一、基于WEB的虚拟物理实验室建设探讨（论文文献综述）
李阳[1]（2021）在《基于比较视角的中美国家级实验室建设研究》文中指出当今时代,世界发展面临百年未有之大变局,科技革命进入新一轮发展阶段,加速了全球人才、信息、资本等生产要素的流动,世界各国间的科技力量在悄然间发生着变化。科技革命所引发的不仅是全球经济社会的变革,每一次革命过程也必然会改变大国之间的力量分布,重塑世界实力对抗格局。中国科技实力的快速崛起,美国科技霸主地位受到挑战、中美之间的科技博弈屡次触碰着科研工作者的神经。如何在未来科技竞争中处于领先位置,激发科研人员的创新活力,提高科技创新对于社会发展的带动作用,这一切都离不开一流科研机构的支撑,而国家级实验室就能发挥这样的作用,满足国家在不同发展时期的科技需求。国家级实验室作为大国科技博弈的重要体现,为保持国家科技竞争力提供了驱动力,也是建设世界科技强国的重要战略保障。美国庞大的国家级实验室体系距今已经历了八十余年的发展历史,积累了成功的管理经验,也是满足国家科技全球领先的重要支撑,在建设管理创新上以及科研实力上领先于全球。我国国家级实验室兴建于改革开放之初,伴随着我国科技体制改革之路不断发展壮大,但相较于世界发达水平,在建设管理经验、科技体制创新及科研实力等方面还有许多不足。因此,以美国国家级实验室作为参照标准进行深入比较,总结两国实验室建设历程的异同、发现建设经验的共性与个性、寻找科研实力比较中的优势与不足,为促进我国国家级实验室建设及发展寻找经验借鉴,对于丰富我国国家级实验室研究成果意义重大。基于此,本文希望通过研究回答以下几个问题:（1）从中美两国国家级实验室的建设历程来看,两国实验室各自经历了怎样不同的发展阶段,每个阶段建设的侧重点是什么,各阶段的科技政策对实验室发展有何导向,两国实验室建设历程的异同又有哪些?（2）从中美两国国家级实验室的建设运行来看,中美国家级实验室在制度体制、建设定位、资源要素、运行模式及科研合作方面各有什么特点,在这些方面中,中美两国实验室的建设特征又有什么异同,美国实验室的建设经验对中国有何启示?（3）从中美两国国家级实验室的科研实力来看,两国实验室在体现科技论文最高水平的ESI高被引论文产出方面、主导地位方面、论文影响力方面的科研实力差距有多少;基于文献属性数据的特征差异有哪些,这些差异对两国实验室论文产出、影响力及主导地位的影响又有哪些?本文以比较研究作为研究视角,重点进行了以下方面的研究工作:（1）对中美两国国家级实验室建设历程进行对比分析。对两国国家级实验室的建设历程进行了划分;结合时代政策背景,对两国实验室各自的发展建设过程、学科分布特点、部门及地域分布特点、建设成效、阶段性特征进行分析,深入了解每一阶段国家级实验室的发展变化;总结出两国实验室建设历程的相同点及差异。（2）对中美两国国家级实验室建设特征进行比较分析。梳理两国国家级实验室在建设方面的特点;围绕制度体制、建设定位、资源要素、运行模式、科研合作五个方面,总结中美两国国家级实验室建设方面的共性与个性。（3）基于目前代表科技论文最高水平的ESI高被引论文数据库,对中美两国国家级实验室科研实力进行比较分析。综合运用文献计量学、数据挖掘、Logistic回归模型、多元线性回归模型等统计分析工具,从ESI高被引论文产出、国际合作、影响力等角度进行量化比较,以明确中美国家级实验室科研实力的差异。最终,通过对中美国家级实验室多方面的比较分析,本文得到如下结论:（1）回答了中美两国国家级实验室建设历程及阶段特征的问题。中美国家级实验室兴起于不同的时代背景,经历了截然不同的建设历程。美国国家级实验室体系作为全球领先的科研机构,兴起于战争年代,维护国家安全与国家利益成为了其建设初衷。先后经历了五个发展阶段,且过程中出现了两次较大的争议。实验室的发展紧密围绕美国国家安全战略展开,进行学科建设的布局与前沿科学领域的探索,尤其是美苏冷战时期,持续增加的军费资助为实验室的研究发展印上了明显的军事化色彩。相较而言,我国的国家级实验室体系发展建设起步较晚,与改革开放后的我国科技事业的发展基本同步,基本依托重点高校及各部门进行运行管理,以材料科学、工程科学等工程类学科研究为主。在经历了改革开放初期艰难的起步后,实验室的发展也随着社会经济的不断推进走向市场化协同创新的道路,为国家经济和社会发展提供了重要的技术服务,在发展方面呈现出快速上升的态势。（2）回答了中美两国国家级实验室在建设运行中的特色及管理经验问题。中美国家级实验室在建设运行上既有共同的经验又各具特色。通过对中美典型国家级实验室的建设特征进行分析,作者发现中美国家级实验室在制度体制、建设定位、资源要素、运行模式及科研合作方面既有共性又有个性。中美两国实验室的兴起处于不同的时代背景,两国在科技、经济等发展阶段上处于不同节点,形成了美国国家级实验室的定位于人类终极科学问题的探索,我国的国家级实验室主要还是定位在满足国家科技战略需求层面。两国不同的制度体制也形成了不同的实验室管理模式,美国强调以市场参与为主,政府主导为辅,实验室体系的发展以“自下而上”科技决策体系为主;中国更强调决策主体集中,注重政府的政策引导,实验室多以执行上级科技政策为主。此外,两国实验室在科研经费的预算及拨付制度、实验室的监管主体及实验室主任的选聘与权责方面也都存在着显着差异。（3）回答了中美两国国家级实验室在基于ESI高被引论文产出方面的科研实力问题。中美国家级实验室在科研实力方面各有优势,美国在多个方面保持着相对优势,我国在论文产出方面取得了显着的进步。研究发现,在基于高被引论文产出数量的比较上,中国无论是在产出总量还是发展增速方面均有明显的优势;且通过关联规则算法对中美论文产出特征进行分析,发现作者数量为5人及以上为中美论文产出的最主要合作方式;中国论文产出受参与单位的数量作用不显着,当有国内基金参与资助时会显着提高两国实验室的发文量。在基于高被引论文主导地位的比较上,在中美两国间实验室的合作论文方面,美国的主导地位高于中国;在中美实验室参与国际合作论文方面,中国的主导地位强于美国;在中美国际合作论文主导地位的特征方面,论文流向国内对中美国际合作论文的主导地位均有正向影响;资助基金数量及资助基金类别为“无国内基金参与”时对中美国际合作论文的主导地位均有负向影响。在基于高被引论文影响力的比较上,美国在被引频次及影响因子方面的影响力均强于中国;在论文影响力的特征方面,中美高被引论文影响力均受到作者数量、出版时间、资助基金数量等相关因素的影响;作者数量、资助基金数量等对中国高被引论文影响力的作用程度大于对美国的影响。本研究的创新点可以概括地归纳为以下三个方面:（1）对以国家级实验室为代表的科研机构建设与改革进行了有益探索。美国是当今世界最强大的科学技术强国,拥有雄厚的资本及一流的人才储备,众多的国家级实验室成为了其科技研发的排头兵,也成为了国家科技创新力量的坚实保障。联邦国家实验室体系至今已有七十多年的历史,并积累了卓有成效的管理经验,拥有一套科学的管理体制和运行机制。他山之石,可以攻玉。研究美国联邦国家实验室建设及其规律,进而探索科研管理机制创新,为突破美国科技封锁,探索我国国家级实验室体系建设及科研机构改革创新很有价值。（2）拓展了文献计量学理论在科技评价中的应用与实践。国家级实验室是进行基础研究和原始创新工作的重要科研机构。科技论文是体现国家或科研机构基础研究工作的重要载体,同时也是反映国家或科研机构科研实力的主要方面。本文基于ESI及JCR等数据库,以高被引论文为视角,运用文献计量学的理论指导,通过对中美两国国家级实验室科研实力进行量化分析,可以进一步明确两国国家级实验室的发展现状及差异水平,对我国国家级实验室建设体系的成效进行了检验。另一方面,文献计量学理论以科技论文及各种文献数据特征为研究对象,可以实现对国家或地区、科研机构、学者等学科结构、产出数量、影响力变化等科研动态的科学评价,对于两国实验室科技论文产出及其深层次因素及规律进行探讨,在填补对国家级实验室定量化研究空白的基础上,逐渐丰富我国国家级实验室科研评价体系,以便指导政策实践。（3）为新一轮技术革命背景下,深化国家创新体系理论,丰富国家创新体系理论概念,指导政府科技政策的实施与制度创新,更好地参与全球化科技治理,实现科技的自立自强以促进我国国家级实验室体系建设提供了新思路。中国国家级实验室体系根植于独有的政治、文化背景,在治理模式和运行机制上不同于世界上任何一个国家,面临着独有的现实困境与发展难题。在深入研究美国国家实验室管理经验的基础上,不照搬照抄美国模式,坚定走社会主义道路方向,结合有益经验探索中国模式,缩小与先进水平的实力差距,不断探索适合我国国情的国家实验室的管理体制和运行机制。
