会和全国大学化学现代化教学研讨会上获得好评,说明本软件能够获得国内外专家的认可,具备应用前景。同时为以后E-VL的开发做出了理论与实践的有益探索。