虚拟实验教学应用研究
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摘要
实验教学是教学活动中的重要环节,实验对于培养学生的动手能力、解决问题的能力和创新能力是至关重要的。目前,随着计算机技术和网络技术的迅速发展,以及科学研究进一步深入的需要,虚拟实验技术日渐成熟和完善,正在逐步从理论研究走向了实际教学应用。本研究针对虚拟实验应用于教学的这一热点问题作了以下几个方面的研究:
首先,对虚拟实验相关的理论部分进行了综述,对虚拟实验的相关概念进行了阐述,对虚拟实验应用于教学的理论基础和国内外虚拟实验系统建设的研究现状进行了分析。此外,对虚拟实验的工作原理和体系结构进行了研究,对虚拟实验系统实现技术和开发工具进行了分析和比较,探讨了虚拟实验的设计原则,为开发虚拟实验奠定基础。
其次,对虚拟实验的教学应用情况进行了研究,对目前虚拟实验的教学应用情况进行了实例研究,同时对学生在使用虚拟实验过程中的情况进行了问卷调查,分析学生使用虚拟实验过程中存在的问题并提出了解决方案。
再次,依据虚拟实验的理论基础和目前的实际教学应用情况,从教学设计的层面对虚拟实验系统进行了实例开发研究。
Experimental teaching is an important step in the teaching activities. It is very important for the students to improve the practical ability, problem-solving skills and innovative capacity. At present, with the rapid development of the computer technology and the network technology, and the need for further scientific research, virtual experimental technique is reaching maturity and perfection. At the same time it gradually enter Practical application from theoretical study. Focused on application of virtual experiment in teaching, this paper made the following several aspects
First, it stated the related theory and the concept of the virtual experiment, as well as it analized the theoretical foundation about the application of virtual experiment in teaching and the status of virtual laboratory system building at home and abroad, at last it got the defects of the virtual experiment. In addition, it studied the working principle and the architecture of the virtual experiment , analized and compared the technology and development tools , discussed the designing principles, then layed the foundation for the development of virtual experiments.
Second, it made a case to study the current situation of the virtual experiment applying on teaching, as well as it conducted the survey about students who used the virtual experiments. It analized the issues, proposed a solution.
Third, based on the virtual experiment theory and the actual application, it developed an examples of the virtual experimental system from the level of teaching design.
首先,对虚拟实验相关的理论部分进行了综述,对虚拟实验的相关概念进行了阐述,对虚拟实验应用于教学的理论基础和国内外虚拟实验系统建设的研究现状进行了分析。此外,对虚拟实验的工作原理和体系结构进行了研究,对虚拟实验系统实现技术和开发工具进行了分析和比较,探讨了虚拟实验的设计原则,为开发虚拟实验奠定基础。
其次,对虚拟实验的教学应用情况进行了研究,对目前虚拟实验的教学应用情况进行了实例研究,同时对学生在使用虚拟实验过程中的情况进行了问卷调查,分析学生使用虚拟实验过程中存在的问题并提出了解决方案。
再次,依据虚拟实验的理论基础和目前的实际教学应用情况,从教学设计的层面对虚拟实验系统进行了实例开发研究。
Experimental teaching is an important step in the teaching activities. It is very important for the students to improve the practical ability, problem-solving skills and innovative capacity. At present, with the rapid development of the computer technology and the network technology, and the need for further scientific research, virtual experimental technique is reaching maturity and perfection. At the same time it gradually enter Practical application from theoretical study. Focused on application of virtual experiment in teaching, this paper made the following several aspects
First, it stated the related theory and the concept of the virtual experiment, as well as it analized the theoretical foundation about the application of virtual experiment in teaching and the status of virtual laboratory system building at home and abroad, at last it got the defects of the virtual experiment. In addition, it studied the working principle and the architecture of the virtual experiment , analized and compared the technology and development tools , discussed the designing principles, then layed the foundation for the development of virtual experiments.
Second, it made a case to study the current situation of the virtual experiment applying on teaching, as well as it conducted the survey about students who used the virtual experiments. It analized the issues, proposed a solution.