王铭[2]（2021）在《长沙市高中物理数字化实验室建设现状的调查研究》文中研究表明实验室作为科学实践和教育的最佳场所之一,在信息技术发展的当代,它的革新也备受关注着。《普通高中物理课程标准（2017年版2020修订）》为培养物理核心素养提出“加强实验室建设,促进学生实验能力发展”,表达了物理实验室向“数字化”转型的需求。在此之前《教育信息化2.0行动计划》也提出“实现各级各类学校数字校园全覆盖”的目标,我们在追求数字校园建设中不可避免地要解决好建设物理数字化实验室的问题。本研究聚焦高中物理数字化实验室建设现状,试图为当前高中物理数字化实验室建设困境提出针对性的解决方案,以期其能成为真正培养学生物理核心素养和数字素养的场所。本文通过对各类文献的研究,在阐明数字化和数字化实验室的内涵的基础上,明确高中物理数字化实验室的概念。整合高中物理实验室建设的四大主题和教学型数字化实验室的三大功能,确定高中物理数字化实验室建设的基本内涵:数字化实验场所建设、数字化实验设备配置、实验教学数字资源建设、数字化实验室日常管理和数字化人才（实验员）队伍建设。运用德尔菲法通过两轮的专家征询调研,构建了以基本内涵为一级指标的长沙市高中物理数字化实验室建设的调查指标。以调查指标为依据设计调查问卷,确定物理实验员为问卷调查对象,利用网络向长沙市发放问卷,并通过抽样访谈收集质性数据。对问卷和访谈所得的数据进行分析,得出了长沙市高中物理实验室建设的各个方面都在向数字化转型并取得了一定成效的结论。研究得到长沙市高中物理数字化实验室建设的主要特征有:（1）在数字化实验场所建设、数字化实验设备配置、实验教学数字资源建设、数字化实验室日常管理和数字化人才队伍建设这五个维度上在城乡建设的差距不大;（2）资源共享体系初步形成,有75%的高中已经搭建资源共享平台;（3）数字化管理平台配置率高,达到72.06%等。同时存在不足:（1）数字化设备的配置率低,包括计算机、传感器和虚拟实验室;（2）数字资源获取的途径和方法繁琐,给教师带来了一定的阻碍;（3）管理方式的数字化转变还未完成,拥有设备的高中使用电子记录的情况不超过50%;（4）对实验员的数字化培训少。最后提出相关优化建议:一是让数字化实验室在有限的资金中蓬勃发展;二是让实验室制度保证高效有序的数字化管理;三是让开放与共享原则贯穿整个数字化实验室;四是让数字化实验室充分成为学生成长的天地。
彭佃非[3]（2021）在《STEAM理念下基于Unity3D虚拟物理实验室的设计与研究》文中研究说明虚拟现实技术（Virtual Reality,VR）是近年来发展起来的一种全新的仿真技术。物理实验是学生学习物理科学最形象、最直观的方式,也是激发学生对物理学科产生兴趣的最好方式。STEAM作为一种融合多个学科的全新教育理念,近年来在教育教学领域逐步应用。文中立足于电子技术应用于物理教学,将STEAM教育与虚拟现实技术相结合,设计系列焊接电路实验使得学生可以在虚拟环境下进行实验操作,以期提高学生的知识学习能力与实践操作水平。本文的研究内容概括如下:（1）STEAM理念下的虚拟物理实验室设计研究。以STEAM理念为原则,以项目式教学为基础,使用虚拟现实技术实现物理实验,设计系列电路焊接实验（如温控声光报警器实验、秒表实验和流水灯实验）等代表性实验。突出STEAM教育的五大核心理念,让用户感受到虚拟现实技术带来的真实体验。（2）虚拟物理实验室的设计与实现。具体研究包括四部分内容。建模,对虚拟实验室场景以及实验器材进行取景,如二极管、蜂鸣器等,并且通过3ds Max对虚拟物体进行静态建模。搭建,深入了解虚拟开发引擎Unity3D,进行虚拟实验室场景以及具体电路焊接实验场景的搭建与开发。编程,设计实验环节,通过VS脚本编译器及C#语言对虚拟器件模型进行独立开发完成,完成连接服务器、实验室场景漫游、界面跳转、碰撞检测等功能。测试,在Window平台发布实验系统并进行用户测试。（3）虚拟物理实验的实证研究。虚拟物理实验包括三大模块,分别为登陆实验平台和漫游实验室模块、实验操作和实验现象模块、其他功能模块。用户可通过实验前讲解,按照要求依次完成相关实验内容。最后依据学生的调查问卷来进行教学成果分析。依托STEAM教育为核心理念的虚拟物理实验室,不仅可以帮助学生学习相关物理知识和计算机技术,更重要的是提高其自主学习能力、创造力和想象力。
冯春[4]（2020）在《物理实验室建设案例的分析》文中进行了进一步梳理基于深化物理实验室的建设理念,阐述强化物理实验室师资配备、经典物理实验操作、构建虚拟物理实验室,从而保障和提高物理学科的教学质量。
梁玉鑫[5]（2021）在《网络化多智能体编队控制方法及实时仿真平台开发》文中指出网络化多智能体编队是指利用多个具有输入输出的单个智能体进行编队,单个智能体之间通过一定的拓扑结构进行通信,从而联合成一个整体,可以组成固定或者变化的队形协作完成特定任务。网络化多智能体编队控制包含四个要素:智能体模型、网络性能指标、编队控制算法和算法验证平台,这四个要素缺一不可,否则不足以充分描述网络化多智能体编队控制中的细节。为了保证基于网络的多智能体编队任务的实现,有效的网络化预测控制算法和准确的系统模型是关键所在。本文针对现有的多智能体编队控制中存在的一些问题进行研究。第一,在多智能体编队控制研究中,许多研究对象的选取具有特殊性,常因缺少模型参数和实验细节而无法与他人的方法进行比较。针对这一问题,本文以普通商业四旋翼作为多智能体编队控制的研究对象,对四旋翼系统进行了详细的辨识工作,完成了模型的测试和筛选,最终得到了符合网络化预测控制实验标准的模型,在此基础上,设计了对比实验分析,给与模型和四旋翼分配同样的控制器来验证模型的准确性。第二,本文搭建了基于Vicon视觉定位系统的四旋翼飞行控制平台。通过双闭环PID控制算法以及自适应调节中值电位算法对四旋翼个体进行了有效的控制,并通过具体的实验进行了验证。针对前向通道存在延时的情况,设计了PID预测控制器并应用于四旋翼飞行控制实验。基于领航跟随控制策略完成了多智能体编队控制分析、进行了多智能体编队控制器设计,多智能体编队控制仿真,以及多智能体编队控制实验。第三,网络性能指标是很重要的一个要素,其中丢包、延时、错序等网络特性问题不容易表达,往往这些参数与具体的控制信号是绑定在一起作为一个包进行发送。因此本文提出了一种设计网络化控制工具箱的方法,可用于模拟延时、丢包、网络冲突、时间戳和延时补偿等内容。因为该方法是基于Matlab软件Simulink功能标准C语言S-Function,具有适用性和良好的可移植性。此外,对网络化工具箱的整体设计思路、模块功能和实现方式都做了详细说明和例证。第四,在进行四旋翼编队实验的过程中,会遇到很多实际的问题。有时在多智能体编队控制实验过程中,会遇到由于故障或者是算法问题导致的坠机撞墙情况,造成了安全隐患。随着编队系统个体数量的增多和对控制精度要求的增高,四旋翼和控制器的设备开销会大大增加。针对这些问题,本文提出了一种设计三维虚拟实验设备的方法,可用来代替真实的实验对象进行半物理仿真实验,搭建了多智能体编队控制虚拟仿真实验平台,通过对网络化多智能体分层递阶控制算法的实验演示,说明了该平台对网络化编队控制算法验证的有效性。第五,尽管虚拟实验设备有很多优点,但是虚拟实验设备因为与现实环境脱节,与真实的设备相比还是缺少真实感,虚拟设备与真实设备不容易放在一起进行比较,许多算法的仿真与实验结果仍然有差距。针对这一现象,本文开发了网路化多智能体增强现实仿真平台,把三维虚拟仿真和多智能体实验平台相结合,通过摄像机捕捉真实的实验台和控制对象信息与三维虚拟动画融合的方式进行表达。把真实的实验体与虚拟的实验体放到了同一个世界中,能有效比较算法作用在虚拟设备和真实设备上的差异。
