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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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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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
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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
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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
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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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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
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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
