虚拟仿真在线实验教学及管理系统设计论文.doc

1、摘 要当今的社会是信息化的社会，计算机网络的发展更是日新月异。伴随着网络的高速发展，在线实验教学及管理的教学模式也随着发展，变得更加复杂，原因主要有两点：不断涌现出许多不同的新设备；这些设备需要支持许多不同的协议。在线实验教学及管理教学模式的研究是伴随着网络不断发展而形成的一大热点。随着电子技术的不断发展, 电子类课程在高教中的地位日趋重要。而作为该类课程教学重要组成部分的实验教学，也越来越受到了人们的重视。它对于提高教学质量，培养学生的实际动手能力及创新思维能力具有无可比拟的作用。长期以来，高教研究者、工作者一直为此探索，并希望找到一个行之有效的方法。为此，人们借助现有的电子技术手段，建立了

2、多种门类的实验平台（如电路分析实验室、模拟电子线路实验室、数字电路实验室、信号与系统实验室等），并在此平台上开设了相应的实验课程。尽管如此，这些措施并未达到预期的效果。特别是在电子技术高速发展的今天，这些方法及手段已经显得不再适宜，建立一套新的实验手段及方法已成为高教研究者、工作者的共识。本文主要内容如下：1介绍了在线实验教学及管理系统的基本特点及其体系结构，对比分析了国内、外知名的在线实验教学及管理系统，并简单对系统进行了业务分析，总体要求分析，功能需求分析，给出系统用例图，系统时序图，重点阐述了本系统提供了在线实验、教学论坛、站内消息、教学活动管理、虚拟实验管理、实验智能指导、实验结果自动

3、批改、实验报告电子化管理、教学过程监督、教学效果评价等功能。2、依据需求分析进行了系统架构设计，给出了开发框架、技术架构和应用结构，采用功能结构图、顺序图等工具阐述了系统功能设计，给出了数据库表结构。【关键词】 在线实验 实验教学 教学管理. AbstractTodays society, information society, the development of computer networks is changing. Along with the rapid development of the network, the teaching mode of teaching and

4、management of online experiments with the development becomes more complex, there are two main reasons: emerging out of many different devices; these devices need to support many different protocols. Online teaching and management of experimental teaching model along with the network development and

5、 the formation of a hot topic.With the continuous development of electronic technology, electronic courses in higher education will become more important. Important as class teaching part of the experimental teaching, more and more peoples attention. It has an unparalleled role in improving the qual

6、ity of teaching and to develop students practical ability and creative thinking ability. A long time, higher education researchers, workers have been exploring this end, and hope to find an effective way. To this end, with the existing electronic techniques, the establishment of a platform for a var

7、iety of categories of experimental laboratory (such as circuit analysis, analog electronic circuits laboratory, digital circuit lab, Signals and Systems Laboratory, etc.), and on this platform on the opening of the experimental course. Nevertheless, these measures did not achieve the desired results

8、. Especially in the rapid development of electronic technology today, these methods and means have seemed no longer appropriate; the establishment of a new set of experimental tools and methods has become the consensus of the higher education researchers, workers.The main content of this paper is as

9、 follows:1. online experimental teaching and the basic characteristics of the management system and its architecture, comparative analysis of domestic and foreign well-known online experiment teaching and management systems, and system business analysis, the overall requirements analysis, functional

10、 requirements analysis, given case diagram, system timing diagram, focusing on elaborated this system provides online experiment teaching forums, news station, the management of teaching activities and knowledge assisted learning, the management of virtual experiments, experiments intelligent guidan

11、ce, experimental results automatically correcting, experimental report on electronic technology management, supervision of the teaching process. 2. Based on needs analysis, system architecture design, given the development framework, technology architecture and application structure, functional stru

12、cture diagram, sequence diagram and other tools on the system functional design, given the structure of the database table. Keywords: 0nline experiments Experimental teaching Teaching management.目录摘 要3Abstract4目录6第一章 绪论71.1课题研究背景和意义81.1.1研究背景81.1.2研究意义91.2 国内外研究现状和应用分析101.3系统特点111.3.1内涵111.3.2特点111.

