基于Flash的大学物理电学仿真实验的设计与实现

摘要

物理学是以实验为基础的学科，物理学的概念、公式和规律等都是建立在实验的基础上的，因此对物理的学习不能脱离客观实验。但是，在目前的大学物理实验教学中仍存在着很多的问题。例如，实验器材的短缺，导致并不是每一位学生都能独立进行实验;此外，部分物理实验在真实环境中具有操作性难、危险性高等问题，使学生在做实验时畏手畏脚等等。
　　随着虚拟现实技术的迅猛发展和教育教学改革的不断深化，实验教学的教学内容、教学模式、教学方法也在不断革新与完善。仿真实验通过模拟和仿真真实实验实验环境，让学习者在虚拟的实验环境中进行实验，熟悉物理实验并学习物理知识。由于仿真实验具有操作简单、成本低、交互性好和较强的学习体验等特点，使其迅速引起了教育领域的广泛关注。
　　国内外已有很多优秀的仿真实验但都存在诸多平台、费用等问题不利于仿真实验的推广。从事实验教学者往往由于开发难度大而无法自行开发仿真实验，软件开发者往往又不能设计符合教学需求的软件，另外不同学校实验教学条件也存在差异性，千篇一律的仿真实验不能更好的适应不同学校。
　　本文第一章阐述了大学物理仿真实验的研究背景、通过文献研究和查阅资料，分析虚拟实验设计发展情况及存在的不足，探索解决的方案以及本文的结构。第二章论述了虚拟实验室实验的定义、分类以及仿真实验应用举例和实现模式。在第三章中，从理论研究基础、设计原则、开发技术等方面做了初步的介绍，然后分析比较仿真实验系统的常用实现技术，选择适合本系统的开发术:Flash/Actionscript2.0。第四章从软件工程角度完成对大学物理电学仿真实验的设计，并以“示波器”和“电路实验”为例，介绍了仿真实验具体的实现方法。最后，作者对全文进行了总结和展望。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 本文的结构

第二章 虚拟实验室相关概念的界定

2．1 虚拟实验室的定义和分类

2．1．1 虚拟实验室定义

2．1．2 虚拟实验室分类

2．2 仿真虚拟实验室的基本情况

2．2．1 仿真虚拟实验室的应用举例

2．2．3 仿真虚拟实验室的实现模式

第三章 仿真物理实验相关理论介绍

3．1 仿真物理实验理论研究基础

3．1．1 元认知理论

3．1．2 建构主义理论

3．1．3 戴尔“经验之塔”理论

3．2 仿真物理实验的设计原则

3．2．1 科学性原则

3．2．2 交互性原则

3．2．3 直观性原则

3．2．4 可行性原则

3．2．5 开放性原则

3．2．6 简约型原则

3．2．7 艺术性原则

3．2．8 经济性原则

3．2．9 以实为本，虚实结合

3．3 仿真实验相关工具介绍

3．3．1 VRML

3．3．2 Java

3．3．3 Flash

3．3．4 MATLAB

3．3．5 LabVIEW

3．4 各种开发工具比较

第四章 大学物理电学仿真实验的设计与实现

4．1 大学物理电学仿真实验的设计

4．1．1 用Flash制作大学物理电学仿真实验的可行性研究

4．1．2 用Flash制作大学物理电学仿真实验的系统流程图

4．1．3 用Flash制作大学物理电学仿真实验的需求分析

4．2 大学物理电学仿真实验的实现

4．2．1 Flash8简介

4．2．2 示波器实验的Flash仿真实现

4．2．3 电路实验的Flash仿真实现

4．2．4 大学物理电学仿真实验的打包发布

第五章 在大学物理教学中引入大仿真实验的效果研究

5．1 实验在大学物理教学中的地位和作用

5．2 真实实验的优势和局限

5．2．1 真实实验的优势

5．2．2 真实实验的局限

5．3 仿真实验的优势和局限

5．3．1 仿真实验的优势

5．3．2 仿真实验的局限

5．4 仿真实验在大学物理实验教学中的应用方式思考

第六章 总结和展望

参考文献

致谢