最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
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毕 业 设 计（论文）
2012 届
题 目 初中科学虚拟实验平台的研究
专 业 科学教育
学生姓名 xxxxxx
学 号
指导教师 xxxx
论文字数 10245
完成日期 2011年11月
教 务 处 印 制
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I / 26 初中科学虚拟实验平台研究
摘 要：虚拟实验室是一种基于Web技术，虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。虚拟实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。本文主要阐述了初中科学虚拟实验平台的构建和设计，并在此基础上，对一些初中科学（物理、化学）实验进行虚拟化设计制做，从而提高了学生的学习兴趣和学习效率。最后讨论了虚拟实验平台中存在的一些问题以及解决问题的个人感觉有效的方法。 关键词：虚拟实验，初中理科，引擎
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II / 26 The junior middle school scientific research on Virtual Experimental Platform shenjianfu Abstract:Virtual laboratory is a technology based on Web, virtual simulation technology of construction of the open networked virtual experimental teaching system, is the existing each kind of teaching laboratory digital and virtualization. Virtual laboratory experiments are made by virtual library, virtual equipment and the open laboratory management systems. This paper describes how to build and virtual design the junior school science experiment platform .In order to improve the students' learning interest and learning efficiency,thus design the number of junior high school science (physics, chemistry) virtual experiment system on this basis. Finally,the paper discusses the virtual experiment platform in some of the problems and the solution to the problem of personal feeling and effective method. Key words:Virtual Experiment, Science of High School, Engine 最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
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目 录
前言…………………………………………………………………………………………2
第一章:背景及现状
1.1.国内虚拟实验平台的现状………………………………………………………2
1.2.虚拟实验平台的结构、特点与功能……………………………………………3
1.2.1.平台的结构………………………………………………………………3
1.2.2.平台的特点………………………………………………………………3
1.2.3.平台的功能………………………………………………………………3
第二章：物理部分实验举例及设计
2.1.飞机飞行的简单运动……………………………………………………………4
2.2.用天平测量物体的密度…………………………………………………………5 最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
2 / 26 2.3.连通器测量不同液体的压强……………………………………………………6
2.4.光的折射…………………………………………………………………………7
2.5.研究杠杆的平衡…………………………………………………………………8
2.6.惠斯登电桥测电阻………………………………………………………………8
第三章：化学部分实验举例及设计
3.1.金属在空气中的燃烧……………………………………………………………8
3.2.喷泉实验…………………………………………………………………………9
3.3.金属活动性顺序…………………………………………………………………10
3.4.氢气置换氧化铜实验……………………………………………………………10
3.5.实验室制取氧气…………………………………………………………………11
第四章：初中科学虚拟实验平台的问题及改进
4.1.虚拟实验平台所在的问题………………………………………………………12 最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
3 / 26 4.2.虚拟实验平台改进的理由………………………………………………………13
4.3.解决方案总体分析………………………………………………………………13
4.3.1.应用虚拟现实三维技术…………………………………………………13 4.3.2.传统实验和虚拟实验结合………………………………………………13 4.3.3.对中学理科仿真实验进行分类…………………………………………14 结论…………………………………………………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………………………………16