梁国瑛[6]（2020）在《虚拟仿真软件在高中物理习题教学中的应用研究》文中提出信息技术的飞速发展及其与教育的深度融合正在重塑教育的形态,促进了教学方式的多样化。例如已经有越来越多的教育工作者将虚拟仿真技术应用于中学物理教学,特别是物理概念、物理规律以及物理实验教学。习题教学是中学物理教学的重要组成部分,探讨利用虚拟仿真技术优化和创新物理习题教学的手段和方式是一项有意义的工作。本研究尝试通过应用虚拟仿真软件于高一物理习题教学,研究其对学生的物理学习兴趣、自我效能感与学业成绩的影响,并总结教学经验与教学策略,希望能对优化物理习题教学提供参考。研究内容主要包括:（1）通过访谈教师和学生,了解将虚拟仿真技术应用于物理习题教学的需求与建议,结合经验之塔原理与建构主义学习理论,探讨了将虚拟仿真应用于物理习题教学的条件,建构了两种相应的教学模式。（2）根据物理课程标准要求,选取高中运动学部分的习题教学内容,包括v-t图像的应用与生成、x-t图像的应用与生成、加减速运动情况判断、追及与相遇、刹车运动、竖直上抛运动等,采用Ph ET互动仿真程序和NOBOOK虚拟仿真软件进行了教学设计,并用其中两个实践案例分别介绍本研究中两种教学模式。（3）采用前述教学设计在实验班进行了三个月的教学实践,通过问卷调查与成绩检测定量分析了虚拟仿真应用于物理习题教学对学生物理学业成绩、学习兴趣、自我效能感的影响。发现其有助于提高学生的物理学业成绩;有助于激发学生的物理学习兴趣,包括增加学生在学习投入、因果认识、实验操作和攻克难题维度上的行为倾向与情感渴望;有助于提高学生的物理学习自我效能感,包括提高学生自我确信、目标达成维度上的自我效能评估。（4）根据研究过程中的教学经验与相关教育教学理论,分析了虚拟仿真在物理习题教学中的功能定位,探讨了相关的教学策略。
阿岩松[7]（2019）在《虚拟现实（VR）技术在初中物理实验中的设计及应用研究》文中研究指明信息技术的快速发展为学科教学提供了新思路,如何在学科教学中更好地运用信息技术是教育研究者和一线教师当下关注的研究话题。物理课程中的物理实验是学生学习物理的重要组成部分,然而在实际教学中,很多中学因为实验条件有限而教学效果不佳,无法满足每个学生的学习需求。虚拟现实VR技术作为拥有广阔想象空间功能的技术,不仅可以模拟真实环境扩大人们的认知范围,还可以构建并制作在现实中难以观察到的物理现象。本研究尝试通过利用虚拟现实技术对初中物理实验进行再次开发,将虚拟现实技术应用到初中物理实验教学当中,分别从教学分析、教学设计、教学开发、教学实施、教学评价五个环节进行研究,并构建了分组探究型虚拟实验教学和演示型虚拟实验教学两种教学方式,改变“教师讲、学生听”、“学生观察实验机会少”、“学生对实验原理一知半解”等实际问题,用虚拟现实的场景,激发学生对物理现象的好奇,从而达到对物理本质的探究,以培养学生解决问题的能力和创新能力,用虚拟实验来提升教学效果以及学生实验学习效果。探究虚拟现实技术在物理实验教学中的价值所在。研究结果表明:本研究中设计的虚拟现实技术开发的实验对学生学习初中物理实验的兴趣、学习态度都有将明显的改善;在教学重难点理解、实验内容掌握上都有较明显的效果,促进了师生、生生间的交流;证明构建的两种教学方式的有效性,通过实践发现虚拟现实在应用过程中的问题,并提出解决对策和建议,虚拟现实实验资源开发及VR硬件配备是在今后研究中值得关注的问题。
陈志梅[8]（2019）在《基于NOBOOK的高中物理探究性实验教学活动设计与实践研究》文中研究说明学生学科核心素养的培养是当前教育改革重点关注的问题,科学探究是物理核心素养的重要组成部分,实验探究是促进学生科学探究能力发展的有效途径。然而,在实际实验教学中依然存在许多问题,比如实验条件的局限造成实验教学不能有效开展,教学方式单一造成学生对实验兴趣降低,传统应试教育理念遏制了学生创新思维发展。这些问题的存在使得实验教学的教学质量得不到保证,对学生物理学科核心素养的培养有着不利的影响。虚拟实验作为信息技术发展下的一种新型实验形式,在改革和创新实验教学方面具有独特的价值和优势,能够突破实验器材不足、课堂时空的限制,为解决上述问题提供了一种有效途径。如何设计基于虚拟实验的探究性实验教学活动以提高学生实验探究能力水平需要深入探讨。本研究在建构主义学习理论、活动理论、具身认知理论和情境学习理论的指导下,以NOBOOK虚拟实验作为技术支撑环境,结合NOBOOK虚拟实验的功能和探究性实验的特点,提出了基于虚拟实验进行探究性实验教学活动设计的六项原则,从前期分析、教学活动设计、教学评价设计三个阶段构建了探究性实验教学活动设计框架。本研究采用行动研究方法,选取高中物理必修一中两个探究性实验案例进行了两轮教学实践,迭代优化教学活动设计,通过问卷调查、学生访谈、实习报告、教师评价量表等方式对教学效果进行了分析,验证了设计框架的有效性。研究结果表明:虚拟实验为探究性实验教学活动提供了技术支撑,提升了学生对物理实验的学习兴趣和学习效果;基于虚拟实验进行探究性实验教学,教师需要具备更好的课堂把控能力和信息化教学水平;虚拟实验教学中教师要设计合适的学习资源和学习指导;合理的角色设计与分工能够有效地提升实验课堂效率;在具备真实实验条件的情况下,要遵循“能实不虚,以虚辅实”的原则。
李雯君[9]（2019）在《NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的应用研究》文中指出随着信息化时代的到来,信息技术与学科教学的整合已成为当今教育发展的必然趋势,虚拟技术作为新时代背景下的产物,迎来了教育界学者们的众多关注。那么,对于初中物理实验而言,在目前有关初中物理实验教学方法、策略的研究成果中,有哪些是值得我们进一步关注、思考和改进的?当前,虚拟实验室在物理实验教学中的应用方法、策略究竟是怎样的?虚拟实验室究竟能否提高初中物理探究性实验教学的质量?本研究旨在探索NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的应用策略,通过将该策略应用于教学实践中,开展三轮行动研究,从而检验该策略在初中物理探究性实验教学中的应用效果。以期为今后的研究和教学实践提供有效、可行的意见和建议。全文共包含五个部分:第一部分,绪论。主要是对本研究的研究背景、研究问题、研究目的、研究意义、研究思路以及研究方法进行介绍。第二部分,文献综述。主要是运用文献研究法,对研究相关概念、相关理论进行界定,对国内外有关初中物理实验教学和虚拟实验室的相关研究成果进行梳理,着重对初中物理实验教学的相关方法、策略进行分析与总结,为本研究提供理论基础。第三部分,基于NOBOOK虚拟实验室的初中物理探究性实验教学策略设计。针对当下初中物理探究性实验教学存在的主要问题,根据NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的可行性分析,结合科学探究的七个关键要素,设计将NOBOOK虚拟实验室应用于初中物理实验教学的应用策略。第四部分,NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的行动研究。基于所设计的NOBOOK虚拟实验室应用策略,进行教学设计,并将其应用于实际的教学实践中,开展三轮行动研究,检验所设计的基于NOBOOK虚拟实验室的应用策略在教学中的应用效果。第五部分,总结与展望。对本研究的重要结论进行总结,指出研究中的不足和今后继续开展研究的方向和视角。
