虚拟实验技术在中学物理建模中的应用研究

发布时间：2020-09-17 11:05

　　 近年来,随着信息技术与互联网技术的高速发展,在初中物理学科教学过程中,以虚拟现实技术为基础的教学系统得到了重视与应用,而该技术的应用也为中学物理建模实验的发展创造了新的生机。这是因为虚拟实验技术充分发挥了高分辨显示技术、多传感交互技术、3D数字化技术的优势,可以在物理建模过程中产生更为逼真的三维虚拟场景,并随之使得场景与用户实现实时交互,操作与感知虚拟对象。因此,在中学物理建模中应用虚拟实验技术,能够提高物理建模教学的效果与实验性能。另外,通过虚拟实验技术,中学物理教师可以采集真实的现场物理数据,进而对该数据进行全方面的分析与处理,并通过多元化的方式显示数据。本研究以虚拟实验技术在中学物理建模中的应用研究为课题,在分析了与之相关的国内外研究的基础上,对虚拟实验技术基础中的建模技术、显示技术、互交技术、功能库进行了探索,并根据研究结果,提出了中学物理虚拟实验技术建模方案。该方案中以建模目标与原则的确立为前提条件,将模型构造划分为结构、环境、建模,且通过框架、检测、场景、相机、渲染、光源、物体、检测、坐标、点击搭建中学物理建模场景。其中,建模部分涵盖以图像与几何模型为支撑的建模;显示部分则是于浏览器端安装的虚拟实验技术渲染引擎;而互交部分则是WebGL、Cult3D、Java3D加之封装而组成的“Three.js”。最后,本研究通过场景变化、动态连线、开关状态、变阻器、灯泡等实验证明了虚拟实验技术在中学物理建模中的效果。而实验结果也表明创建出针对中学物理每一个知识要点的模型图,有助于保证学生产生更加清晰的视觉效果,同时也可以使学生能够更好的掌握住中学物理知识。所以,虚拟实验技术在中学物理建模中的应用就显得尤为重要。另外,本研究对实验开发拥有的创新点与不足之处进行了总结,根据实验成果,反思了虚拟实验技术深入中学物理学科之后的效果与该技术的地位,进而得出优化之后的教学建议。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：G633.7;G434

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本文编号：2820643