文档介绍：广州大学
硕士学位论文
基于OpenGL的中学电学虚拟实验平台的设计与实现
姓名:周志方
申请学位级别:硕士
专业:课程与教学论
指导教师:张景中;李传中
20070501
摘要中学物理是导院芮康目纬蹋笛槭瞧渲蟹浅V匾5囊换贰3て谝岳矗由于我国对基础教育投入不够,很多中学的实验器材严重缺乏。而实物实验受环境、条件及准备不足等原因影响,实验效果也不理想。另外受场地、时间等诸多限制,学生做实物实验的机会很少。即使在做实验的过程中,为了保护实验仪器、减少损耗,对学生的操作人为地设置很多限制,实际束缚了学生的手脚,影响学生创新意识的培养。为了解决这个问题,本文试图研究开发中学电学虚拟实验平台。笔者调查研究了现有的中学物理实验软件,了解了它们的优点及不足。在此基础上,针对物理实验教学的现状,,我们充分考虑了中学物理实验的现状和素质教育的需要,融入了新的教育思想和理念,变限制学生犯错误为允许学生犯错误,使学生在不断摸索中学到知识。同时对传统实验进行仔细剖析,分析哪些细节是教学目的所要求的,哪些细节是可以忽略的,尽可能地使平台具有更好的教学效果。在技术上,我们采用面向对象设计模式方法技术,以魑?7⑵教ǎ使用实现三维仿真。平台系统能完全模拟现实世界的物理现象,比如实时的电流表变化、灯泡亮度变化、元件因超载而烧毁等。学生可完全自由地组装实验,即使是错误组装所引起的物理现象,系统也能完全模仿。系统对电源短路、多电源等情况都能进行处理,并支持电网络。系统提供了实验报告的生成、实验数据的显示和导出、实验现场的保存和恢复等功能,能较好地满足中学师生教与学的需要。关键字虚拟实验;物理实验;电路;:仿真
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翩群:捌醐:√廊⋯一躲闩乏秀学位做作者签名:卉等掌冢年广月编\日期:沙辏滦稳广州大学学位论文版权使用授权书广州大学学位论文原创性声明本人授权广州大学有权保留并向国家有关部门或机构送本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。后果由本人承担。本人完全意识到本声明的法律交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权广州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ导下,
第一章绪论研究背景提高学生的动手实践能力、发掘学生的想象力、培养学生的创造力是素质教育的核心目标之一,而实验是达成这一目标的重要途径。中学物理是笛樾很强的课程,物理老师经常需要在授课时通过具体实验向学生讲解物理原理,学生也要通过亲手做实验来验证所学物理知识。同时成功的物理实验还能提高学生学习兴趣,增强知识的应用能力。但实物实验由于环境、条件及准备不足等原因导致实验效果不理想,另外学生也只能在课堂上、实验室内才能做实验,而在课余时间、实验室以外的地方往往没有机会做。为了解决这个问题,出现了一些中学物理实验软件。有关中学物理实验的教育软件,上世纪年代大多是学生复习备考的软件或强调软件的多媒体功能,如播放演示、朗读文本等。近期比较多的是画制作,多是中学物理教师根据需要自己制作的,做的基本上是单个实验,风格各异,水平也参差不齐。现阶段以实验工具为基本单位的物理实验软件可以通过组合实验工具生成实验,是近期相对较好的物理实验软件。国内开发的有:南京金华科推出的仿真物理实验室等;国外开发的有:、等。国外的这些软件要么只是物理某一分支学科的一个部分,要么软件专业性比较强,使用对象一般是科研工作者,而且由于比较注重实验原理,界面不够形象,使用起来也比较复杂,对于中学生来说是不太合适的。归纳起来,从设计模式上看,现有的中学物理实验软件主要有以下四种:⑽谋韭既胧健以文本显示实验的原理、操作步骤等,有的还配有一些图片和语音。早期大多数的教育软件和现阶段的一些简单的多媒体编辑系统属于这种形式。只有固定文字和图片,与看课本其实没有多少实质性区别。即不生动形象,也没有任何灵活性。⒍枷袷健以动画或录像形式演示整个实验过程。现阶段流行的谱骱痛
研究目的播放录像的多媒体系统属于这种形式。它生动、形象、直观,一目了然,容易让人接受。但固定不变的演示,显得灵活性不够,而且使用者不能参与其中,交互⒓负巫魍际健一些功能强大的智能数学平台也能生成一些几何性强的物理实验,如智能教育平台、几何画板等,这些系统能精确反映实验本质,灵活性强。不过对于几何性不强的物理实验就不容易生成了,