赵显敏[10]（2019）在《基于Unity3D的初中物理虚拟实验平台的设计与应用研究》文中研究表明随着信息技术的飞速发展,我们的生活和学习方式逐渐被改变。技术融入教育领域,已经受到了众多教育工作者的关注。物理作为实践性较强的学科,其实验占据重要作用。然而据调查发现,目前中学物理实验课程存在实验资源匮乏,实验设备老旧,教师不重视等诸多问题。因此,为更好的促进实验课程开展,协助师生进行实验,迫切需要技术作为辅助。虚拟现实技术的兴起,为虚拟实验平台的开发带来契机,它可有效填补传统实验不足,培养学生动手实践能力。本文通过文献研究,问卷调查、访谈等发现,虚拟实验平台开发虽多,但大多集中在高校与公司,且价格昂贵,不具备完全虚拟。同时,中学教师反馈几乎仍旧采用传统实验方式。因此,根据师生需求设计开发虚拟实验平台,并从理论和实践两方面对初中物理实验课程进行研究,具有重要意义。任何教育平台的设计与实现,其最终目的是服务于教学,而教学离不开理论基础的指导,戴尔的“经验之塔”,认知主义学习理论,建构主义学习理论,自主学习理论为虚拟实验平台的设计开发提供了坚实的理论基础。根据当前虚拟现实技术的特点对比,本平台利用Unity3D和3Dmax软件作为开发工具。通过对重庆江津白沙中学、自贡富顺一中等几所学校师生进行访谈和问卷调查,采集到目前一线教师的实验教学情况以及多媒体实验设备使用情况等数据。通过对问卷的分析,确立平台需求,设计目标、设计原则,并划分虚拟实验平台的功能模块。利用3Dmax建立场景与设备模型,通过Unity3D中的组件,C#、JavaScript脚本语言进行交互设计,最终完成平台的功能与性能测试。为探究虚拟实验平台对学生实验产生的影响,通过具体的教学实验案例,采集实验班与对照班的成绩数据,以及实验班的问卷数据,从学生的学习兴趣态度、学习参与度,平台满意度,知识掌握程度四个维度进行数据分析,得出虚拟实验平台的引入对于学生的学习态兴趣,参与度,知识掌握程度有所提升,但学生的成绩测试影响效果不显着,还需进一步探究。最后提出反思和改进建议。本论文是对虚拟实验平台设计搭建并在物理学科中应用的一次探索,以期能帮助学生对实验知识的理解和掌握,从而促进初中物理实验教学信息化。
二、基于WEB的虚拟物理实验室建设探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于WEB的虚拟物理实验室建设探讨（论文提纲范文）
（1）基于比较视角的中美国家级实验室建设研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 导论 |
| 1.1 研究背景及问题 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究问题 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.2.1 研究目的 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 研究思路与内容 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 文献研究综述及理论基础 |
| 2.1 相关概念界定 |
| 2.1.1 国家级实验室 |
| 2.1.2 国家重点实验室 |
| 2.1.3 联邦国家实验室 |
| 2.2 文献研究综述 |
| 2.2.1 中国国家重点实验室建设相关研究回顾 |
| 2.2.2 美国联邦国家实验室建设相关研究回顾 |
| 2.2.3 文献研究回顾述评 |
| 2.3 相关理论基础 |
| 2.3.1 协同创新理论 |
| 2.3.2 国家创新体系理论 |
| 2.3.3 文献计量学理论 |
| 2.3.4 数据挖掘理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 中美国家级实验室建设历程比较研究 |
| 3.1 中国国家级实验室建设历程研究 |
| 3.1.1 萌芽起步阶段 |
| 3.1.2 集中建设阶段 |
| 3.1.3 快速发展阶段 |
| 3.1.4 “中国特色发展”阶段 |
| 3.2 美国国家级实验室建设历程研究 |
| 3.2.1 快速起步阶段 |
| 3.2.2 第一波争议阶段 |
| 3.2.3 重整复苏阶段 |
| 3.2.4 第二波争议阶段 |
| 3.2.5 新时代发展阶段 |
| 3.3 中美国家级实验室建设历程比较与启示 |
| 3.3.1 中美国家级实验室建设历程的一般规律 |
| 3.3.2 中美国家级实验室建设历程的主要差异 |
| 3.3.3 启示 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 中美国家级实验室建设特征比较研究 |
| 4.1 研究设计 |
| 4.1.1 研究方法 |
| 4.1.2 案例选取原则 |
| 4.1.3 资料获取 |
| 4.1.4 分析框架 |
| 4.2 中国典型国家级实验室建设特征分析 |
| 4.2.1 固体微结构物理国家重点实验室 |
| 4.2.2 环境模拟与污染控制国家重点实验室 |
| 4.2.3 土木工程防灾国家重点实验室 |
| 4.2.4 核物理与核技术国家重点实验室 |
| 4.2.5 工业装备结构分析国家重点实验室 |
| 4.3 美国典型国家级实验室建设特征分析 |
| 4.3.1 劳伦斯伯克利国家实验室 |
| 4.3.2 喷气推进实验室 |
| 4.3.3 SLAC国家加速器实验室 |
| 4.3.4 普林斯顿等离子体物理实验室 |
| 4.3.5 林肯实验室 |
| 4.4 中美国家级实验室建设特征比较与启示 |
| 4.4.1 制度体制的比较分析 |
| 4.4.2 建设定位的比较分析 |
| 4.4.3 资源要素的比较分析 |
| 4.4.4 运行模式的比较分析 |
| 4.4.5 科研合作的比较分析 |
| 4.4.6 启示 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 中美国家级实验室科研实力比较研究 |
| 5.1 中美国家级实验室ESI高被引论文属性数据预处理 |
| 5.1.1 中美国家级实验室ESI高被引论文属性数据来源 |
| 5.1.2 中美国家级实验室ESI高被引论文属性数据处理流程 |
| 5.1.3 中美国家级实验室ESI高被引论文属性规约 |
| 5.1.4 中美国家级实验室ESI高被引论文属性数据清洗 |
| 5.1.5 中美国家级实验室ESI高被引论文属性构造 |
| 5.1.6 小结 |
| 5.2 基于ESI高被引论文产出的科研实力比较 |
| 5.2.1 高被引论文产出及变化情况比较 |
| 5.2.2 高被引论文单因素产出特征比较 |
| 5.2.3 基于关联规则的高被引论文多因素特征比较 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 基于ESI高被引论文主导地位的科研实力比较 |
| 5.3.1 两国间高被引论文合作情况比较 |
| 5.3.2 中美参与国际合作的高被引论文主导情况比较 |
| 5.3.3 基于Logistic回归的国际合作论文主导地位特征比较 |
| 5.3.4 小结 |
| 5.4 基于ESI高被引论文影响力的科研实力比较 |
| 5.4.1 高被引论文被引频次比较 |
| 5.4.2 高被引论文期刊影响因子比较 |
| 5.4.3 基于多元线性回归的高被引论文影响力特征比较 |
| 5.4.4 小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 促进我国国家级实验室建设的对策建议 |