13、4本文的组织构架12第二章 相关技术综述132.1Java技术132.2ActiveX技术162.3VRML技术182.4Mysql技术20第三章 系统需求分析223.1系统业务分析223.1.1角色分析223.1.2 系统业务流程分析243.2系统功能需求分析273.3在线实验教学内容需求413.4数据需求分析42第四章系统设计444.1系统功能结构设计444.1.1在线实验功能设计444.1.2教学论坛功能设计504.1.3站内消息功能设计524.1.4用户管理功能设计534.1.5知识库维护功能设计564.2在线实验设计574.2.1 电路分析虚拟实验的设计574.2.2模拟电路虚拟实验

14、的设计604.2.3数字电路与逻辑设计虚拟实验的设计624.3数据库的设计64第五章 总结与展望69参考文献71致谢73 第一章 绪论如今是网络盛行，各种教学资源异常丰富的时代，迅速崛起的现代化教育技术把在线实验引入到了实验教学中，在线实验的应用改变了传统的教育模式，使得“教与学”的方式发生了革命性的变化。目前，用于实验教学的计算机实验软件非常丰富，加上高校计算机及网络资源，为在线实验的开设提供了必要的基础条件，使用在线实验教学及管理，能够通过计算机在虚拟软件中模拟真实的实验现象，它不仅仅能够提高实验教学效果、降低教学成本，更能打破实验教学中时间与空间的限制，只需通过学校已有的校园网络平台，学

15、生同样能够身临其境地观察实验现象。1.1课题研究背景和意义1.1.1研究背景 大多数学校开展实验都是采用实物形式来进行实验教学的，这种形式让学生能够对实验有比较深的感性认识，同时也存在如下问题：(1)实验室建设费用高昂传统的实验教学主要依赖费用高昂的实验设备，存在前期投入大、后期维护、更新费用高，开展过程受时间、地点、人力、物力、财力限制等问题，致使实验教学无法有效开展，严重影响教学质量。(2)实验内容较为陈旧在科学、经济飞速发展的今天，传统的实验教学内容往往跟不上新知识和新技术的产生，不能让学生及时了解前沿的知识和技术，学生仅仅是机械的按照教材上的实验流程在走，自身的思维得不到拓宽。(3)实

16、验教学形式单一教学手段落后实验教学依附于理论教学，一般都是老师讲，学生听的传统灌输式的教学模式，且验证性实验和孤立的单元性操作实验多，设计性、综合性、创新性实验少，大大抑制了学生的创新思维，使学生的创造能力得不到培养，个性得不到发展。（4）实验学时少实验学时与总学时的比例不到20，甚至有些专业的不到13，远远不满足实验教学的要求。再加上教师除了上实验课外很少进实验室，教师和学生对实验的重视不够，学生的动手机会大大减少，动手能力、独立分析问。（5）不能实行因材施教高校规模的不断扩大，学生数量的不断增加，学生层次多样化更加显著。以往的教学模式都将学生同等对待，使得动手能力强的学生“吃不饱”，能力较

17、差者又感到吃力，实验教学目的很难达到。1.1.2研究意义随着高校教学改革的逐步推进，实验室建设的进一步信息化、人性化，高校开展实验工作也变得更加繁重和复杂，这就迫切需要采用计算机信息化技术对传统实验教学进行有效地补充。在线实验教学及管理有如下优点：(1)克服了实验时间与空间上的限制现在全国很多高职院校日常的网络课程教学资源，无论从场地面积还是学习时间上都是无法满足教学要求的，这对于进一步加强学生的网络理论知识和动手能力是个瓶颈。由于在线实验教学及管理是基于B/S结构的，学生可以在任何有网络终端的地方，利用该系统提供的网络实验平台，开展设计性实验，以及进行与实验有关的活动。(2)减少了设备消耗、

18、节省了实验经费由于国内，特别是西部欠发达地区高职院校资金缺乏，导致网络实验设备本身数量不足，再加上日常教学中由于学生使用不当造成的设备损耗，网络设备更新换代较快等情况，如想达到较好的教学、实践效果，就必然要提高教学成本的结果。使用在线实验教学及管理：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，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，又降低了电子仪器的损坏率。(3)促进了学生创新意识和创新能力的培养在线实验教学及管理设计与实现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

