基于Unity3D的初中物理虚拟实验平台的设计与应用研究

来源 :四川师范大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:shanon0577
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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著,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。
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