基于VRML中学物理虚拟实验设计与实现

在科学技术飞速发展的今天,以计算机技术、网络技术和通讯技术为代表的现代信息技术已开始在教育领域中广泛应用,引发了一场从教育观念、内容、方法、手段到模式、过程的全方位深刻变革。作为先进信息技术教育手段的虚拟实验也逐渐引入到教育教学领域,丰富了实验教学的内容,完善了实验教学的理论体系。作者在考察了中学物理实验教学现状的基础上,分析了开发中学物理虚拟实验的必要性,探究了开发虚拟实验的虚拟现实技术,设计并实现了基于VRML的中学物理虚拟实验系统,对系统实现的关键技术进行了深入的分析和研究,通过专题网站的形式对虚拟实验系统进行了集成和发布。该系统包含的六个虚拟实验遵循教学设计的模式,系统地展现了实验的原理、步骤、目的、器材、操纵过程和结果等内容。虚拟实验在技术上实现的情境性、高交互性和沉浸性等特点,有利于提高学习者的学习兴趣和学习效率,在一定程度上弥补了传统实验教学的不足,具有较好的的应用推广价值。论文共包括七章,在第一章中通过问卷调查,分析了目前中学物理实验教学中存在的问题,针对这些问题提出了相应的解决对策,指出了物理实验教学信息化的必要性;在第二章中分析了虚拟实验的概念、种别、发展历史及特点,研究了用于开发虚拟实验的多种虚拟现实技术(包括3DMAX、VRML、JA等),提出了融合利用这些技术制作中学物理虚拟实验的观点;第三章是对中学物理虚拟实验系统进行了总体分析,分析了中学物理实验教学及中学物理虚拟实验系统的特点,确定了中学物理虚拟实验系统所涵盖的实验项目,分析了中学物理虚拟实验系统的功能要求和性能要求;在第四章中,在前一章对中学物理虚拟实验系统需求分析的基础上,设计了实用的中学物理虚拟实验系统,并以交流发电机虚拟实验为例,具体地分析了该实验的概要设计及具体设计;第五章描述的是中学物理虚拟实验系统的实现,以交流发电机虚拟实验为例具体地阐述了该实验各模块的开发过程,同时先容了实现各中学物理虚拟实验及虚拟实验室周游的关键技术;在第六章中,根据使用对象的不同,开发了两套针对不同用户的中学物理虚拟实验专题网站(采用ASP动态网页技术开发而成以供校园网发布使用和采用纯HTML静态网页技术开发而成以供普通用户单机使用),对开发的虚拟实验进行了集成发布,并探讨了中学物理虚拟实验的使用远景|教学论文范文|;在第七章中对研究工作做了总结和展望。【关键词】：虚拟实验中学物理实验VRML3DMAXJA
【论文提纲】：摘要4-5Abstract5-9第一章绪论9-17第一节选题背景和意义9-10一、课题提出的背景9二、课题提出的意义9-10第二节虚拟实验的研究及应用现状10-12一、国外研究及应用现状10二、国内研究及应用现状10-12三、研究现状分析12第三节中学物理实验现状调查与分析12-14一、问卷调查结果12-14二、调查结果分析14第四节中学物理实验课程教学信息化的必要性14-15第五节研究目标和内容15-17一、研究目标15二、虚拟实验系统定位15三、研究的主要内容15-17第二章虚拟实验概述及开发技术简介17-25第一节虚拟实验概述17-20一、虚拟实验的发展历史17二、虚拟实验相关概念17-19三、虚拟实验的分类19四、虚拟实验的特点19-20第二节虚拟实验的开发技术20-25一、虚拟实验开发技术综述20-22二、使用多种技术融合开发虚拟实验22三、虚拟现实技术在教育中应用的上风22-25第三章基于VRML的中学物理虚拟实验系统的总体分析25-31第一节中学物理虚拟实验系统的特点25-26一、新课改背景下中学物理实验教学的特点25二、中学物理虚拟实验系统的特点25-26第二节中学物理虚拟实验系统的实验内容26-30第三节中学物理虚拟实验系统的功能要求和性能要求30-31一、功能要求30二、性能要求30-31第四章基于VRML的中学物理虚拟实验的设计----以交流发电机虚拟实验为例31-39第一节中学物理虚拟实验的设计原则31第二节交流发电机虚拟实验的概要设计31-34一、交流发电机虚拟实验的教学设计31-32二、交流发电机虚拟实验的体系结构设计32-33三、交流发电机虚拟实验的模块功能设计33-34第三节交流发电机虚拟实验的具体设计34-39一、交流发电机虚拟实验系统主程序流程图34-36二、交流发电机虚拟实验各模块程序流程图36-39第五章基于VRML的中学物理虚拟实验的实现----以交流发电机虚拟实验为例39-57第一节交流发电机虚拟实验环境建模的实现39-41第二节交流发电机虚拟实验模块功能的实现41-49一、实验原理与实验步骤模块功能的实现41-42二、实验器材模块功能的实现42-43三、实验连线模块功能的实现43-44四、实验演示模块功能的实现44-45五、开始实验模块功能的实现45-48六、实验结果模块功能的实现48-49第三节中学物理虚拟实验系统的关键技术49-57第六章中学物理虚拟实验系统的网络发布与应用远景|教学论文范文|分析57-61第一节中学物理虚拟实验系统的网络发布57-60第二节中学物理虚拟实验系统的应用远景|教学论文范文|60-61第七章总结与展望61-63第一节工作总结61-62一、研究内容61二、研究创新点61-62第二节研究展望62-63参考文献63-66在校期间研究成果及发表的学术论文66-67致谢67