第1章 引言和背景 1
1.1虚拟教学实验的需求 1
1.2虚拟教学实验的定义和特点 1
1.3国内外虚拟教学实验的进展 4
1.3.1虚拟教学实验研究现状 4
1.3.2虚拟教学实验实现技术 7
1.3.3发展趋势 13
1.4全书的组织 14
本章参考文献 14
第2章 虚拟教学实验的实验设计方法 17
2.1虚拟教学实验对传统教学实验的影响 17
2.2虚拟教学实验的设计方法 17
2.2.1传统教学实验的一般设计方法 17
2.2.2虚拟教学实验的特点和设计原则 20
2.2.3虚拟教学实验的设计方法 21
2.2.4虚拟教学实验设计案例 26
2.3小结 31
本章参考文献 32
第3章 虚拟教学实验的人机交互设计 33
3.1计算机人机界面学发展 34
3.1.1硬件人机界面学的发展 34
3.1.2软件人机界面学的发展 34
3.2计算机人机交互界面的一般特点和设计方法 37
3.2.1人机界面设计一般特点 37
3.2.2人机界面设计方法 38
3.3虚拟教学实验人机交互界面的特点和要求 41
3.4虚拟教学实验人机交互界面的设计方法 43
3.4.1界面设计思路 43
3.4.2界面元素设计 45
3.4.3虚拟教学实验平台设计 48
3.4.4虚拟教学实验界面设计 50
3.5虚拟教学实验人机界面的综合测试 53
3.5.1虚拟教学实验人机界面设计的质量评价 53
3.5.2虚拟教学实验性能要求的实施 53
3.6小结 56
本章参考文献 56
第4章 虚拟教学实验的计算模型设计方法 58
4.1模型概述 58
4.1.1模型的定义 58
4.1.2数学模型的分类 59
4.2虚拟实验计算求解模型的基本要求和特点 60
4.2.1虚拟教学实验模型的分类 60
4.2.2虚拟教学实验建模的基本要求 61
4.2.3虚拟教学实验建模的基本原则 62
4.3虚拟教学实验计算模型的设计方法 62
4.3.1明确模型的特点 63
4.3.2仿真方法的选择 63
4.3.3建模方法的选择 69
4.3.4建模工具的选择 73
4.4小结 75
本章参考文献 75
第5章 虚拟教学实验的管理系统设计 76
5.1虚拟教学实验的资源管理特点 76
5.1.1传统实验与虚拟实验教学模式比较 76
5.1.2虚拟实验资源管理特点 77
5.2虚拟教学实验管理系统的要求 78
5.2.1功能需求 78
5.2.2性能需求 80
5.3虚拟教学实验管理支撑系统的设计 81
5.3.1用户管理的设计 82
5.3.2实验维护的设计 83
5.3.3实验辅助资源管理的设计 84
5.3.4实验报告的设计 86
5.3.5在线指导模块的设计 89
5.4小结 91
本章参考文献 91
第6章 基于Internet虚拟教学实验的实现框架 92
6.1技术背景 92
6.1.1“平台+插件”模型 92
6.1.2 Spring框架 93
6.1.3 Hibernate框架 95
6.1.4 ExtJS框架 97
6.2基于Internet的MVC虚拟实验实现架构 98
6.2.1 MVC设计模式简介 98
6.2.2基于MVC设计模式的虚拟实验实现架构 99
6.3网络平台的通讯方式 102
6.3.1服务器推技术 102
6.3.2 Restful Webservice 105
6.3.3数据交互标准化技术 109
6.4相关服务及其实现方法 113
6.4.1计算通讯服务 113
6.4.2存储通讯服务 118
6.5小结 120
本章参考文献 120
第7章 基于Flex的虚拟教学实验插件的开发和实现技术 121
7.1基于浏览器的富客户端技术概览 121
7.2 Flex技术概述及其开发环境的建立 125
7.2.1 Flex技术概述 125
7.2.2搭建Flex开发环境 128
7.3 Flex下虚拟教学实验插件的开发框架 128
7.3.1插件的功能要求 128
7.3.2基于Cairngorm的MVC模式 129
7.3.3虚拟实验开发框架 131
