初中物理虚拟实验系统的设计与实现

发布时间：2018-10-11 14:21

【摘要】：物理实验作为人类探索和认知世界的一种重要实践活动,是人们探索科学世界的基础。物理实验利于帮助学生更好的理解和掌握物理知识点,也对培养学生分析问题和解决问题的能力起到至关重要的作用。但是,在当前的初中物理实验教学活动中存在有很多的现实问题。例如,实验器材和学生人数严重不对称,致使并不是每位学生都能参与实验；很多的物理实验在真实环境中具有操作性难、危险性高等问题,导致教师不敢让学生在实验室自主操作实验等等。 随着虚拟现实技术的迅猛发展及教育信息化的大力推进,初中物理实验教学模式也正在发生着变化。新的教学模式——虚拟实验,通过对真实实验的模拟和仿真,让学习者在虚拟的实验环境中进行实验,学习物理知识。虚拟实验具有易操作性、廉价性、较强的交互性和良好的学习体验等特点,使得其在教育领域迅速引起广泛的关注。虚拟实验为解决传统实验教学中的现实问题提供了较好的解决方案。 本文针对初中物理实验,设计和开发了一套虚拟实验系统,主要研究工作如下： (1)进行文献研究,分析虚拟实验设计存在的主要问题,探索解决的方案。 (2)分析比较虚拟实验系统的常用实现技术,选择适合本系统的开发技术：flash/actionscript3.0和java。 (3)分析初中物理实验,提出系统的设计目标和设计原则。 (4)完成系统的总体设计和详细设计以及数据库设计,研究虚拟实验的开发流程,并编程实现。 (5)研究虚拟实验实现的重点：实验现象与参数进行关联、强交互性。利用flash平台和脚本语言actionscript3.0来实现虚拟实验中的动态交互。 (6)以欧姆定律实验为例,详细讲解虚拟实验的开发过程。并利用Java技术进行系统集成。 本文研究的虚拟实验系统可以保障学生的自主性和教师的主导性并重。实现的虚拟实验的特色之处在于：实验现象与参数关联;关注用户认知心理,提供良好的交互性。虚拟实验实现对真实实验过程的模拟,可以让学生在任何地方和任何时候都可以操作实验。
[Abstract]:As an important practical activity for human beings to explore and recognize the world, physical experiment is the basis of exploring the scientific world. Physics experiment is not only helpful to help students to understand and master the knowledge of physics, but also plays an important role in cultivating students' ability to analyze and solve problems. However, in the current junior high school physics experiment teaching activities, there are many practical problems. For example, the experimental equipment and the number of students are so asymmetrical that not every student can participate in the experiment; many physical experiments are difficult to operate in the real environment, high risk and so on. As a result, teachers dare not let students operate the experiment independently in the laboratory and so on. With the rapid development of virtual reality technology and the promotion of educational informatization, the teaching mode of physics experiment in junior high school is also changing. Virtual experiment, a new teaching mode, enables learners to experiment in virtual experimental environment and learn physical knowledge through simulation and simulation of real experiment. Virtual experiment has the characteristics of easy operation, low cost, strong interaction and good learning experience, so it has attracted wide attention in the field of education. Virtual experiment provides a better solution to the practical problems in traditional experimental teaching. In this paper, a virtual experiment system is designed and developed for the physics experiment in junior high school. The main research work is as follows: (1) the main problems in the virtual experiment design are analyzed. (2) analyze and compare the common realization technology of virtual experiment system, choose the development technology suitable for this system: flash/actionscript3.0 and java. (3) analyze junior middle school physics experiment, Put forward the design goal and design principle of the system. (4) complete the overall design and detailed design of the system as well as the database design, study the development process of the virtual experiment, And programming implementation. (5) the focus of virtual experiment: experimental phenomena and parameters are related, strong interaction. Flash platform and script language actionscript3.0 are used to realize dynamic interaction in virtual experiment. (6) taking the Ohm law experiment as an example, the development process of virtual experiment is explained in detail. Java technology is used for system integration. The virtual experiment system studied in this paper can guarantee the autonomy of students and the dominance of teachers. The characteristic of the virtual experiment is that the experimental phenomenon is related to the parameters, the cognitive psychology of the user is concerned, and good interaction is provided. Virtual experiment can simulate the process of real experiment, which allows students to operate the experiment anywhere and at any time.
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：G434;G633.7

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本文编号：2264432