初中化学虚拟实验的设计及应用研究

发布时间：2017-08-10 00:17

  本文关键词：初中化学虚拟实验的设计及应用研究

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【摘要】：随着信息技术的不断发展，使得虚拟现实这一新技术日渐成熟、完善并不断渗透到各个领域中，其在教育领域的应用也受到教育工作者的广泛关注。针对目前实验教学存在的不足，虚拟实验的教学应用能够在一定程度上改善目前现状，因此对虚拟实验的构建以及它在初中化学教学中应用方式、效果的研究是十分必要的。 在本研究中，笔者以虚拟实验的设计及其教学应用为出发点，分析了初中化学实验教学的现状以及虚拟实验在目前初中化学实验教学中的应用研究现状，并以此为依据，探究虚拟实验与初中化学教学相结合的新思路。在建构主义、情境认知等理论的指导下，探讨利用三维建模技术、三维交互技术等相关技术构建初中化学虚拟实验的过程，并以初中化学实验中《高锰酸钾制取氧气》实验为虚拟实验的开发对象，研究具体的建构过程。最后将虚拟实验应用于初中化学实验教学中，探索其应用于教学活动的特定模式，，并通过问卷调查获得虚拟实验在初中化学实验教学中应用的效果反馈。 从本文的理论研究和实践研究结果表明：虚拟实验可以作为教学的辅助工具和新的教学形式应用于教学中，其趣味性、情境化的特点可以激发学习者的学习兴趣，使得实验教学更加的生动活泼。虚拟实验在教学中的应用可以帮助学习者加深对实验内容的理解，并通过对实验的反复操作强化学习者对实验过程的掌握，培养了学习者的动手能力和自主学习的能力。同时应明确虚拟实验不能代替真实实验，而是要与真实实验相配合，发挥各自的优势来共同作用于教学。这不仅在一定程度上弥补了实验教学的不足，更为实验教学方式提供了新的方式，从而提升化学实验教学的效率。
【关键词】：虚拟现实技术 虚拟实验 3dsMax Virtools
【学位授予单位】：安徽师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：G633.8;G434
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 相关研究综述11-16
• 1.3.1 实验教学的研究现状11-13
• 1.3.2 虚拟现实技术的研究现状13-14
• 1.3.3 虚拟实验的研究现状14-15
• 1.3.4 虚拟实验应用于初中化学教学研究现状15-16
• 1.4 研究内容、方法及思路16-18
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 1.4.3 研究思路17-18
• 第二章 相关概念界定与研究基础18-25
• 2.1 相关概念和内涵18-19
• 2.1.1 虚拟现实技术18-19
• 2.1.2 虚拟实验19
• 2.2 相关研究的理论依据19-21
• 2.2.1 建构主义学习理论19-20
• 2.2.2 情境认知理论20-21
• 2.3 相关研究的技术基础21-25
• 2.3.1 三维建模技术21-22
• 2.3.2 三维交互技术22-25
• 第三章 初中化学虚拟实验的设计25-36
• 3.1 初中化学虚拟实验设计的需求分析25-29
• 3.1.1 初中化学实验教学特点25-27
• 3.1.2 初中化学实验教学现状27-29
• 3.2 初中化学虚拟实验设计过程29-32
• 3.2.1 初中化学虚拟实验的设计原则29-30
• 3.2.2 初中化学虚拟实验的定位30-31
• 3.2.3 初中化学虚拟实验的设计目标31
• 3.2.4 初中化学虚拟实验的设计流程31-32
• 3.3 《高锰酸钾制取氧气》虚拟实验设计过程32-36
• 3.3.1 《高锰酸钾制取氧气》实验分析32-33
• 3.3.2 《高锰酸钾制取氧气》虚拟实验的设计内容33-34
• 3.3.3 《高锰酸钾制取氧气》虚拟实验的设计目标34
• 3.3.4 《高锰酸钾制取氧气》虚拟实验的实验过程流程图设计34-36
• 第四章 初中化学虚拟实验的实现36-49
• 4.1 虚拟实验场景及模型的实现36-42
• 4.1.1 虚拟实验场景的创建36-37
• 4.1.2 虚拟实验模型的创建37-40
• 4.1.3 材质贴图的制作40-41
• 4.1.4 虚拟实验的优化41-42
• 4.2 虚拟实验交互功能的实现42-49
• 4.2.1 虚拟角色实现42-44
• 4.2.2 界面操作实现44-45
• 4.2.3 “虚拟教室”中交互实现45
• 4.2.4 实验过程交互实现45-46
• 4.2.5 特效设计与实现46-48
• 4.2.6 虚拟实验的发布48-49
• 第五章 虚拟实验在化学实验教学中的应用49-68
• 5.1 虚拟实验辅助初中化学实验教学模式49-54
• 5.1.1 虚拟实验整合于教学的一般模式49-50
• 5.1.2 两种虚拟实验教学模式50-54
• 5.2 教学分析54-57
• 5.2.1 学习者分析54-55
• 5.2.2 教学目标分析55
• 5.2.3 教学内容分析55-56
• 5.2.4 教学媒体选择56
• 5.2.5 教学方法选择56-57
• 5.3 教学实施过程57-64
• 5.3.1 虚拟实验过程57-60
• 5.3.2 初步建构认知60-61
• 5.3.3 真实实验过程61-64
• 5.3.4 二次建构认知64
• 5.4 教学效果分析64-68
• 第六章 研究总结与研究不足68-70
• 6.1 研究总结68-69
• 6.2 存在的问题与不足69-70
• 参考文献70-73
• 附录 初中化学虚拟实验教学应用调查73-75
• 致谢75-76
• 附：本人读研期间发表的科研情况一览表76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张学军;李刚;;基于Flash的虚拟实验操作交互设计研究[J];中国远程教育;2011年09期

2 胡树煜;王琢;;传统与虚拟实验教学的应用比较[J];电脑编程技巧与维护;2009年12期

3 韩晓玲;;虚拟现实技术发展趋向浅析[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期

4 张伟党;唐国钢;;虚拟化学实验室的应用[J];广州化工;2011年14期

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7 杨永智;中学化学实验教学中存在的几个问题[J];晋东南师范专科学校学报;2003年02期

8 刘家亮;;农村初中化学实验教学的缺失与对策[J];教学与管理;2009年13期

9 聂瑞松;;初中化学实验教学的改进策略[J];当代教育科学;2006年18期

10 康译友;张永策;方丽;马薇;刘志广;;基于Virtools的三维交互虚拟精馏实验室的构建[J];计算机工程与设计;2011年02期

本文编号：647989