| 6.1 政府统筹实验室体系顶层设计的安排 |
| 6.1.1 强化政府战略规划,融入国家创新系统 |
| 6.1.2 顺应科技发展趋势,引领学科交叉创新 |
| 6.1.3 加强重大专项部署,支撑战略新兴产业 |
| 6.2 积极推进实验室融入创新联合体建设 |
| 6.2.1 以市场拉动需求,发挥龙头企业领军性作用 |
| 6.2.2 以科研带动教学,发挥实验室平台教学功能 |
| 6.2.3 以联合实现共享,发挥联合体协同创新优势 |
| 6.3 努力推进实验室融入世界范围的步伐 |
| 6.3.1 坚持国际交流与合作,保持科技的自立自强 |
| 6.3.2 打造国际化人才团队,构筑全球性人才高地 |
| 6.3.3 参与全球化科技治理,提高实验室国际影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 研究的主要结论 |
| 7.2 研究的创新之处 |
| 7.3 研究局限与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）长沙市高中物理数字化实验室建设现状的调查研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 物理学科核心素养需要物理实验室的革新 |
| 1.1.2 教育信息化2.0时代更新了对数字教育的要求 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 有关高中物理实验室建设的研究 |
| 1.2.2 有关数字化实验室建设的研究 |
| 1.2.3 有关高中物理数字化实验室建设的研究 |
| 1.2.4 研究述评 |
| 1.3 研究对象 |
| 1.4 研究目的和意义 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.5 研究思路和方法 |
| 1.5.1 研究思路 |
| 1.5.2 研究方法 |
| 2 高中物理数字化实验室建设的调查指标构建 |
| 2.1 概念界定 |
| 2.1.1 数字化 |
| 2.1.2 数字化实验室 |
| 2.1.3 高中物理数字化实验室 |
| 2.1.4 高中物理数字化实验室建设 |
| 2.2 调查指标构建前期准备 |
| 2.2.1 建构原则 |
| 2.2.2 指标借鉴 |
| 2.3 高中物理数字化实验室建设的调查指标 |
| 2.3.1 确立与修改 |
| 2.3.2 一级指标确定 |
| 2.3.3 二级指标的确定 |
| 3 长沙市高中物理数字化实验室建设现状的问卷调查 |
| 3.1 问卷调查目标 |
| 3.2 确定调查对象 |
| 3.3 编制调查问卷 |
| 3.3.1 编制思路和流程 |
| 3.3.2 问卷的结构和内容 |
| 3.3.3 信效度分析 |
| 3.4 调查实施 |
| 3.5 调查结果分析与总结 |
| 3.5.1 物理数字化实验室建设有无情况 |
| 3.5.2 数字化实验场所建设情况 |
| 3.5.3 数字化实验设备配置情况 |
| 3.5.4 实验教学数字资源建设情况 |
| 3.5.5 实验室日常数字化管理情况 |
| 3.5.6 数字化人才(实验员)队伍建设情况 |
| 4 长沙市高中物理数字化实验室建设现状的访谈调查 |
| 4.1 访谈目标 |
| 4.2 选取访谈对象 |
| 4.3 设计访谈大纲 |
| 4.4 访谈内容分析与总结 |
| 4.4.1 数字化实验场所建设情况 |
| 4.4.2 数字化实验设备配置情况 |
| 4.4.3 实验教学数字资源建设情况 |
| 4.4.4 数字化实验室日常管理情况 |
| 4.4.5 数字化人才(实验员)队伍建设情况 |
| 5 长沙市高中物理数字化实验室建设现状的研究结论和建议 |
| 5.1 主要特征 |
| 5.2 存在问题 |
| 5.2.1 数字化设施和设备配置有待完善 |
| 5.2.2 数字资源共建共享机制仍需优化 |
| 5.2.3 管理方式的数字化转变尚未完成 |
| 5.2.4 数字化人才的队伍建设不受重视 |
| 5.3 优化建议 |
| 5.3.1 让数字化实验室在有限的资金中蓬勃发展 |
| 5.3.2 让实验室制度保证高效有序的数字化管理 |
| 5.3.3 让开放与共享原则贯穿整个数字化实验室 |
| 5.3.4 让数字化实验室充分成为学生成长的天地 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究成果与创新 |
| 6.1.1 研究成果 |
| 6.1.2 研究创新 |
| 6.2 研究不足与展望 |
| 6.2.1 研究不足 |
| 6.2.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1:本次调查的湖南省长沙市高中学校名单 |
| 附录2:高中物理数字化实验室建设的调查指标体系 |
| 附录3:长沙市高中物理数字化实验室建设现状的调查问卷 |
| 附录4:长沙市高中物理数字化实验室建设现状的访谈提纲 |
| 致谢 |
（3）STEAM理念下基于Unity3D虚拟物理实验室的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 虚拟现实技术的研究现状 |
| 1.2.2 STEAM教育的研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 虚拟物理实验室的设计原则 |
| 2.1 虚拟物理实验室的框架设计 |
| 2.2 虚拟物理实验室的用户角色和功能 |
| 2.3 虚拟物理实验室的关键技术 |
| 2.3.1 计算机图形学技术 |
| 2.3.2 Shader |
| 2.4 软件开发环境 |
| 2.4.1 Unity |
| 2.4.2 3ds Max |
| 2.4.3 MySQL |
| 2.5 硬件开发环境 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 虚拟物理实验室的开发流程 |
| 3.1 素材、数据的收集 |
| 3.2 3ds Max的模型建造 |
| 3.2.1 模型的创建方法及原则 |
| 3.2.2 模型的具体创建过程 |
| 3.2.3 模型的转换与导出 |
| 3.3 MySQL数据库数据存储 |
| 3.3.1 MySQL数据库的特性及优点 |
| 3.3.2 虚拟物理实验室登录信息的创建 |
| 3.4 Unity特点及关键技术 |
| 3.4.1 Unity常用视图及特点 |
| 3.4.2 Unity流程图 |
| 3.5 Unity交互实现研究 |
| 3.5.1 创建登录信息 |
| 3.5.2 材质贴图与光源 |
| 3.5.3 虚拟3D漫游控制 |
| 3.5.4 碰撞检测与实现 |
| 3.5.5 界面跳转 |
| 3.5.6 粒子系统 |
| 3.6 虚拟物理实验的发布 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 虚拟物理实验室的功能实现与教学实践研究 |
| 4.1 登录实验平台及漫游实验室模块 |
| 4.2 实验操作及现象模块 |
| 4.3 其他功能模块 |
| 4.4 STEAM与虚拟物理实验的结合 |
| 4.5 教学实践研究 |
| 4.5.1 教学设计实施 |
| 4.5.2 教学成果分析 |
| 4.6 本章小节 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录一 调查问卷 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（4）物理实验室建设案例的分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 物理实验室建设特点 |
