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基于X3D的3D虚拟实验的研究与实现的中期报告
一、研究背景
随着计算机技术和网络技术的不断发展，3D虚拟实验作为一种新型的教学手段正在逐渐得到广泛应用。3D虚拟实验以其形象直观、操作灵活、便于演示、安全方便等优点，在科学、医学、生物、化学、物理、工程等学科领域都有广泛的应用。目前，国内外已经出现了很多基于虚拟现实技术的教学软件，这些软件能够提供丰富的多媒体教育资源，为师生提供了一个真实、虚拟的学习环境，大大增强了学生学习的兴趣和动力。
目前，已经出现了许多3D图形编程工具如OpenInventor、VRML、Java3D等，来实现3D虚拟实验系统。然而，由于这些工具使用的是动态库，以及不同操作系统之间的差异和版本问题，使得开发人员使用这些工具时面临许多的不便。
为了解决这些问题，本研究拟采用基于XML的虚拟现实编程语言X3D，采用纯面向对象的方法，通过使用XSLT技术将X3D代码转换为HTML，来实现3D虚拟实验系统的开发和实现。
二、研究内容
本研究的主要内容包括以下几个方面：
1、研究3D虚拟实验系统的原理、结构和实现技术；
2、研究X3D语言的相关知识，掌握X3D的基本语法和结构；
3、使用Java语言和X3D语言相结合，通过使用纯面向对象的方法，采用MVC设计模式实现3D虚拟实验系统的开发；
4、通过使用XSLT技术将3D虚拟实验系统的X3D代码转换为HTML代码；
5、将实现的3D虚拟实验系统应用于教学实践中，以评估其教育效果和可行性。
三、研究计划
1、完成3D虚拟实验系统技术原理和结构的研究，对比各种3D图形编程工具，选择X3D语言为开发工具；
2、学习X3D语言，掌握其基本语法和结构；
3、使用Java语言和X3D语言相结合，通过使用MVC设计模式实现3D虚拟实验系统的开发，包括系统的界面设计和各种功能的实现；
4、使用XSLT技术将3D虚拟实验系统的X3D代码转换为HTML代码；
5、对实现的3D虚拟实验系统进行测试、修改和完善，并将其应用于教学实践中，以评估其教育效果和可行性。
四、研究成果
本研究的成果将包括一套基于X3D语言的3D虚拟实验系统，该系统具有以下特点：
1、采用纯面向对象的方法开发，易于维护和升级；
2、使用MVC设计模式，界面美观，功能齐全；
3、使用XSLT技术转换代码，能够在任何支持HTML标准的浏览器上运行；
4、可用于多种学科的教学及实验课程，能够增强学生的实验操作能力和促进学习兴趣的提高。
五、参考文献
[1]BaoliangZ,ZhuzhengY,HongqiW.Researchandapplicationofvirtualrealitytechnologyinteaching[J].InformationTechnologyEducation,2015(12):5-7.
[2]YangC,JianchaoY,XiaLi.DesignandimplementationofX3D-basedvirtualexperimentsystem[J].ComputerEngineeringandApplications,2013,49(3):245-247.
[3]LiuH,FengJ,XiaL,etal.DesignandimplementationofinteractivevirtualexperimentalplatformbasedonX3D[J].ComputerApplicationandSoftwareEngineering,2016,03:109-113.
[4]SowmyaA,VijayalakshmiG.Virtualrealityanditsapplicationsineducation[J].InternationalJournalofAdvancedResearchinComputerScienceandSoftwareEngineering,2015,5:737-745.