致谢
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4 / 26 前 言
虚拟实验，目前已应用于课堂教学，虚拟产品作为新的教学媒体，它的发展将会对教学活动产生深远的影响。 虚拟实验平台是以现代教育理论为指导，以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托而建立的新型的实验系统。虚拟实验平台能最大限度的模拟真实实验的场景，也不受器材、试验品以及实验者等因素的限制。它是以计算机系统为基础，本文以“初中科学虚拟实验平台的研究”的目的是由于科学原理是参数化、公式化的，能快速轻松的被计算机读取和计算，具体表现为表格、图形、数据等，更容易通过计算机演示，利用此技术反映出真实的世界。计算机还能以影视、音频等多媒体形式反映一些例如历史、语文等不容易被计算机虚拟平台进行教学的文科科目。因此，此虚拟实验平台所涵盖的范围为物理、化学、几何等实验型学科。 目前，用于实验教学的计算机虚拟实验软件非常丰富，加上网络资源，为虚拟实验的应用与发展提供了条件，因此，虚拟实验在初中科学实验教学中的运用也越来越广，作用不容忽视。所以怎么样建立一个符合初中科学可以弥补现实资源不足的虚拟平台是本文的重点。 本文的结构：本文的开头介绍了什么是虚拟实验，从而分析国内虚拟实验平台的现状、特点与存在的问题，并提出解决问题个人方案，然后在物理和化学方面举例虚拟实验的应用，简单明了的得出结论，最后给出虚拟实验平台的定义、组成和工作方式。
第一章：背景及现状
1.1.国内外虚拟实验平台的现状 近年来，国内的许多高校都根据自身和教学的需求建立一些虚拟实验平台，以下是对国内虚拟实验平台建立的调查与分析。 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又译作灵境，幻真）是近年来出现的高新技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，他利用计算机生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，是一种先进的数字化人机接口技术。早在1996年，天津大学就在SGI硬件平台上基于VRML国际标准开发了虚拟校园，随着信息技术的发展，尤最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
5 / 26 其是在宽带网络将大规模应用的今天，国内一些高校已经逐步推广和运用虚拟校园模式，先后有浙江大学，上海交通大学，北京大学，西南交通大学等多院校采用虚拟实验技术建立虚拟校园。目前，中央广播电视大学远程教育学院建设的虚拟校园采用基于Internet的类游戏图形引擎，在此基础上，将网络学院的诸多具体功能整合在图形引擎中，突破了目前对虚拟校园的应用仅仅停留在校园一般性浏览的应用上，并作为基础平台进行大规模应用，取得了较好的效果[1]。 就国内而言，具体运用虚拟实验平台技术的有以下几个： 1.JAVA技术，JAVA技术是一种使网页有静态转为动态的软件编程语言。 2.Activex技术，作为针对internet运用开发的技术，Activex被广泛地应用于WEB服务器以及客户端的各方面，同时Activex技术允许为软件开发组件在网络上可以相互操作。 3.VRML，VRML是一种三级场景的描述性语言，他为用户在internet上提供一个全新的虚拟世界空间。 4.QTVR技术，QTVR是基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术[2]。 具体实行的有国内的有中科院上海有机化学研究锁的虚拟化学实验，国外的有麻省理工学院的WEBLAB、Science Space等。 1.2虚拟实验平台的结构、特点与功能 1.2.1平台的结构 （1）系统组成 这套系统由三个部分组成，它们分别是：仿真实验引擎、资源文件、客户程序（包括仿真实验应用程序和资源创建工具）。 （2）仿真实验引擎 仿真实验引擎作为这一系统的核心，完成了包括图形渲染、音频、人机交互、物理仿真、仿真实验环境的配置和构建等核心事务[3]。 (3)资源文件 资源文件是系统的具体表现内容，即数据基础。客户应用程序通过引擎来统一调配资源，管理其加载、使用和卸载。资源文件的类型多样，主要包括文本文件、图像文件、模型文件、动画文件、场景[4] (4)客户应用程序 最新初中科学虚拟实验平台的研究 毕业论文名师资料合集
6 / 26 前面提到，仿真实验引擎与资源文件构成客户应用程序的核心事务和数据基础，那么教师或开发人员就可以使用资源创建工具创建实验素材与实验项目；仿真实验应用程序则供全体客户进行教学授课使用，它们相对于引擎和资源处于访问者地位，因此称它们为客户应用程序[5]。 1.2.2平台的特点 (1) 使用不受时间、地点的限制，同学可以在寝室、实验室、图书馆等场地使用虚拟实验室 (2)开始与现代远程教育结合,显示出良好的前景 (3)节约资源，不再提供专用的场地和计算机 (4)受益面广泛 1.2.3平台的功能 具体表现在：平台包括程序设计、数据库SQL和多媒体等3大功能，均可以通过远程访问来实现。其中，程序设计功能主要包括C++程序设计、Java程序设计和汇编程序设计等实验，并可扩展选用其他任何一种计算机程序设计语言，对编写的源程序可以进行方程式的编译预处理、编译、连接打包的运行等工作；编译预处理对源程序进行格式化排版和安全性检查，编译生成模块文件或类文件，连接打包生成课执行文件或可执行的压缩包文件或安装盘文件；运行时可以直接接受输入的参数值并远程运行，或下载到本地运行得到运行结果。数据库功能采用标准SQL+多种关系数据库管理系统特殊的SQL，主要支持Access、MySQL、Oracle和SQL server等流行的关系数据库系统，并可扩4展选用其他关系数据库、对象关系数据库和对象数据库系统，可以完成访问数据库的9种常用功能，对表、视图、触器、函数、数据类型、同义词和存储过程的建立(cRE ATE)、修改(ALTER)和删除(DROP)；对数据的增加(IN SERT)、修改(UPDATE)和删除(DELETE)，对数据的查询(SELECT)I对数据库权限的管理(GRANT和RE VOKE)等；还支持特殊的数据库SQL语句。多媒体功能包括声音、图形和图像的处理，目前主要支持7种图像处理算法，包括：偏色、反转、镜像、转置、浮雕、油画和窗帘等效果[6]。
第二章：物理部分实验举例
