基于探究式学习物理仿真实验室设计

随着教育信息化的发展,教育领域对教学软件的需求不断增大。但广大一线教师普遍觉得当前教育软件总体上来说数量很多,但真正适合自己用的却很少。教学软件不应只是书本的搬家,而应承载、支持并体现一定的教育理念,通过多种表现形式和问题情境的创设,帮助学生掌握运用知识解决问题的方法,增强学生运用知识的意识和学习的自信心,有助于培养学生科学的探究能力和创新能力。教学软件依据的学习理论不同类型也会不同,对学生在学习过程中所起的作用也不尽相同。结合教育软件产品开发中存在的一些问题,本文提出了基于探究式学习的物理仿真实验室的设计。从提高学生的探究能力和创新能力的角度出发,把探究式学习的理论和教学模式作为软件设计的指导思想。软件的功能实现都从这个思想出发,使学生在学到知识的同时还能提高创新与探究能力。现有的大多数物理实验软件都是针对某一特定的实验进行设计,在培养学生的探究能力方面存在不足。鉴于此我们提出了基于元器件的物理仿真实验室的设计,在仿真实验室中学生可以选取仪器自己动手设计实验,而不只是按照设定好的实验步骤来做实验。这样有利于培养学生的探究能力。软件在技术上采用UML(Unifiedmodelinglanguage)建模方法进行模型设计,利用面向对象仿真技术编程设计与实现。具体分析了仿真实验室软件的设计过程。在结论部分指出了软件存在的不足之处,提出物理仿真实验室以后的发展趋势。【关键词】：实验室仿真软件探究式学习学习理论物理实验
【论文提纲】：摘要5-6Abstract6-10第1章绪论10-141.1研究背景10-111.2仿真物理实验室的发展现状11-121.3论文研究的目标和意义12-131.4本文的组织13-14第2章探究式学习的理论14-202.1探究式学习的概念界定14-162.1.1探究式学习的含义14-152.1.2与探究式学习有关的几个基本概念的区分15-162.2探究式学习的特点16-172.3探究式教学模式及教学设计原则17-20第3章大学物理仿真实验的应用和发展20-273.1大学物理实验的发展趋势20-223.2计算机仿真实验在物理实验教学中的应用及特点22-243.3物理仿真实验室软件与探究式学习理论的关系24-253.4物理仿真实验室软件对探究式学习理论的体现25-27第4章仿真实验室设计时涉及到的关键技术27-324.1计算机仿真技术概况27-284.2面向对象的技术28-294.3UML统一建模语言29-32第5章仿真电学实验室的设计与实现32-485.1电学仿真实验室的总体构想32-345.2仿真实验室的科学计算方法34-385.2.1电路的抽象图表示345.2.2建立电路方程34-385.3仿真实验室系统模块的分析建模38-445.3.1系统的静态模型38-415.3.2系统的动态模型41-445.4系统关键部分的程序设计44-465.5系统的实现与软件的使用46-48第6章力学仿真实验室的设计48-526.1力学仿真实验室的总体构想48-496.2力学仿真实验室系统设计49-506.3力学仿真实验室的系统实现50-52结论52-551系统评析52-532主要成果和创新点533后续研究建议53-55参考文献55-59附录A攻读学位期间发表的学术论文目录59-60附录B部分源代码60-69致谢69