19、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单一、枯燥的约束，在更深、更广的知识领域内探索。（4）完善了网络教育技术实验教学一直都是很多高职学校网络类知识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，在很大程度上减轻了教师的工作量。综上所述，只有充分发挥传统实验教学和计算机信息化技术的优势，并使它们各自的优势得到互补，才能不断把实验教学提高到新的层次。1.2 国内外研究现状和应用分析网络实验教学系统实现的基础是多媒体计算机

20、技术与网络技术的结合。无论是学生还是教师，都可以自由地、无顾虑地随时进入在线实验教学及管理操作仪器，进行各种实验，为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持。许多国内外从事实验室工作的研究者们从不同的层面实现了在线实验教学及管理。1.印地安那州立大学的MBL化学实验室该实验室在给新生开化学实验课时用计算机辅助做一些事情，如用计算机采集与分析实验数据，用计算机展示实验，在网上发布相关的实验指导材料。2.芝加哥伊利诺伊大学数字化有机化学实验室该实验室充分利用网络资源，在网上提供了一系列的实验教学指导：在线实验教材；实验教学时间表；实验测评方法、形式、时间；虚拟实验；相关教学资源的链接等。

21、3.卡罗莱纳州立大学的LAAP（Learn Anytime Anywhere Physics）他们利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于Java Applet的虚拟实验设备和实验设施；相关的实验课程模块；实验学习结果评价模块；协作学习模块。4.北京邮电大学的开放式虚拟实验教学系统OWVLab（Open Web Virtual Lab）北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用Java Applet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所

22、组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的可在校园网络上开展的虚拟实验系统。上述通过国内、外软件实验系统相比较，我们不难发现：国外在线实验有着比国内开发的时间早10年以上、器材丰富、功能比较多的优点；但同时国外软件产品价格过高，技术难度上不适合学生，更适合工程师使用，国外有很多成熟实验产品不支持网络Web化操作，也只能安装到本地计算机上独立运行，没有配套的教学管理和知识辅助学习，而北京邮电大学的OWVLab除很大程度上改善了这些不足之处，更加适合国内高等院校的实验教学需求。1.3系统特点1.3.1内涵在线实验教学及管理系统是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的计算机教学软件，是面向教学的一个系统

23、。在线实验教学管理系统提供全方位的实验教学辅助功能，包括：实验前的预习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的指导、实验结果的批改、实验成绩统计查询等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。在线实验教学及管理可以促进学生学用结合，实验的安排更加灵活方便且不受时间空间限制。只要有网络的地方就可以动手做实验，实现真正意义上的开放实验室。在线实验可减少实验设备的维护强度，缓解当前实验设备不足，实现理论教学和实践教学的有机融合，可以解决计算机、电子、通信等学科中的实验教学问题，完善现有实验教学体系。1.3.2特点在线实验教学及管理系统现有如下的特点：（1）提供一整套完善的实验管理系

24、统，可以和其他教学教务系统无缝集成；（2）采用多媒体技术手段，提供了丰富的实验教学资源，方便学生学习； （3）提供实验结果自动批改功能，减轻了教师的工作量； （4）由丰富的实验教学专家精心设计典型实验，能够培养学习者的动手操作能力、设计和创新能力； （5）将知识学习和实验动手能力的培养有机融合，形成完整的实验教学体系； （6）界面友好直观、所有的仿真器材操作贴近实际，真实感强； （7）可扩展性强，可根据教学需要灵活添加实验器材及典型实验，提供个性化定制服务； 探究学习理论为在线实验教学及管理设计与实现的建设提供了理论支持。在线实验是从具体学科领域抽象出来，通过构建逼真的实验情境，引起学习者的注

25、意，极大的激发学习者的学习兴趣。同时，通过学生独立自主地在虚拟实验情境中进行实验操作、体验、发现问题、解决问题等探索活动，获得知识、技能的发展，培养探索精神和创新能力。1.4本文的组织构架第一章主要探讨了本文的研究背景和意义，对国内外研究现状来分析了在线实验教学及管理的应用。第二章介绍系统的开发工具，相关技术的优势以及特点。第三章是系统的需求分析，主要用UML设计出系统的各个模块的用例图和系统的数据库。第四章详细分析了系统各模块的设计，包括在线实验模块、教学论坛模块、站内消息模块，用户管理模块和知识库维护模块。第五章为总结和致谢。70第二章 相关技术综述2.1Java技术Java虚拟机是软件模

