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大学物理实验课程仿真系统的研究和开发

作　者: 丰远
导　师: 罗乐
学　校: 合肥工业大学
专　业: 课程与教学论
关键词: 大学物理实验 计算机辅助教育 三线摆 十一线电位差计 气垫导轨的应用
分类号: O4-4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 140次
引　用: 1次
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内容摘要


目前,研究开发以计算机技术为基础的仿真物理实验课件并应用于大学物理实验课程的教学已经成为大学物理实验教学改革的研究热点之一。仿真实验是基于物理学、教育技术学、软件开发等相关学科的理论,利用计算机创设一个可视化操作环境,模拟真实实验操作并进行相关知识与技能的学习。在这种环境下,学生可以不受时空限制自主地进行大学物理实验的预习与复习,教师也可以根据需要开展部分物理实验内容的教学,达到提高大学物理实验课程教学质量的目的。论文第一章介绍了课题的来源、目的和意义、大学物理仿真实验的相关概念和研究现状,并介绍了论文的组织结构和所做的主要工作。第二章是计算机辅助大学物理实验教学的理论分析,包括大学物理实验教学的重要性、基本要求、存在的问题及解决方法；对计算机辅助大学物理实验教学的发展进行了回顾,总结了几种计算机辅助教学模式。第三章是在前两章的基础上论述了大学物理实验仿真课件研制的相关理论与方法,即确定仿真系统的开发过程、确定仿真系统的设计方法、确定仿真系统的设计原则、确定仿真系统的教学模式和确定仿真系统的评价标准。在第四章中详细介绍了大学物理实验仿真系统的开发案例,包括：用三线摆测量物体的转动惯量、十一线式电位差计测量电动势、气垫导轨的应用。实践表明,将仿真物理实验课件应用于教学过程可以调动学生学习大学物理实验的兴趣和积极性,帮助学生有效地进行课前预习与课后复习,提高了实验教学的质量。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 课题的来源、目的和意义  13-14
    1.1.1 课题的来源  13
    1.1.2 研究目的  13
    1.1.3 研究内容  13
    1.1.4 课题研究的意义  13-14
  1.2 基本概念  14-15
    1.2.1 仿真的定义  14
    1.2.2 仿真科学研究  14
    1.2.3 仿真实验(Simulation Experiment)  14-15
  1.3 仿真实验的研究现状  15
  1.4 论文的组织结构和主要工作  15-17
    1.4.1 论文的组织结构  15-16
    1.4.2 论文研究的主要工作  16-17
第二章 计算机辅助大学物理实验教学  17-26
  2.1 大学物理实验教学  17-19
    2.1.1 物理实验在物理学发展中的作用  17
    2.1.2 科学实验和教学实验  17-18
    2.1.3 大学物理实验课程教学的基本要求  18-19
    2.1.4 大学物理实验教学中存在的问题及解决方法  19
  2.2 计算机辅助大学物理实验教学  19-22
    2.2.1 计算机辅助教育  20
    2.2.2 CBE的发展  20-22
  2.3 计算机辅助教学模式  22-24
    2.3.1 操作与练习型教学模式  22
    2.3.2 模拟型教学模式  22-23
    2.3.3 咨询型教学模式  23
    2.3.4 问题求解型教学模式  23
    2.3.5 游戏型教学模式  23
    2.3.6 个别指导型教学模式  23-24
  2.4 计算机技术辅助大学物理实验课程教学的特征  24-26
第三章 大学物理实验课程仿真系统的设计  26-37
  3.1 确定仿真系统的开发过程  26-28
    3.1.1 确定开发过程模型  26-27
    3.1.2 需求分析  27-28
  3.2 确定仿真系统的设计方法  28-31
    3.2.1 面向对象的可视化编程方法  28-29
    3.2.2 交互性设计方法  29-30
    3.2.3 窗体、场景设计方法  30-31
    3.2.4 内容设计方法  31
  3.3 确定仿真系统的设计原则  31-33
    3.3.1 科学性原则  31-32
    3.3.2 可行性原则  32
    3.3.3 开放和共享原则  32
    3.3.4 教学性原则  32
    3.3.5 交互性原则  32-33
    3.3.6 艺术性原则  33
  3.4 确定仿真系统的教学模式  33-34
    3.4.1 演示模拟  33
    3.4.2 操作模拟  33-34
  3.5 确定仿真系统的评价标准  34-37
    3.5.1 仿真系统评价的主体  34
    3.5.2 评价的指标体系  34-37
第四章 大学物理实验课程仿真系统开发案例  37-59
  4.1 用三线摆测量转动惯量  37-43
    4.1.1 实验内容分析  37
    4.1.2 总体框架  37
    4.1.3 实验室场景设置  37-39
    4.1.4 实验界面设计  39-43
  4.2 十一线电位差计测量电动势  43-53
    4.2.1 实验分析  43
    4.2.2 整体框架  43-44
    4.2.3 开始界面  44-45
    4.2.4 检流计的调整  45-47
    4.2.5 电路连接  47-49
    4.2.6 校准电位差计  49-52
    4.2.7 测量待测电池电动势  52-53
  4.3 气垫导轨的应用  53-59
    4.3.1 整体框架  53-54
    4.3.2 气垫导轨的调平  54-55
    4.3.3 测定滑块速度  55-57
    4.3.4 验证牛顿第二定律  57-59
参考文献  59-61
攻读硕士学位期间发表的论文  61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学
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