大学物理实验仿真教学论文提纲

论文题目：基于LabVIEW的大学物理虚拟实验教学辅助系统的设计与开发

摘要：2016年被称为“虚拟现实元年”,各个领域投身到其中的研究者呈井喷式增长。早在2012年,教育部在《教育信息化十年发展规划纲要（2010～2020年）》中明确提出要将增加虚拟仿真教学软件的数量、满意度、覆盖面作为教育信息化的重中之重;2015年1月,教育部办公厅又下发了“关于批准100个国家级虚拟仿真实验教学中心的通知”,由此可见,虚拟实验的建设和发展正在逐渐引起国家的重视。本研究以此为契机,探究了如何将桌面式虚拟现实技术更好地融入到大学物理实验教学中,以期提高《大学物理实验》的教学效果。《大学物理实验》作为一门基础性学科,对于培养学生的创新思维和动手操作能力起着十分重要的作用。然而传统物理实验教学模式存在诸多弊端,不能满足学习者的需求。本研究依托迁移学习理论、新建构主义学习理论,以LabVIEW为技术手段,通过对国内外虚拟现实技术、虚拟实验室的研究现状、趋势和应用案例进行调研和分析,对目前《大学物理实验》的教学模式进行改革,提出了一套基于“Internet+虚实结合”的实验教学模式。然后,通过分析目前《大学物理实验》课程的教学内容和学习对象的学习者特征,构建了大学物理虚拟实验教学辅助系统的整体框架,并且以《声速测量》为案例开展实证研究,详细讲解了LabVIEW的关键技术、开发过程及该系统的使用方法。最后,对该系统进行小范围测试,评估该系统的实际应用效果。测试结果表明本研究开发的虚拟实验教学辅助系统能够较好地模拟实验仪器功能和实验现象,帮助学习者更好的完成预习环节,具备较好的实用价值。本研究系2 016年湖南省普通高等学校教学改革研究项目阶段性研究成果,对于系统存在的不足之处笔者提出了进一步改进和设想,希望通过对虚拟实验教学辅助系统的进一步完善推进大学物理实验教学的改革。

关键词：大学物理实验;LabVIEW;虚拟实验教学辅助系统;VR技术;设计;开发

学科专业：现代教育技术

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 VR技术在教育中的研究现状

1.2.1 文献的时间特征

1.2.2 文献载体和主体特征

1.2.3 高频关键词共词分析

1.3 研究内容及方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

第2章 虚拟实验教学辅助系统的基础知识

2.1 虚拟仪器的基础知识

2.1.1 虚拟仪器的概念及特征

2.1.2 虚拟开发平台的对比分析

2.1.3 虚拟仪器的发展趋势及前景

2.2 虚拟实验教学辅助系统的理论基础

2.2.1 学习迁移理论

2.2.2 新建构主义学习理论

2.3 虚拟实验室的相关案例及评介

第3章 虚拟实验教学辅助系统的前期设计

3.1 开发工具的选择及需求分析

3.1.1 开发工具LabVIEW的介绍

3.1.2 需求分析

3.2 虚拟实验的教学设计

3.2.1 《大学物理实验》教学内容及现状分析

3.2.2 学习者特征分析

3.2.3 “Internet+虚实结合”教学模式设计

3.3 虚拟实验教学辅助系统的功能设计

3.3.1 系统的模块设计

3.3.2 模块的功能设计

第4章 虚拟实验教学辅助系统的开发——以《声速测量》为例

4.1 声速测量实验的原理介绍

4.1.1 “驻波法”的实验原理

4.1.2 “相位法”的实验原理

4.2 LabVIEW开发关键技术介绍

4.2.1 前面板介绍

4.2.2 程序框图介绍

4.3 LabVIEW虚拟实验系统的开发实现

4.3.1 信号发生器模拟实现

4.3.2 调节压电晶体换能器间距模拟实现

4.3.3 示波器显示模拟实现

4.3.4 其他模块介绍

4.4 虚拟实验教学辅助系统的使用介绍

第5章 虚拟实验教学辅助系统使用效果评价

5.1 虚拟实验教学辅助系统调查统计分析

5.2 虚拟实验教学辅助系统不足与改进

结论与展望

参考文献

致谢

附件B 湖南大学《大学物理实验》教学现状及模式研究

附件C 《声速测量》虚拟实验教学辅助系统应用效果

附件D LabVIEW软件界面及系统程序截图(部分)