26、拟的计算机，可以在任何处理器上（无论是在计算机中还是在其它电子设备中）安全并且兼容的执行保存在.class文件中的字节码。java程序的跨平台主要是指字节码文件可以在任何具有java虚拟机的计算机或者电子设备上运行，java虚拟机中的java解释器负责将字节码文件解释成为特定的机器码进行运行。java源程序需要通过编译器编译成为.class文件（字节码文件）1。java虚拟机的建立需要针对不同的软硬件平台做专门的实现，既要考虑处理器的型号，也要考虑操作系统的种类。目前在SPARC结构、X86结构、MIPS和PPC等嵌入式处理芯片上、在UNIX、Linux、windows和部分实时操作系统上都有

27、java虚拟机的实现2。图2-1： java虚拟机平台1 简单、面向对象和为人所熟悉Java的简单首先体现在精简的系统上，力图用最小的系统实现足够多的功能；对硬件的要求不高，在小型的计算机上便可以良好的运行。和所有的新一代的程序设计语言一样，java也采用了面向对象技术并更加彻底，而且java采用的是相对简单的面向对象技术，去掉了运算符重载、多继承的复杂概念，而采用了单一继承、类强制转换、多线程、引用（非指针）等方式。无用内存自动回收机制也使得程序员不必费心管理内存，是程序设计更加简单，同时大大减少了出错的可能，java语言采用了C语言中的大部分语法。2 鲁棒并且安全Java语言在编译及运行程

28、序时，都要进行严格的检查。作为一种强制类型语言，java在编译和连接时都进行大量的类型检查，防止不匹配问题的发生。在java程序中不能采用地址计算的方法通过指针访问内存单元，大大减少了错误发生的可能性,这样也可以在检查中避免数组越界的发生。无用内存自动回收机制也增加了java的鲁棒性。java在运行应用程序时，严格检查其访问数据的权限，下载到用户计算机中的字节代码在其被执行前要经过一个核实工具，一旦字节代码被核实，便由java解释器来执行，该解释器通过阻止对内存的直接访问来进一步提高java的安全性。同时java极高的鲁棒性也增强了java的安全性3。3 结构中立并且可以移植网络上充满了各种不

29、同类型的机器和操作系统，为使java程序能在网络的任何地方运行，java编译器编译生成了与体系结构无关的字节码结构文件格式。任何种类的计算机，只有在其处理器和操作系统上有java运行时环境，字节码文件就可以在该计算机上运行。即使是在单一系统的计算机上，结构中立也有非常大的作用,使用java将使同一版本的应用程序可以运行在所有的平台上。java运行时系统可以移植到不同的处理器和操作系统上，java的编译器是由java语言实现的，解释器是由java语言和标准C语言实现的，因此可以较为方便的进行移植工作4。4 高性能虽然java是解释执行的，但它仍然具有非常高的性能，在一些特定的CPU上，java字

30、节码可以快速的转换成为机器码进行执行。而且java字节码格式的设计就是针对机器码的转换，实际转换时相当简便，自动的寄存器分配与编译器对字节码的一些优化可使之生成高质量的代码。随着java虚拟机的改进和即时编译（just in time）技术的出现使得java的执行速度有了更大的提高。5 解释执行、多线程并且是动态的为易于实现跨平台性，java设计成为解释执行，字节码本身包含了许多编译时生成的信息，使连接过程更加简单。而多线程使应用程序可以同时进行不同的操作，处理不同的事件。在多线程机制中，不同的线程处理不同的任务，互不干涉，不会由于某一任务处于等待状态而影响了其它任务的执行，这样就可以容易的实

