基于Virtools的电磁学虚拟演示实验的研究与设计

摘要

物理学作为一门实验科学，是高中阶段教育的重要内容。而实验作为学习研究该学科的手段之一，是学生认识世界、改造世界的重要途径。实验探究能够帮助学生培养创新精神，增强实践操作能力，提高科学研究素养。由此可见，实验在高中物理教学过程中发挥着重要的作用。
　　而在实际的教学活动中，物理实验的开展情况却存在一系列问题：首先，部分学校对实验教学的重要性认识不足，存在几乎不设置实验课程的情况。其次，一些学校因资金有限，无法提供完备的实验仪器，或提供的仪器数量不够，实验演示过程不清，从而影响教学效果。最后，许多实验因本身存在危险性或只能在特殊条件下进行，难以实现课堂操作。
　　针对以上物理教学实践中存在的问题，作者认为可以通过利用虚拟现实技术模拟真实物理实验场景，从而达到解决问题的目的。该方法具有低沉本、高效率、零风险等优点，能有效弥补实验教学中存在的不足。本文通过介绍当前国内外虚拟现实技术的研究状况，对相关技术的开发和设计进行了具体分析。同时借助多种建模技术和交互技术的比较分析，以3D Max和Virtools软件为虚拟实验研究与设计的工具，并结合虚拟实验研究与设计的相关理论，对虚拟实验界面、交互、内容以及层次等多个方面的设计进行了详细介绍，并通过具体实验案例，详细说明了实验开发的流程。
　　最后，本文对以上研究成果进行了总结，并提出了可以结合现行教学工具雨课堂实现对虚拟实验教学资源的推送的意见。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 研究的内容和方法

第2章 虚拟演示实验的相关介绍与技术支持

2.1 相关概念介绍

2.2 虚拟演示实验的特点

2.3 虚拟演示实验的发展趋势

2.4 虚拟演示实验的主要技术

第3章 虚拟演示实验的理论认知基础

3.1 虚拟教学环境中高中生的认知特点

3.2 基于行为主义的学习理论

3.3 情境认知理论

3.4 基于建构主义的学习理论

第4章 电磁学实验的设计与实现

4.1内容分析与前期准备

4.2电磁学实验的构思与设计

4.3电磁学实验模型的创建

4.4电磁学实验场景的运行

4.5 实验的发布与分享

结论

1.论文的研究成果

2.论文的创新点

3.论文研究的不足

4.进一步设想

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录

附录B 高中物理实验教学现状调查问卷