| 2 物理实验室的建设实践 |
| 3 结语 |
（5）网络化多智能体编队控制方法及实时仿真平台开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 多智能体编队问题研究现状 |
| 1.2.1 多智能体编队研究现状 |
| 1.2.2 多智能体编队主要研究方法 |
| 1.3 虚拟仿真平台的研究现状及意义 |
| 1.3.1 虚拟仿真平台的研究现状 |
| 1.3.2 虚拟仿真平台的研究意义 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 第2章 单个智能体的控制问题研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 智能体模型辨识 |
| 2.3 智能体控制器设计 |
| 2.3.1 基于预测算法的跟踪控制 |
| 2.3.2 基于PID算法的跟踪控制 |
| 2.4 单个智能体控制实验 |
| 2.4.1 智能体的速度跟踪控制 |
| 2.4.2 调节中值电位算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 网络化多智能体编队控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 网络化控制实验系统设计 |
| 3.3 预测控制数值仿真及实验 |
| 3.4 多智能体编队控制器设计 |
| 3.5 多智能体编队控制实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 网络化控制工具箱的设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题的描述 |
| 4.2.1 延时和丢包问题的处理方法 |
| 4.2.2 通信受限问题的处理方法 |
| 4.3 网络化控制工具箱的设计方法 |
| 4.4 网络化控制工具箱测试 |
| 4.5 网络化控制工具箱实际应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 多智能体编队实验平台的开发及应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维虚拟实验仿真平台的设计与实现 |
| 5.2.1 3D-NCSLab的整体架构 |
| 5.2.2 系统功能 |
| 5.2.3 虚拟实验装置的设计方法 |
| 5.2.4 应用实例:基于web的多用户协同实验 |
| 5.2.5 应用实例:网络化多智能体系统递阶控制 |
| 5.3 增强现实AR实验平台的应用 |
| 5.3.1 AR-NCSLab平台的设计及实现方法 |
| 5.3.2 平台的校准与测试 |
| 5.3.3 应用实例:基于AR平台的多智能体编队实验 |
| 5.3.4 应用实例:多四旋翼“hello”队形演示 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）虚拟仿真软件在高中物理习题教学中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 选题依据 |
| 1.3 研究目的与研究内容 |
| 1.4 研究意义 |
| 2 研究进展与理论基础 |
| 2.1 概念界定 |
| 2.2 研究进展 |
| 2.2.1 物理习题教学现状与教学优化 |
| 2.2.2 虚拟仿真在物理教学中的应用 |
| 2.3 理论基础 |
| 2.3.1 戴尔“经验之塔”原理 |
| 2.3.2 基于建构主义的学习理论 |
| 3 研究设计 |
| 3.1 研究方案 |
| 3.2 研究方法 |
| 3.3 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的需求调查 |
| 3.4 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的应用条件 |
| 3.5 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的教学模式 |
| 3.6 虚拟仿真软件简介与教学应用案例设计 |
| 3.6.1 NOBOOK虚拟仿真软件 |
| 3.6.2 PhET互动仿真程序 |
| 4 研究对象选择与实验前测 |
| 4.1 教育干预前的成绩检验分析 |
| 4.2 物理学习兴趣问卷调查与分析 |
| 4.2.1 高中生物理学习兴趣问卷 |
| 4.2.2 物理学习兴趣问卷调查结果分析 |
| 4.3 物理学习自我效能感问卷调查与分析 |
| 4.3.1 高中生物理学习自我效能感问卷 |
| 4.3.2 物理学习自我效能感问卷调查结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的实践 |
| 5.1 主要习题教学内容 |
| 5.2 教学实验过程简介 |
| 5.3 虚拟仿真软件应用于物理习题教学案例1 |
| 5.3.1 教学过程 |
| 5.3.2 学生随堂检测分析 |
| 5.4 虚拟仿真软件应用于物理习题教学案例2 |
| 5.4.1 教学过程 |
| 5.4.2 学生随堂测分析 |
| 5.5 小结与反思 |
| 6 教育实验成果评估 |
| 6.1 物理成绩检验分析 |
| 6.2 物理学习兴趣后测问卷分析 |
| 6.3 物理学习自我效能感后测问卷分析 |
| 6.4 小结 |
| 7 研究结论与教学建议 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 教学建议 |
| 7.2.1 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的功能定位 |
| 7.2.2 虚拟仿真软件应用于物理习题教学的教学策略 |
| 7.3 研究不足与研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 高中生物理学习兴趣调查问卷 |
| 附录2 高中生物理学习自我效能感调查问卷 |
| 附录3 访谈提纲 |
| 关于本研究中NOBOOK的使用声明 |
| 攻读硕士学位期间论文发表与参加学科竞赛获奖情况 |
（7）虚拟现实（VR）技术在初中物理实验中的设计及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及问题提出 |
| 1.1.1 教育信息化2.0新要求 |
| 1.1.2 可视化教学的需要 |
| 1.1.3 虚拟现实技术是初中物理实验发展的必然趋势 |
| 1.1.4 问题提出 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.2.1 研究目的 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 研究框架 |
| 第二章 相关概念界定及研究综述 |
| 2.1 虚拟现实技术概述 |
| 2.1.1 虚拟现实技术定义 |
| 2.1.2 虚拟现实技术的特征 |
| 2.1.3 虚拟现实技术的类型 |
| 2.1.4 课堂中沉浸式VR设备 |
| 2.1.5 VR课堂的应用模式简述 |
| 2.2 虚拟实验概述 |
| 2.2.1 虚拟实验定义 |
| 2.2.2 虚拟实验的特点 |
| 2.2.3 信息技术在实验中特点的对比分析 |
| 2.3 国内外研究现状 |