31、现网络上的实时交互操作。java在执行过程中，可以动态的加载各种类库，这一特点使之非常适合于网络运行，同时也非常有利于软件的开发，即使是更新类库也不必重新编译使用这一类库的应用程序5。（1） 全局变量Java程序不能定义程序的全局变量，而类中的公共、静态变量就相当于这个类的全局变量。这样就使全局变量封装在类中，保证了安全性，而在C/C+语言中，由于不加封装的全局变量往往会由于使用不当而造成系统的崩溃。（2）条件转移指令C/C+语言中用go to语句实现无条件跳转，而java语言没有go to语言，通过例外处理语句try、catch、finally来取代之，提高了程序的可读性，也增强了程序的鲁棒

32、性6。（3） 指针指针是C/C+语言中最灵活，但也是最容易出错的数据类型。用指针进行内存操作往往造成不可预知的错误，而且通过指针对内存地址进行显示类型转换后，可以类的私有成员，破坏了安全性。在java中，程序员不能进行任何指针操作，同时java中的数组是通过类来实现的，很好的解决了数组越界这一C/C+语言中不做检查的缺点。（4） 内存管理在C语言中，程序员使用库函数malloc()和free()来分配和释放内存，C+语言中则是运算符new和delete。再次释放已经释放的内存块或释放未被分配的内存块，会造成系统的崩溃，而忘记释放不再使用的内存块也会逐渐耗尽系统资源。在java中，所有的数据结构

33、都是对象，通过运算符new分配内存并得到对象的使用权7。（5） 数据类型的一致性在C/C+语言中，不同的平台上，编译器对简单的数据类型如int、float等分别分配不同的字节数。例如：int在IBM PC上为16位，在VAX-11上就为32位，导致了代码数据的不可移植。在java中，对数据类型的位数分配总是固定的，而不管是在任何的计算机平台上，就保证了java数据的平台无关性和可移植性。（6） 类型转换在C/C+语言中，可以通过指针进行任意的类型转换，不安全因素大大增加。而在java语言中系统要对对象的处理进行严格的相容性检查，防止不安全的转换8。（7） 头文件在C/C+语言中使用头文件声明类

34、的原型和全局变量及库函数等，在大的系统中，维护这些头文件是非常困难的。java不支持头文件，类成员的类型和访问权限都封装在一个类中，运行时系统对访问进行控制，防止非法的访问。同时，java中用import语句与其它类进行通信，以便访问其它类的对象。（8） 结构和联合C/C+语言中用结构和联合来表示一定的数据结构，但是由于其成员均为公有的，安全性上存在问题。java不支持结构和联合，通过类把数据结构及对该数据的操作都封装在类里面。 （9） 预处理C/C+语言中有宏定义，而用宏定义实现的代码往往影响程序的可读性，而java不支持宏定义。2.2ActiveX技术ActiveX技术允许不同软件开发的组

35、件在网络上可以互相进行操作。ActiveX使用了微软的组件对象技术使得本地的组件可以和网络上的组件进行通信，使用ActiveX开发的另一个好处在于它的代码复用性，也就是说在在线实验教学及管理的开发过程中，一个实验仪器可以在多个实验环境中重复使用，这一点对于持续开发过程尤为重要。这种技术使得一个大的工程项目可以划分成小块的组件，也就相当于把复杂工程简单为一个个组成部分，完成了每个组成部分之后集成起来就可以得到最终的项目。Active平台是Microsoft的世界观。其基本思想是:使用ActiveX控件，来构筑包括从与用户交互和适应COM的事务处理监视器到Web服务器、全部实现自动化的机构。Act

36、ive 平台包括两大部分:Active Server和Active Client。 Active Server实际上是中间层。使用组件或Active服务器页面，来提供用于业务逻辑和主要应用处理的场所。Active Server的技术，其核心是NT Server、Microsoft事务处理服务器、数据管理服务、目录服务、Web服务以及网络服务。 事务处理服务器是把线程产生和数据库多重化等传统的TP监控功能与Microsoft的基于组件的编程模型结合起来。数据管理服务等Active平台的其他组件是用OLE DB和ODBC ，访问DB2、Oracle、SQL Server等的数据源。目录服务是在DC

