【摘要】：物理實驗作為人類探索和認知世界的一種重要實踐活動,是人們探索科學世界的基礎。物理實驗利于幫助學生更好的理解和掌握物理知識點,也對培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力起到至關重要的作用。但是,在當前的初中物理實驗教學活動中存在有很多的現(xiàn)實問題。例如,實驗器材和學生人數(shù)嚴重不對稱,致使并不是每位學生都能參與實驗；很多的物理實驗在真實環(huán)境中具有操作性難、危險性高等問題,導致教師不敢讓學生在實驗室自主操作實驗等等。 隨著虛擬現(xiàn)實技術的迅猛發(fā)展及教育信息化的大力推進,初中物理實驗教學模式也正在發(fā)生著變化。新的教學模式——虛擬實驗,通過對真實實驗的模擬和仿真,讓學習者在虛擬的實驗環(huán)境中進行實驗,學習物理知識。虛擬實驗具有易操作性、廉價性、較強的交互性和良好的學習體驗等特點,使得其在教育領域迅速引起廣泛的關注。虛擬實驗為解決傳統(tǒng)實驗教學中的現(xiàn)實問題提供了較好的解決方案。 本文針對初中物理實驗,設計和開發(fā)了一套虛擬實驗系統(tǒng),主要研究工作如下： (1)進行文獻研究,分析虛擬實驗設計存在的主要問題,探索解決的方案。 (2)分析比較虛擬實驗系統(tǒng)的常用實現(xiàn)技術,選擇適合本系統(tǒng)的開發(fā)技術：flash/actionscript3.0和java。 (3)分析初中物理實驗,提出系統(tǒng)的設計目標和設計原則。 (4)完成系統(tǒng)的總體設計和詳細設計以及數(shù)據(jù)庫設計,研究虛擬實驗的開發(fā)流程,并編程實現(xiàn)。 (5)研究虛擬實驗實現(xiàn)的重點：實驗現(xiàn)象與參數(shù)進行關聯(lián)、強交互性。利用flash平臺和腳本語言actionscript3.0來實現(xiàn)虛擬實驗中的動態(tài)交互。 (6)以歐姆定律實驗為例,詳細講解虛擬實驗的開發(fā)過程。并利用Java技術進行系統(tǒng)集成。 本文研究的虛擬實驗系統(tǒng)可以保障學生的自主性和教師的主導性并重。實現(xiàn)的虛擬實驗的特色之處在于：實驗現(xiàn)象與參數(shù)關聯(lián);關注用戶認知心理,提供良好的交互性。虛擬實驗實現(xiàn)對真實實驗過程的模擬,可以讓學生在任何地方和任何時候都可以操作實驗。
[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.
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：G434;G633.7

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本文編號：2264432