基于3DMax和VRP的探究性虚拟实验的设计与开发

摘要

随着《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》的颁布与实施,设计与开发虚拟实验成为当前研究的热点之一,目前虚拟实验已广泛应用于教学中。从物理的“三维目标”来看,现在着重强调“过程与方法”,强调让学生经历过程,通过实验操作,观察实验现象,得出实验结论。利用三维技术——3DMax和VRP设计与开发的探究性虚拟实验,一方面可以培养和提高学习者的探究性能力和实验操作能力,另一方面因虚拟实验场景和实验模型具有良好的逼真性,能够体现虚拟实验较强的沉浸性和多感知性。
　　本研究首先分析了探究性虚拟实验的研究现状,得出基于3DMax和VRP技术的探究性虚拟实验具有研究的必要性。然后依据2013年初中物理新课标,以初中物理实验教学为例,分析初中物理探究性实验的地位和作用,选择了研究对象——以探究摩擦力的影响因素为例。本研究以探究性学习理论、混合学习理论、沉浸理论为理论依托,以3DMax技术和VRP技术为技术支撑,进行虚拟实验的设计与开发;其中主要利用3DMax进行实验模型和实验场景的构建,包括部分试验模型和实验场景的贴图;主要利用VRP实现虚拟实验中的交互功能和实验场景的缩放和旋转效果,以及对部分实验模型和实验场景贴图效果的修改。最后,本研究选择清丰县若干中学的学生、物理老师作为调查研究的对象,对探究性虚拟实验的具体情况进行调查分析。通过对调查数据进行统计分析,笔者发现:大多数师生比较接受认可这种三维技术的虚拟实验,认为该虚拟实验具有较强的交互性和良好的实验场景逼真性,能够满足学习者的学习需求。但是部分老师认为此虚拟实验没有形成完整的实验体系,仅仅依靠一个简单的虚拟实验来提高学习者的探究性能力还存在一些问题,若此虚拟实验的颜色搭配技术稍作修改,其效果会更好,此虚拟实验仍然需要进一步的修正与完善。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 选题的背景

1.2 选题的意义

1.3 研究问题的提出及研究创新点

1.4 研究设计

2 文献综述

2.1 相关概念简介

2.2 国内外研究现状

3 相关的理论基础及技术支持

3.1 相关的理论依据

3.2 相关的技术支持

4 基于3DMax和VRP的探究性虚拟实验的设计

4.1 界面设计

4.2 交互设计

4.3 内容设计

5 基于3DMax和VRP的探究性虚拟实验的开发

5.1 3DMax中的主要开发过程

5.2 VRP中的交互技术的主要开发过程

6 应用成果分析及结论

6.1 应用效果分析

6.2 结论和反思

参考文献

附录一 学生调查问卷

附录二 教师访谈提纲

致谢