37、OM(Distributed COM，分布式COM)的周围，提供目录服务层，这样使远程对象在网络上能相互搜索。Web服务以Inter net信息服务器为中心进行构筑，它为服务器上的Web应用开发，提供脚本生成(Scripting )机构。网络服务以DCOM为中心进行构筑，通过以同步MS-RPC为中介的网络，使之能够连接控件。 Active Client是一种交叉平台，具体实施计划是使用脚本引擎(Scripting Engine)。这种脚本引擎是由标准的HTML和带有Microsoft特色的Java虚拟机(JVM)、Microsoft的VBScript与Jscript所构成的。Active Cl

38、ient组装进了Microsoft的IE 3.0和4.0，通过ActiveX，可以变成用户的C/S应用的一部分。 从清一色采用Windows的企业用户来看，Active平台可以提供坚固的、具有可缩放性的服务器应用开发平台。Active Server在TP监视器这类高端产品的场合，也利用常见的一些工具和技术。因此，小型工作组和Intranet应用不会超越Active Server的能力。Active平台的目标机虽是异种机环境，但由于过分依赖IE，所以不能驱动客户端。尽管在一些非Windows平台上也推出了Explorer，但最好的支持、最新版本的Explorer还是在Window s上。Acti

39、veX控件是作为DDL编写的，为此，必须装载到某个容器中。ActiveX控件的原型容器是VB，除此之外，还有多种容器可供选择。目前，一个非常重要的控件容器是Microsoft 的Web浏览器Apple和IBM推行的OpenDoc，曾是ActiveX控件的主要竞争对手。现在OpenDoc的赞助企业，已正式宣告中止资助。大部分与Microsoft对抗的企业，转而支持JavaBeans(基于Java的组件结构)。ActiveX控件，基本上都是和Windows捆绑在一起、以二进制机器代码发放的，而JavaBeans却不同，它在哪儿都能执行,要编写从公共Internet上能下载的组件时，应优先选择Jav

40、aBeans。桌面组件市场在持续、急速增长。其中绝大部分是以ActiveX控件构筑的(目前Java Beans仍然是少数)。但服务器组件的标准化要落后一些。在桌面上，Web浏览器、VB以及 PowerBuilder这些编程环境，作为容器是强有力的,事务处理服务器是一个较好的选择。 Microsoft的竞争对手，千方百计要阻止MTS和NT称霸市场。他们正在快马加鞭地制订服务器上的组件标准，其中最有前途的是Enterprise JavaBeans。它是JavaBeans的扩充 ，并定义了事务处理服务器接口。Enterprise JavaBeans的支持者们，希望独立软件厂商不是将服务器组件作为CO

41、M组件来编写，而是要作为Beans来编写。2.3VRML技术VRML具有以下特点，使其在需要进行实时三维交互的领域有广阔的用途。（1）平台独立性。当今的Internet是异构型网络，各个厂家的各个机器都连在上面，因此，如果一种语言对各种机器没有统一的运行机制，显然是不适合Internet的。VRML成功地解决了这个问题，它提出了一种新思路，即基于文件的运行机制。用该语言编制的程序不必经过任何的编译、连接等处理，当要显示虚拟场景时，文件从网络实时传输过来，由浏览器对该文件进行分析显示。也就是说只要机器配备了VRML浏览器，就可以浏览从网络上传输过来的虚拟场景。（2）低带宽要求。由于Interne

42、t的负荷很重，因此如何在低带宽情况下很好地工作，成为一个突出的问题。VRML充分考虑了网络的优化问题：首先在文件格式的设计上，VRML文件本身是ASCII码格式的文本文件，产生的文件只占很小的存储空间，同样一个场景文件的长度远远小于其它格式的文件（如使用3DMAX构造的三维场景），所以在网络带宽有限的条件下，它更加适合于在计算机网络上进行传播，最后的场景由浏览器来产生，从而把网络的负担转移到机器的本地处理上。其次，一个大的场景被分解为许多文件（可以细到一个物体用一个文件），一般来说文件较小，并且可以时实时去取，免去了不必要的网络传输，也使访问的时间减到最少9。（3）灵活高效地创建三维场景。VR