| 2.3.1 虚拟现实技术的研究趋势及热点 |
| 2.3.2 虚拟现实技术教育领域相关研究分析 |
| 2.3.3 虚拟现实技术在物理实验中的研究现状 |
| 2.4 理论基础 |
| 2.4.1 建构主义及其启示 |
| 2.4.2 发现学习理论及其启示 |
| 2.4.3 混合式学习理论及其启示 |
| 2.4.4 信息技术与课程整合理论及其启示 |
| 第三章 初中物理实验教学现状的前期调查与分析 |
| 3.1 国内现状调查分析 |
| 3.1.1 初中物理要求及物理实验重要性分析 |
| 3.1.2 当前初中物理实验教学现状分析 |
| 3.2 实验前期数据调查及问题分析 |
| 3.2.1 实验前期调查方案制定 |
| 3.2.2 问卷设计编制及说明 |
| 3.2.3 实验前期调查的数据分析 |
| 3.3 沉浸式VR在初中物理实验中应用分析 |
| 3.3.1 初中物理实验VR课堂的应用模式 |
| 3.3.2 虚拟现实在初中物理课堂应用的优势 |
| 第四章 初中物理虚拟实验的设计 |
| 4.1 设计思路与评价指标 |
| 4.1.1 虚拟实验的设计思路 |
| 4.1.2 虚拟实验的评价指标 |
| 4.2 实验内容与开发工具选择 |
| 4.2.1 前期准备工作 |
| 4.2.2 实验内容选择 |
| 4.2.3 虚拟实验开发工具选择 |
| 4.3 功能需求分析 |
| 4.3.1 虚拟实验室功能需求分析 |
| 4.3.2 虚拟实验内容功能需求分析 |
| 4.4 开发框架设计与技术实现 |
| 4.4.1 开发环境配置 |
| 4.4.2 虚拟实验的开发流程 |
| 4.4.3 虚拟实验功能逻辑设计 |
| 4.4.4 建模及场景搭建 |
| 4.4.5 实验交互及UI设计 |
| 4.4.6 虚拟实验发布与测试 |
| 第五章 虚拟现实技术在初中物理实验中的应用 |
| 5.1 教学方式构建及教学设计分析 |
| 5.1.1 利用虚拟实验辅助教学 |
| 5.1.2 虚拟实验课堂教学方式构建 |
| 5.1.3 实验教学目标分析 |
| 5.1.4 学习者特征分析 |
| 5.1.5 教学情境分析 |
| 5.1.6 实验教学内容分析 |
| 5.1.7 教学策略分析 |
| 5.2 教学案例设计及应用分析 |
| 5.2.1 教学实施准备 |
| 5.2.2 案例教学实施过程 |
| 5.2.3 《探究凸透镜的成像规律》探究式教学案例分析 |
| 5.2.4 《电磁电动机》任务驱动教学案例分析 |
| 5.2.5 VR虚拟实验教学案例综述 |
| 5.3 教学效果分析 |
| 5.3.1 数据的提取 |
| 5.3.2 虚拟现实技术引入初中物理课堂的态度比较 |
| 5.3.3 呈现的教学内容是否直观、形象的比较 |
| 5.3.4 理论知识前测数据分析 |
| 5.3.5 理论知识后测数据分析 |
| 5.3.6 教学重难点理解程度分析 |
| 5.4 教学实验案例总结 |
| 5.4.1 实验效果评估 |
| 5.4.2 实验中存在的问题 |
| 5.4.3 问题的解决对策及建议 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究不足与反思 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一: 银川市A中学初中物理实验教学现状调查的访谈提纲(教师版） |
| 附录二: 银川市A中学初中生物理实验学习现状的调查问卷 |
| 附录三: 银川市A学校整体物理教学现状及基础设施调查表 |
| 附录四: 银川市A中学教学实验后学生学习情况的调查问卷 |
| 附录五: 实验开发核心代码 |
| 致谢 |
| 个人简历及论文发表情况 |
（8）基于NOBOOK的高中物理探究性实验教学活动设计与实践研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 普通高中物理课程改革对探究性实验提出新诉求 |
| 1.1.2 传统的物理探究性实验教学不能满足物理学科核心素养培养的需求 |
| 1.1.3 虚拟实验为物理探究性实验教学提供新契机 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 虚拟实验的研究现状 |
| 1.2.2 探究性实验教学的研究现状 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 研究目的及意义 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.5 研究内容与方法 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究方法 |
| 1.6 研究思路与框架 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 研究框架 |
| 2 核心概念界定与理论基础 |
| 2.1 核心概念界定 |
| 2.1.1 虚拟实验室 |
| 2.1.2探究性实验 |
| 2.1.3 探究式教学 |
| 2.1.4 教学活动设计 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 建构主义学习理论 |
| 2.2.2 活动理论 |
| 2.2.3 具身认知理论 |
| 2.2.4 情境学习理论 |
| 3 NOBOOK物理虚拟实验应用于高中物理探究性实验教学的可行性分析 |
| 3.1 NOBOOK物理实验室的功能特点分析 |
| 3.1.1 软件简介 |
| 3.1.2 软件特色 |
| 3.1.3 主要功能 |
| 3.1.4 与其他虚拟实验产品的比较 |
| 3.2 NOBOOK物理虚拟实验与物理探究性实验教学结合的优势分析 |
| 3.2.1 仿真重复性功能强 |
| 3.2.2 灵活性强 |
| 3.2.3 理想性 |
| 3.2.4 创新性 |
| 3.3 实习学校虚拟实验教学实施可行性调查与分析 |
| 3.3.1 调查目的和方法 |
| 3.3.2 调查结果分析 |
| 4 基于NOBOOK的高中物理探究性实验教学活动设计 |
| 4.1 教学活动设计依据 |
| 4.1.1 课程标准的指导 |
| 4.1.2 探究式教学模式的指导 |
| 4.2 教学活动设计原则 |
| 4.2.1 适用性原则 |
| 4.2.2 主体性原则 |
| 4.2.3 情境性原则 |
| 4.2.4 开放性原则 |
| 4.2.5 体验性原则 |
| 4.2.6 探究性原则 |
| 4.3 教学活动设计框架的构建 |
| 5 基于NOBOOK的高中物理探究性实验教学案例的实践应用 |
| 5.1 测量工具设计 |
| 5.1.1 实验探究能力水平问卷设计 |
| 5.1.2 学生实验探究能力教师评价表 |
| 5.1.3 学生访谈提纲设计 |
| 5.1.4 虚拟实验学习效果反馈问卷设计 |
| 5.2 教学案例一：《探究小车速度随时间变化的规律》 |
| 5.2.1 教学案例一的教学计划 |
| 5.2.2 教学案例一的教学活动实施 |
| 5.2.3 教学案例一的教学效果分析 |
| 5.2.4 教学案例一的教学反思 |
| 5.3 教学案例二：《探究加速度与力、质量的关系》 |
| 5.3.1 教学案例二的教学计划 |
| 5.3.2 教学案例二的教学活动实施 |
| 5.3.3 教学案例二的教学效果分析 |
| 5.3.4 教学案例二的教学反思 |
| 5.4 两轮教学案例实践的总结 |
| 6 研究结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究不足 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 实习学校高中物理实验教学现状调查问卷 |
