虚拟实验在中学物理教学中运用探讨

随着计算机技术和现代教育技术的迅速发展,虚拟实验技术的应用越来越广泛。虚拟实验作为继理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法,对社会发展和科技进步起着日益重要的作用,代表着科学研究方法的发展方向。不断深化的教育教学改革对实验教学在培养学生科学研究能力和综合素质方面提出了更高的要求。实验教学的教学内容、教学模式、教学方法亟待革新和完善。虚拟实验技术的成熟发展和实验教学改革的迫切需要使得虚拟实验在教学中的应用从理论研究走向了实际应用。本文正是基于此开发了虚拟实验系统,并将它应用于中学物理实验教学。本文先容了国内外虚拟实验的发展状况,分析了虚拟实验的建构主义、混合式学习理论和交互理论等理论基础以及所使用的技术。论文具体阐述了虚拟实验系统从设计到实现的全过程,并选择具有代表性的中学物理实验作为虚拟实验应用研究的对象,重点对虚拟实验在中学物理教学中的应用作了深入分析研究。一方面,虚拟实验应用于教师实验教学,论文先容了虚拟实验辅助教师实验教学的教学模式和教学设计,并以“凸透镜成像和照相机”实验为例,阐述了虚拟实验辅助教师光学实验教学的实际应用,同时还列举了教师在教学过程中运用虚拟实验突破物理教学难点的案例;另一方面,虚拟实验应用于学生自主探究学习,论文先容了学生自主探究学习模式和教学设计,并以探究“电路短路问题”实验为例,阐述了虚拟物理实验辅助学生电路学习的实际应用,同时还尝试将虚拟实验与真实实验有机结合更好地进行实验探究。两方面应用效果分析表明,使用虚拟实验辅助实验教学,有益于提高教师的教学质量,增强学生的自主学习能力。最后,本文对虚拟实验在中学物理教学中的应用研究工作进行了认真总结,提出了进一步研究的方向。【关键词】：虚拟实验中学物理教学应用研究
【论文提纲】：摘要3-5ABSTRACT5-10第一章绪论10-211.1研究背景10-141.1.1可行性分析10-111.1.2中学物理实验教学的现状11-121.1.3运用实验突破物理教与学中的难点需要12-131.1.4虚拟实验与真实实验的整合131.1.5研究的目的和意义13-141.2国内外研究现状14-161.2.1国外相关课题研究概况14-151.2.2国内相关课题研究概况15-161.3研究思路16-191.3.1研究内容16-171.3.2研究对象171.3.3技术路线17-191.4本文的主要工作191.5本文的组织结构19-21第二章虚拟实验的理论基础和技术基础21-312.1虚拟实验概述21-232.1.1虚拟实验定义21-222.1.2虚拟实验的发展模式及特征22-232.1.3虚拟实验的分类232.2虚拟实验的理论基础23-282.2.1建构主义学习理论23-242.2.2混合式学习(BlendedLearning)理论24-262.2.3交互理论26-282.3虚拟实验的技术基础28-292.3.1Flash与ActionScript简介28-292.3.2Maya特点简介292.3.3Dreamweer简介292.4本章小结29-31第三章虚拟实验系统的设计及实现31-483.1虚拟实验系统的设计31-363.1.1虚拟实验系统的设计目标31-323.1.2虚拟实验的实验过程323.1.3虚拟实验系统的结构设计32-343.1.4虚拟实验系统的内容设计34-363.2虚拟实验系统的实现36-463.2.1虚拟实验系统开发环境36-373.2.2虚拟实验系统的实现37-383.2.3虚拟实验系统实现的关键技术38-463.2.3.1建模技术39-413.2.3.2交互技术41-463.3虚拟实验系统的软件测试与效果46-473.3.1虚拟实验系统的软件测试46-473.3.2虚拟实验系统的测试效果473.4本章小结47-48第四章虚拟实验在辅助中学物理教师实验教学中的应用研究48-664.1虚拟实验辅助教师实验教学的教学模式48-504.1.1虚拟实验辅助教师实验教学的教学模式概述48-494.1.2虚拟实验教学模式对实验教学的影响49-504.2虚拟实验辅助教师以教为主的教学设计50-534.2.1教学前期设计50-514.2.2教学情境设计51-524.2.3学习资源设计524.2.4学习评价工具的设计52-534.3虚拟实验教学模式的教学案例——《凸透镜成像与照相机》53-574.3.1教学设计前期分析53-544.3.2教学过程54-574.3.3教学评价与反思574.4运用虚拟实验突破物理教学难点案例57-594.5虚拟实验在辅助中学物理教师实验教学中的应用效果评价59-654.6本章小结65-66第五章虚拟实验在辅助学生自主探究学习中的应用研究66-805.1自主探究学习模式简介66-675.2自主探究学习的教学设计67-695.2.1自主探究学习教学设计概述675.2.2自主探究学习的教学设计方法与步骤67-695.3虚拟实验辅助学生自主探究学习案例——探究《电路短路问题》69-735.4虚拟实验和真实实验相结合辅助学生自主探究物理实验73-755.4.1动手操纵类探究实验745.4.2探究方案类课外实验74-755.5虚拟实验在辅助学生自主探究学习中的应用效果评价75-795.5.1研究过程75-765.5.2研究统计结果76-795.6本章小结79-80第六章总结与展望80-836.1论文总结80-816.2后续研究及展望81-83参考文献83-86附录86-95附录Ⅰ美国软件行业协会标准86-87附录Ⅱ各项评价指标量规87-90附录Ⅲ虚拟实验教学访谈提纲90-91附录Ⅳ虚拟实验教学应用效果调查问卷91-94附录Ⅴ已开发的中学物理虚拟实验94-95致谢95-96研究生在校期间的科研情况96