本文關(guān)鍵詞：基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗課程設(shè)計與仿真實驗開發(fā)

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【摘要】：實驗教學(xué)是教學(xué)活動中不可缺少的環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力與解決問題的能力至關(guān)重要。而隨著計算機(jī)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，以及教學(xué)的進(jìn)一步需要，仿真實驗技術(shù)也日益成熟，并且正從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。仿真實驗不僅能夠降低實驗成本，還能夠使得學(xué)生在不受時間跟空間限制的情況下學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容。 本文首先闡述了研究的背景和研究的目的，追蹤了國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀，通過分析對比幾種常用技術(shù)，，概述了虛擬現(xiàn)實開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，并闡述了物理實驗在教學(xué)中的作用、現(xiàn)狀，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、類型、應(yīng)用以及我國現(xiàn)階段初中物理基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)實驗研究以及應(yīng)用現(xiàn)狀。 其次，本文論述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育結(jié)合的理論基礎(chǔ)、課程設(shè)計理論與軟件工程理論，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗課程開發(fā)流程，并根據(jù)上述分析詳述了課程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容，然后進(jìn)行了實驗課程具體內(nèi)容設(shè)計，并提供了一個實驗案例以供參考。 最后，利用3DS Max、Virtools等軟件工具根據(jù)上述課程設(shè)計，設(shè)計開發(fā)出初中物理仿真實驗，較為詳細(xì)地介紹了開發(fā)過程、關(guān)鍵技術(shù)以及模塊架構(gòu)，并對開發(fā)出來的仿真實驗進(jìn)行測試、評價和完善，總結(jié)開發(fā)過程中的體會與實驗存在的不足，對今后工作做了一個簡單的展望。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 實驗課程 課程設(shè)計 仿真實驗
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP391.9;G434
【目錄】：

• 論文摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 研究背景與目的10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.2.1 理論價值11-12
• 1.2.2 應(yīng)用價值12
• 1.3 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國外虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展13-14
• 1.3.2 國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展14-15
• 1.4 研究重難點15-16
• 1.4.1 研究內(nèi)容15
• 1.4.2 研究重難點15-16
• 1.5 研究方法16-17
• 2 相關(guān)概念概述17-25
• 2.1 物理實驗教學(xué)17-18
• 2.1.1 物理實驗教學(xué)的作用17
• 2.1.2 物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀17-18
• 2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與應(yīng)用18-23
• 2.2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念18-19
• 2.2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的類型19-20
• 2.2.3 虛擬實驗開發(fā)技術(shù)介紹20-21
• 2.2.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)當(dāng)前在教育上的應(yīng)用21-23
• 2.3 當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的不足23-25
• 3 理論基礎(chǔ)25-33
• 3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育結(jié)合的理論基礎(chǔ)25-27
• 3.1.1 行為主義學(xué)習(xí)理論25
• 3.1.2 認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論25-26
• 3.1.3 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論26
• 3.1.4 人本主義學(xué)習(xí)理論26-27
• 3.2 課程設(shè)計理論27-29
• 3.2.1 學(xué)科中心設(shè)計27-28
• 3.2.2 學(xué)習(xí)者中心設(shè)計28
• 3.2.3 問題中心設(shè)計28-29
• 3.3 軟件工程理論29-30
• 3.4 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗課程開發(fā)流程30-33
• 4 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗課程設(shè)計33-42
• 4.1 學(xué)習(xí)者特征分析33-34
• 4.1.1 學(xué)習(xí)者一般特征分析33
• 4.1.2 學(xué)習(xí)者初始能力分析33-34
• 4.2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計34
• 4.2.1 實驗課程總體目標(biāo)34
• 4.2.2 單個實驗學(xué)習(xí)目標(biāo)34
• 4.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計34
• 4.3.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇34
• 4.3.2 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計34
• 4.4 學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計34-36
• 4.4.1 學(xué)習(xí)資源的設(shè)計35
• 4.4.2 學(xué)習(xí)工具的設(shè)計35-36
• 4.5 學(xué)習(xí)活動設(shè)計36-38
• 4.5.1 答疑模塊36-37
• 4.5.2 動手操作模塊37-38
• 4.6 教學(xué)過程設(shè)計38-39
• 4.7 學(xué)習(xí)評價設(shè)計39
• 4.8 虛擬實驗教學(xué)模式教學(xué)案例—《探究通電螺線管磁場》39-42
• 5 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗課程中仿真實驗實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)42-48
• 5.1 仿真實驗中虛擬環(huán)境的實現(xiàn)42-44
• 5.1.1 仿真實驗中環(huán)境建模的要求42
• 5.1.2 仿真實驗中環(huán)境建模的技術(shù)42-43
• 5.1.3 仿真實驗中環(huán)境建模的開發(fā)工具43-44
• 5.2 仿真實驗中交互功能的實現(xiàn)44-46
• 5.2.1 仿真實驗中人機(jī)交互的要求44
• 5.2.2 仿真實驗中人機(jī)交互的技術(shù)44
• 5.2.3 仿真實驗中人機(jī)交互的開發(fā)工具44-46
• 5.3 虛擬環(huán)境的優(yōu)化46-48
• 5.3.1 虛擬環(huán)境優(yōu)化的意義46
• 5.3.2 虛擬環(huán)境優(yōu)化的實現(xiàn)46-48
• 6 仿真實驗的設(shè)計與實現(xiàn)48-64
• 6.1 仿真實驗的設(shè)計方案48-49
• 6.1.1 仿真實驗的需求分析48
• 6.1.2 仿真實驗的可行性分析48
• 6.1.3 仿真實驗的功能模塊分析48-49
• 6.2 仿真實驗的總體設(shè)計49-50
• 6.2.1 仿真實驗的設(shè)計方案49
• 6.2.2 仿真實驗的功能模塊設(shè)計49-50
• 6.2.3 仿真實驗的運(yùn)行環(huán)境50
• 6.3 仿真實驗的細(xì)節(jié)設(shè)計50-62
• 6.3.1 仿真實驗室環(huán)境的實現(xiàn)50-56
• 6.3.2 仿真實驗介紹的實現(xiàn)56-58
• 6.3.3 實驗演示的實現(xiàn)58-59
• 6.3.4 答疑模塊的實現(xiàn)59-60
• 6.3.5 仿真實驗操作模塊的實現(xiàn)60-62
• 6.4 仿真實驗的測試與評價62-64
• 7 總結(jié)與展望64-65
• 7.1 總結(jié)64
• 7.2 展望64
• 7.3 結(jié)束語64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄：仿真實驗教學(xué)應(yīng)用情況調(diào)查問卷69-70
• 在學(xué)研究成果70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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3 劉曉明;李勤;王曉哲;;基于Virtools的虛擬漫游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報;2006年04期

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5 程子明;中學(xué)物理實驗教學(xué)模式的新嘗試[J];中小學(xué)實驗與裝備;2005年02期

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本文編號：597322