| 附录二 物理实验教学现状访谈提纲(教师) |
| 附录三 学生实验探究能力水平问卷 |
| 附录四 实验报告模板 |
| 附录五 学生实验探究能力水平教师评价表 |
| 附录六 虚拟实验学习效果反馈问卷 |
| 致谢 |
（9）NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 义务教育信息化的发展趋势 |
| 1.1.2 初中物理新课标理念下的探究性实验教学 |
| 1.1.3 虚拟技术在教育领域的迅速发展与广泛应用 |
| 1.2 问题提出 |
| 1.3 研究目的及意义 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.4 研究思路与方法 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 相关概念界定 |
| 2.1.1 虚拟实验室 |
| 2.1.2 NOBOOK虚拟实验室 |
| 2.1.3 探究性实验 |
| 2.1.4 科学探究的要素 |
| 2.2 相关理论基础 |
| 2.2.1 实用主义教育理论 |
| 2.2.2 最近发展区理论 |
| 2.2.3 情境学习理论 |
| 2.3 初中物理实验研究现状 |
| 2.3.1 传统物理实验教学相关方法与策略研究 |
| 2.3.2 技术支持下的物理实验教学相关资源与策略研究 |
| 2.3.3 虚拟实验室在教学中的相关应用研究 |
| 第3章 基于NOBOOK虚拟实验室的初中物理探究性实验教学策略设计 |
| 3.1 初中物理实验教学存在的主要问题 |
| 3.2 NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的可行性分析 |
| 3.2.1 NOBOOK虚拟实验室的功能特点 |
| 3.2.2 NOBOOK虚拟实验室在教学中的优势与作用 |
| 3.2.3 NOBOOK虚拟实验室与初中物理探究性实验的整合点分析 |
| 3.3 NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的应用策略设计 |
| 3.3.1 创设情境,提出问题 |
| 3.3.2 引导猜想,提出假设 |
| 3.3.3 明确目的,制定方案 |
| 3.3.4 开展实验探究的过程 |
| 3.3.5 成果展示,交流评估 |
| 3.3.6 课外实验,拓展练习 |
| 第4章 NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的行动研究 |
| 4.1 行动研究前准备 |
| 4.1.1 行动研究的目的 |
| 4.1.2 行动研究的环境 |
| 4.1.3 行动研究的对象 |
| 4.1.4 分析指标的确定 |
| 4.1.5 开展培训 |
| 4.2 第一轮教学实践——《探究电路的串联与并联》 |
| 4.2.1 教学设计 |
| 4.2.2 教学实施 |
| 4.2.3 教学观察与反思 |
| 4.3 第二轮教学实践——《探究电流、电压与电阻的关系》 |
| 4.3.1 教学设计 |
| 4.3.2 教学实施 |
| 4.3.3 教学观察与反思 |
| 4.4 第三轮教学实践——《探究电流的热效应》 |
| 4.4.1 教学设计 |
| 4.4.2 教学实施 |
| 4.4.3 教学观察与反思 |
| 4.5 实施效果分析 |
| 4.5.1 问卷结果分析 |
| 4.5.2 访谈结果分析 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.1.1 NOBOOK虚拟实验室在教学实践中的应用效果 |
| 5.1.2 NOBOOK虚拟实验室在教学使用过程中应注意的问题 |
| 5.2 研究不足 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1：初中物理实验教学现状访谈提纲(教师) |
| 附录2：初中物理实验学习现状访谈提纲(学生) |
| 附录3：实验报告评价量规 |
| 附录4：教师教学反思记录表 |
| 附录5：虚拟实验室使用效果调查问卷(学生) |
| 附录6：虚拟实验室使用满意度访谈提纲(学生) |
| 攻硕期间发表的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于Unity3D的初中物理虚拟实验平台的设计与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究目标 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第2章 虚拟实验平台构建的理论基础与技术支持 |
| 2.1 虚拟实验平台构建的理论基础 |
| 2.1.1 戴尔的“经验之塔” |
| 2.1.2 认知主义学习理论 |
| 2.1.3 建构主义学习理论 |
| 2.1.4 自主学习理论 |
| 2.2 虚拟实验平台构建的技术支持 |
| 2.2.1 Unity3D技术 |
| 2.2.2 3DMax技术 |
| 第3章 虚拟实验平台的设计与实现 |
| 3.1 虚拟实验平台的需求分析 |
| 3.1.1 教师需求分析 |
| 3.1.2 学生需求分析 |
| 3.2 虚拟实验平台的总体设计 |
| 3.2.1 平台的目标 |
| 3.2.2 平台的设计原则 |
| 3.2.3 平台功能模块设计 |
| 3.3 虚拟实验平台的开发 |
| 3.3.1 平台的场景构建 |
| 3.3.2 平台的仪器构建 |
| 3.3.3 交互操作的实现 |
| 3.4 虚拟实验平台的测试 |
| 3.4.1 平台功能测试 |
| 3.4.2 平台性能测试 |
| 第4章 虚拟实验平台在物理教学中的应用研究 |
| 4.1 平台的应用与数据分析 |
| 4.1.1 应用方案设计与过程 |
| 4.1.2 学生问卷数据分析 |
| 4.1.3 学生测试成绩数据分析 |
| 4.2 应用结果分析及建议 |
| 4.2.1 虚拟实验应用结果分析 |
| 4.2.2 虚拟实验平台改进建议 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、基于WEB的虚拟物理实验室建设探讨（论文参考文献）
- [1]基于比较视角的中美国家级实验室建设研究[D]. 李阳. 吉林大学, 2021(01)
- [2]长沙市高中物理数字化实验室建设现状的调查研究[D]. 王铭. 湖南师范大学, 2021
- [3]STEAM理念下基于Unity3D虚拟物理实验室的设计与研究[D]. 彭佃非. 西北师范大学, 2021(12)
- [4]物理实验室建设案例的分析[J]. 冯春. 电子技术, 2020(12)
- [5]网络化多智能体编队控制方法及实时仿真平台开发[D]. 梁玉鑫. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [6]虚拟仿真软件在高中物理习题教学中的应用研究[D]. 梁国瑛. 广州大学, 2020(02)
- [7]虚拟现实（VR）技术在初中物理实验中的设计及应用研究[D]. 阿岩松. 宁夏大学, 2019(02)
- [8]基于NOBOOK的高中物理探究性实验教学活动设计与实践研究[D]. 陈志梅. 西北师范大学, 2019(06)
- [9]NOBOOK虚拟实验室在初中物理探究性实验教学中的应用研究[D]. 李雯君. 西北师范大学, 2019(06)
- [10]基于Unity3D的初中物理虚拟实验平台的设计与应用研究[D]. 赵显敏. 四川师范大学, 2019(02)