7.4利用Flex进行实验插件的开发实现技术 132
7.4.1器件可视化模型的建立 132
7.4.2器件拖放 137
7.4.3图表、曲线显示和保存 140
7.4.4数据交互技术 144
7.5小结 146
本章参考文献 146
第8章 基于Modelica的虚拟教学实验模型开发技术 147
8.1 Modelica语言简介和OpenModelica典型开发环境介绍 147
8.1.1 Modelica建模语言简介 147
8.1.2 OpenModelica开发环境介绍 148
8.2虚拟教学实验中利用Modelica建模的一般方法 149
8.3 Modelica求解器和模型的实施技术 152
8.3.1基于WebService的模型发布和应用流程 152
8.3.2标准Modelica求解器的使用 152
8.3.3基于Socket的模型发布和应用流程 152
8.3.4自定义Modelica求解器的使用 154
8.4建模实例：双闭环直流调速系统特性研究实验 154
8.4.1背景介绍 154
8.4.2设计思路 155
8.4.3元器件数学模型分析 155
8.4.4实验代码块 158
8.4.5系统仿真结果 163
8.5小结 165
本章参考文献 166
第9章 虚拟教学实验管理平台的实现 167
9.1虚拟教学实验管理平台的实现特点和要求 167
9.2虚拟教学实验管理平台实现案例 167
9.2.1用户管理 168
9.2.2在线指导 172
9.2.3实验报告 182
9.3小结 186
本章参考文献 186
第10章 虚拟教学实验案例 187
10.1现场总线的控制系统设计实验 187
10.1.1实验简介 187
10.1.2实验场景及组件的设计 188
10.1.3实验模型设计 190
10.1.4实验开发实现过程 191
10.1.5实验操作步骤及结果 195
10.2过程控制的液位控制实验 198
10.2.1实验简介 198
10.2.2实验场景及组件的设计 198
10.2.3实验模型设计 200
10.2.4实验具体开发实现 201
10.2.5实验操作步骤及结果 208
10.3计算机控制系统的Z域根轨迹设计实验 208
10.3.1实验简介 208
10.3.2实验场景设计 210
10.3.3实验模型设计 211
10.3.4实验具体开发实现 214
10.3.5实验操作步骤及结果 220
10.4小结 225
第11章 虚拟教学实验教学环境测试技术 226
11.1软件测试原理和方法 226
11.1.1软件测试方法 226
11.1.2软件测试流程 229
11.2虚拟教学实验的特点和测试内容 233
11.2.1虚拟教学实验的特点 233
11.2.2虚拟教学实验的测试内容 234
11.3虚拟教学实验的测试设计与测试方法 236
11.3.1虚拟教学实验平台的测试设计与测试方法 236
11.3.2虚拟教学实验插件测试 239
11.4虚拟教学实验测试案例 244
11.5小结 250
本章参考文献 250
第12章 虚拟教学实验的教学设计及应用评价 251
12.1虚拟教学实验的教学设计的评价 252
12.1.1虚拟教学实验教学设计的基本要求 252
12.1.2虚拟教学实验教学设计的评价原则 253
12.1.3虚拟教学实验教学设计的评价内容 254
12.2虚拟教学实验应用评估系统 257
12.2.1虚拟教学实验评估系统架构、目的及原则 257
12.2.2虚拟教学实验的评估内容 259
12.2.3应用评价案例——以某过程控制课程实验为例 261
12.3小结 265
本章参考文献 265
附录 266
附1实验指导书模板 266
附2实验报告空白模板 269
附3虚拟教学实验平台测试表格 270
附4虚拟实验插件测试表格 272
附5现场总线控制系统设计实验报告（样例） 274
附6液位控制实验报告（样例） 278
附7 Z域根轨迹实验报告（样例） 283