虚拟实验的回旋性设计研究

发布时间：2017-05-06 12:07

  本文关键词：虚拟实验的回旋性设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟实验在教学中的广泛应用，更多的是体现在技术本身纯粹的功能，即形象、生动。因此，其教学的有效性和可持续性还略受质疑。虚拟实验的研究更多关注技术的基因形式，而忽视了如何使用其形式的方法，即功能的设计，使得在其应用的过程中仍存在实验易用性较差、忽视学习者的多样化需求与体验、缺乏培养解决问题能力等方面的问题。如何使虚拟实验设计更加符合学习者的认知特性和行为习惯，获得良好的情感体验，满足不同层次学习者的需求，是虚拟实验设计的重点研究内容之一。 许多不同领域的先进设计思想不断地被引入虚拟实验的设计中，以期提高虚拟实验的教学质量，但是关于学习者体验过程中需求与感受的相关研究较为缺乏。威廉·立德威尔（William Lidwell）等学者在《设计的法则》中提出的“回旋性”是设计领域中新的设计思想，从多个角度提高产品的使用效率和易用性，灵活而有弹性地设计产品。本研究尝试将这一设计理念引入虚拟实验中，以寻求改善和优化虚拟实验设计品质的可行方案。 本文通过对虚拟实验研究现状进行深入分析，总结当前虚拟实验存在的问题，将所发现的不足作为研究的方向和重点，在用户体验的需求层次理论、沉浸（Flow）理论和设计心理学等重要理论的指导下，将设计领域中的回旋性思想引入虚拟实验的设计中，析出了虚拟实验回旋性的设计理念。从学习者需求的角度出发，运用系统动力学的方法构建基于学习者需求的虚拟实验回旋性设计驱动模型，对影响回旋性设计的各要素及相互间的动态关系进行了描述，在此基础上，构建了虚拟实验回旋性设计模型，从功能可见性、可逆性、容错性及安全网方面为虚拟实验设计提供了具体的实现方式及设计原则。并以《机械基础虚拟实验系统》为案例将虚拟实验回旋性设计模型的指导方法具体应用于设计中。 论文的组织结构和各章的主要内容如下： 第一章绪论部分将研究问题的背景进行简单介绍，并通过分析典型案例的优缺点，阐述虚拟实验在得到广泛应用及发展的过程中，，仍存在一定亟需改善的问题；通过搜索和研究国内外的文献资料，总结了所存在的问题，引出了回旋性设计理念，说明虚拟实验回旋性设计的必要性，并以此作为研究方向和重点进行深入研究，同时简述了本文的研究内容、研究方法及研究意义。 第二章概述“回旋”和“回旋性设计思想”的定义和由来，通过对用户体验的需求层次理论、沉浸（Flow）理论和设计心理学等相关理论的分析，在总结马斯洛需求理论和用户体验的五个需求层次理论的基础上，与虚拟实验特性相融合，对虚拟实验中学习者体验的需求层次进行了划分；应用沉浸（Flow）理论详细分析了影响沉浸感的各种因素，为学习者在体验虚拟实验过程中获得沉浸体验提供借鉴；设计心理学中的感知觉、认知、情感、可用性等理论对虚拟实验包含的要素、学习者体验及回旋性设计的分析与研究具有重要作用。在这些理论的指导下结合虚拟实验自身特性，提出了虚拟实验的回旋性概念。 第三章从虚拟实验的回旋性设计应满足学习者多样化需求的角度出发，分析了虚拟实验中的学习者需求，将其与虚拟实验的回旋性特性耦合，运用系统动力学的方法描述影响回旋性设计的各要素间的动态关系，并以功能可见性、可逆性、容错性及安全网四种实现方式构建具体指导虚拟实验的回旋性设计模型。 第四章为了实现虚拟实验的回旋性设计，选取《机械基础虚拟实验系统》作为研究案例，将虚拟实验回旋性设计模型具体应用于案例，设计包含功能可见性、可逆性、容错性和安全网的虚拟实验，并通过问卷调查获取学习者的评价信息。 第五章对研究过程中的主要研究成果和不足之处进行总结，对存在的问题进行评价与反思，同时对后续的研究工作进行展望。
【关键词】：虚拟实验 回旋性 驱动模型 设计模型
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：G434
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及问题的提出11-13
• 1.2 研究现状13-16
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.2.3 存在的问题15-16
• 1.3 研究目标、方法及意义16-17
• 1.3.1 本文的研究目标与研究方法16-17
• 1.3.2 本文的研究意义17
• 1.4 论文结构17-19
• 第2章 虚拟实验回旋性设计的理论基础19-24
• 2.1 回旋性设计思想概述19
• 2.2 用户体验的需求层次理论分析19-21
• 2.3 沉浸（FLOW）理论的指导21-22
• 2.4 设计心理学相关研究的启示22-23
• 2.5 虚拟实验的回旋性概念的析出23-24
• 第3章 虚拟实验回旋性设计的要素分析与模型构建24-39
• 3.1 虚拟实验回旋性设计的实现方式24-26
• 3.2 基于学习者需求的虚拟实验回旋性设计驱动模型构建26-31
• 3.2.1 虚拟实验中学习者需求分析26-28
• 3.2.2 学习者需求对虚拟实验回旋性设计各要素的驱动作用28-31
• 3.3 虚拟实验回旋性设计模型构建31-39
• 3.3.1 功能可见性模块31-34
• 3.3.2 可逆性模块34-35
• 3.3.3 容错性模块35-37
• 3.3.4 安全网模块37-39
• 第4章 虚拟实验回旋性设计案例研究39-51
• 4.1 教学分析39-40
• 4.2 基于功能可见性的设计40-42
• 4.3 基于可逆性的设计42-43
• 4.4 基于容错性的设计43-45
• 4.5 基于安全网的设计45-48
• 4.6 虚拟实验回旋性设计的评价48-51
• 第5章 总结51-53
• 5.1 研究工作总结51-52
• 5.2 今后的工作展望52-53
• 参考文献53-56
• 附录56-58
• 导师及作者简介58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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3 马颖峰;隋志华;;基于Flow理论的教育游戏沉浸性设计策略研究——教育游戏活动难度动态调控研究[J];电化教育研究;2010年03期

4 李振亭;程会杰;;基于MI理论的教育游戏平衡性设计策略研究:调控困难度[J];电化教育研究;2011年05期

5 王小根;;基于Flow理论的小学数学游戏故事情节设计[J];电化教育研究;2011年10期

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7 张亚先;;UI设计中图标设计的释义方式[J];机械设计;2013年06期

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10 王荣芝;辛日华;;网络虚拟实验的界面交互设计[J];实验室研究与探索;2009年02期

  本文关键词：虚拟实验的回旋性设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：348358