43、ML由各种不同类型的节点组成，采用符合规范VRML的字符对节点的功能进行描述，然后将这些节点按照特定的场景图层次进行组合，形成ASCII文本格式的源文件。因为VRML是WWW上的模拟，所以VRML源文件能被VRML浏览器解释执行，从而在浏览器中显示所构造的3D场景，而用典型的程序语言设计的方法（如OpenGL）来建立空间则要复杂许多。因此，利用VRML的节点描述场景图层次的方法来构造3D虚拟空间具有灵活高效的特性。（4）基于事件的交互。VRML允许用户的行为能够实时作用于场景，用户不仅可以在场景中随意漫步，还可以随时启动一个事件，它还支持多媒体，包括3D声音和各种格式的音频、视频以及动画等。（

44、5）结构化。VRML的元素具有良好的界面和描述简单的语法。（6）可重组。用VRML生成的图形元素可被重复使用。（7）易扩展。VRML不仅为JavaScript、Java等语言提供了调用的接口，还可以让开发者自己定义节点类型，为实现复杂多交互性的虚拟现实系统奠定了基础。使用VRML构建三维实体及进行系统功能设计主要用以下方法步骤来实现：（1）实体模型构建。VRML中的造型具有几何尺寸和外观，两者由一个Shape节点定义,这些特征定义了创建和放置在虚拟空间中的造型。一个造型的确切几何尺寸和外观由给定节点和节点域的选择值控制,造型的外观由Appearance和Material节点来描述。VRML提供

45、了Sphere、Box、cylinder， Cone四种原始几何造型，任何复杂的物体都可以由这四种原始几何造型构成。形状特殊的物体也可以用3D成型软件构建，然后转化为VRML格式，经过处理后参与整体的组合。（2）动态的实现。以上构造出的场景只是静态不动的，为了使构造出来的VRML场景更接近于现实，体现其强大的交互性，必须通过编程实现VRML造型的动画功能，必要时可结合JavaScript或Java共同参与其交互功能。（3）动态画面的切换与细化。为了观察的需要，画面的切换与细化是非常重要的，切换与细化是指在整体的效果图中可以按照观察者的意愿，点击其中某个部件，就可看到更细致、完整的部件效果图10

46、。2.4Mysql技术通过对MySQL的存储引擎的实现技术的分析，了解相关类的作用和相互之间的逻辑关系，了解MySQL是如何实现读写数据以及支持并发访问和索引功能的。创建自己的存储引擎，模拟实现MySQL服务器自身存储引擎的基本功能，完成对MySQL存储引擎技术的深入的认识。对查询优化器的实现技术做深入的分析。理解MySQL的查询树的概念，并分析MySQL是如何通过使用查询树结构，如何运用查询优化树策略，实现其查询优化器的。并模拟实现一个自己的查询优化器，并添加到MySQL中，执行查询优化针对MySQL数据库的开源特点，以MySQL的源码为基础，创建自己的数据库存储引擎和查询优化器，并将它们部

47、署在windows系统上。这一部分关键要实现存储引擎的必备功能，包括以下几个方面：1)对表文件的操作，即实现创建、打开、关闭和删除表文件的功能。2)对数据的读写以及更新和删除操作，即实现将数据的可重复写入和读出存储介质。3)实现索引功能，索引可以有效的实现对数据迅速的随机读写和区间查询操作，建立索引将涉及到对文件的相对复杂的操作，具体实施将会参考源码中所采用的方法。4)实现对事务的支持，对事务支持的重要性不言而喻，主要需要解决如何开始一个事务，以及如何提交和撤销事务。这一功能比较复杂，MySQL自带的存储引擎中也只有BDB和InnoDB实现了这一功能，可以从中作为参考12。通过对MySQL数据库的优化技术的探讨，深入了解其优化技术，改进系统的执行性能，测试、分析并改进其效果，并灵活的应用于不同的应用环境中。主要解决以下问题：1)MySQL架构优化方面，主要探讨架构优化下的数据类型的选择以及索引机制的合理使用。2)MySQL查询优化方面，主要解决如何对查询进行重构，如何针对不同类型查询选择不同的优化方案，包括count、group by 和distinct, 以及limit 和offset等。最后还将通过相关资料探讨查询缓存和视图对优性能的影响。3)MySQL配置参数对性能的影响，包括内存和I/O。内存方面具体的包括每个连接使用的内存以及连接池大小的选择，I/O方面主要讨论将数据同