基于虚拟现实的中学物理仿真实验的设计与实现

【摘要】中学物理是中学课程中重要的自然科学类科目，对培养学生的科学精神和探究事物的能力起着至关重要的作用。物理科学与自然世界密切相关，实验是其中必不可少的探究性活动，是物理学重要的组成部分。但是，从目前的情况来看，有较多中学在实验课程的安排与开展上仍存在一些问题。首先是实验课在整个课程中所占的比重不大；其次是许多实验器具价格不菲，若望购置齐全势必会产生不小的资金压力；再次，在演示实验的过程中，总有些学生由于距离问题难以清楚地观察实验现象，导致降低积极性；最后，部分学校往往只让学生做与考试相关的实验，甚至用“讲实验”代替“做实验”，违背了实验课设置的初衷。另外，某些实验具有其自身缺陷，如现象发生较快、过程不可逆、难以深入观察、需要特殊条件或带有危险性等。基于以上事实，作者认为有必要利用虚拟现实技术，开发出一种中学物理仿真实验，以弥补现阶段中学物理实验课的不足。该仿真实验能够满足个性化的自主实验需求，学生能随时随地进行实验，从而激发他们的探索欲望与学习兴趣。其基本的网络通信与交互控制功能可实现师生之间的互动，这样网络化的协作式学习便成为可能。此外，学生在做真实实验前可利用该仿真实验预习与准备，提前了解实验信息、步骤和涉及到的物理知识。而后又可随时重复实验，巩固已学的知识。本文围绕仿真与虚拟现实、相关的理论知识等，详细阐述了仿真实验的构思、设计与实现过程，最后总结研究成果。对于现阶段中学物理实验课，望本研究能够尽一份力。
【作者】徐一帆；
【导师】姚凌江；王群；
【作者基本信息】湖南大学，现代教育技术，2014，硕士
【关键词】中学物理实验；虚拟现实；仿真实验；交互；

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