物理虚拟仿真实验系统的设计研究

发布时间：2017-03-26 04:03

  本文关键词：物理虚拟仿真实验系统的设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在各级学校的学科教学中,实验一直都是与教学息息相关的重要活动之一。物理实验是物理教学中必不可少的重要环节,它能够帮助学习者巩固理论知识,培养学习者解决问题的能力、创新能力。物理虚拟实验能够缓解实验教学的压力,与传统实验有机地结合在一起,提高物理实验教学质量。但现有的物理虚拟教学软件仍存在一定的问题,如何进行科学有效的系统决策,优化虚拟实验系统,还需要不断的探索。 本研究以物理虚拟仿真实验系统为研究对象,以文献研究法、问卷调查法及案例分析法等为研究方法,总结概括了物理虚拟实验的国内外研究现状。通过对物理虚拟实验教学应用情况进行调查,分析现有物理虚拟教学软件的优点与存在的问题,并在建构主义理论、情境认知理论等的指导下,结合具体案例的分析,提出了物理虚拟仿真实验系统的设计策略,力图为物理虚拟仿真实验系统的设计与开发提供科学且行之有效的策略,弥补系统的不足之处,优化虚拟实验系统,从而提高物理实验教学效果。 本研究的主要内容包括： 第一,论述了研究背景和物理虚拟实验的国内外的研究现状。 第二,对本研究所涉及到的虚拟实验和桌面虚拟现实技术等相关概念进行了论述,包括虚拟实验的内涵、特点、分类等,桌面虚拟现实技术的含义、实现技术及常见类型。 第三,以问卷的形式,对物理虚拟实验教学应用情况进行调查,客观分析了现有物理虚拟教学软件的优缺点,为物理虚拟仿真实验系统的设计提供了客观依据。 第四,在学习理论的指导下,依据调查分析结果,从视觉效果、交互认知、学习资源、学习情境及反馈评价等方面,提出了优化设计的策略。 第五,以大学物理虚拟仿真实验系统为例,论述了教学系统设计与实施的一般过程,探讨了系统设计的组织结构及功能。
【关键词】：物理虚拟实验 桌面虚拟现实技术 虚拟仿真实验系统 策略 交互
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：G434;O4-4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 目录5-7
• 图表目录7-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-12
• 1.3 研究思路与研究方法12-14
• 1.3.1 研究思路12-13
• 1.3.2 研究方法13-14
• 第二章 相关概念的界定14-22
• 2.1 虚拟实验概述14-15
• 2.1.1 虚拟实验的内涵14
• 2.1.2 虚拟实验的特点14-15
• 2.1.3 虚拟实验系统的分类15
• 2.2 选用的主要技术——桌面虚拟现实技术15-20
• 2.2.1 桌面虚拟现实技术的含义16-17
• 2.2.2 桌面虚拟现实的实现技术分析17-18
• 2.2.3 桌面虚拟现实系统的常见类型18-20
• 小结20-22
• 第三章 物理虚拟实验教学应用情况调查分析22-28
• 3.1 调查目的22
• 3.2 问卷设计及分析22
• 3.3 调查对象22
• 3.4 调查结果分析22-26
• 3.4.1 基本情况22-23
• 3.4.2 真实实验与虚拟实验的实验效果对比23-24
• 3.4.3 影响虚拟实验效果的因素24-25
• 3.4.4 虚拟实验学习效果分析25-26
• 小结26-28
• 第四章 物理虚拟仿真实验系统的设计策略28-42
• 4.1 设计策略的理论依据28-31
• 4.1.1 建构主义理论28
• 4.1.2 情境认识理论28-29
• 4.1.3 认识弹性理论29-31
• 4.2 物理虚拟仿真实验系统的设计原则31-32
• 4.2.1 情境性原则31-32
• 4.2.2 科学性原则32
• 4.2.3 交互性原则32
• 4.2.4 开放性原则32
• 4.3 设计策略的具体分析32-41
• 4.3.1 优化视觉效果的设计策略33-36
• 4.3.2 交互认知的设计策略36-37
• 4.3.3 学习资源的设计策略37-38
• 4.3.4 学习情境的设计策略38-40
• 4.3.5 反馈、评价的设计策略40-41
• 小结41-42
• 第五章 教学系统的组织结构及功能设计--以大学物理虚拟仿真实验系统为例42-48
• 5.1 大学物理虚拟仿真实验系统的需求分析42-43
• 5.1.1 大学物理实验的重要性42
• 5.1.2 大学物理虚拟仿真实验系统的功能定位42-43
• 5.2 大学物理虚拟仿真实验系统的设计43-44
• 5.2.1 系统的设计目标43
• 5.2.2 系统特征43
• 5.2.3 系统组织结构设计43-44
• 5.3 教学设计分析44-45
• 5.3.1 学习者特征分析44-45
• 5.3.2 虚拟仿真实验教学目标45
• 5.3.3 自主学习策略设计45
• 5.3.4 虚拟实验反馈与评价45
• 小结45-48
• 第六章 研究总结和后续研究方向48-50
• 6.1 研究总结48
• 6.2 研究不足及后续研究方向48-50
• 参考文献50-52
• 附录52-54
• 致谢54-56

【参考文献】

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本文编号：268223