Third, based on the virtual experiment theory and the actual application, it developed an examples of the virtual experimental system from the level of teaching design.
引文
①艾萨克·牛顿.自然哲学之数学原理[M].武汉:武汉出版社.1992
②赵时亮.虚拟实验:从思想实验到虚拟现实田.科学技术与辩证法.1999 (6): 21-25
①汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用计算机工程与科学.2000 (2): 33-35
②http://algorithmicbotany.org/virtualallaboratory/加拿大卡尔加里大学网
③单美贤,李艺虚拟实验原理与教学应用[M]北京教育科学出版社2005
④http://www.codata.org/codata/conference/africaweb/ Committee on Data for Science and Technology
①皮连生,教育心理学[M]北京人民教育出版社1997 27-30
①刘俊强,朱建华,王克生.教育技术导论〔M〕.黑龙江:黑龙江教育出版社,1998.15-18
①ColeM,Engestrom Y.A cultural-histrical approach to distributed cognition. In:Salomon Ged. distributed cognitions :psychological and educational considerations[M] NewYork:CambridgeUniversityl,press,1993
②周国梅,傅小兰.分布式认知—种新的认知观点[J]二.心理科学进展,2002,(2):147一153
①单美贤虚拟实验教学的初步探索,http://www.vschool.net.cn/english/gccce2002/lunwen/gccceshort/288.doc
②王冠虎浅谈虚拟现实技术在远程教学中的应用信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集,南开大学出版社2007.9,88
①刘怡基于LabVIEW的自动控制理论教学虚拟实验信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集,南开大学出版社2007.9,101
①单美贤,虚拟实验系统在教学中的应用探析,南京师范大学硕士学位论文,2002.4
①单美贤,虚拟实验系统在教学中的应用探析,南京师范大学硕士学位论文,2002.4
①徐朝军,数字化实验室研究与实现,httpJ/www.etc.edu.cn/articledigest12/shiyanshijianshe.htm
①白娟,虚拟实验教学及其设计研究,陕西师范大学硕士学位论文,2005.5
②张靖方,虚拟技术及其在实验教学中的应用,吉林工程技术师范学院学报(工程技术版),2004. 6. P44
①周毅,基于虚拟仪器的网络虚拟实验室构建,基于计算机的测量和自动化应用方案文集,美国国家仪器有限公司2003年版
①徐朝军,数字化实验室研究与实现http://www.etc.edu.cn/articledigestl2/shiyanshijianshe.htm
[1]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社.2005
[2]王冠虎.浅谈虚拟现实技术在远程教学中的应用[J].信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集.南开大学出版社2007.9,86-89
[3]刘怡.基于LabVIEW的自动控制理论教学虚拟实验[J].信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集.南开大学出版社2007.9,101-104
[4]汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学. 2000.2.33-35
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[10]冷国伟,苗胜.网络教育中基于Web的虚拟实验实现方法研究[J].计算机教育.2007.5,35-39
[11]李凌云.基于三层体系结构的网络虚拟实验系统的设计与开发.浙江师范大学2004年硕士学位论文
[12]杨磊.虚拟实验及其教学管理平台的设计与研究.陕西师范大学2006年硕士学位论文
[13]裘伟廷.基于web的实验室构建.远程教育杂志.2002.6
[14]朱敏.虚拟实验于教学应用研究.华东师范大学2006年博士学位论文
[15]张靖方.虚拟技术及其在实验教学中的应用[J].吉林工程技术师范学院学报(工程技术版).2004. 6. P44
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[62]单美贤.虚拟实验系统在教学中的应用探析.南京师范大学硕士学位论文.2002.4
[63]单美贤.虚拟实验室的发展方向.开放教育研究.2002.2
[64]裘伟廷.基于Labview的虚拟仪器和虚拟实验.现代科学仪器.2002.3
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②赵时亮.虚拟实验:从思想实验到虚拟现实田.科学技术与辩证法.1999 (6): 21-25
①汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用计算机工程与科学.2000 (2): 33-35
②http://algorithmicbotany.org/virtualallaboratory/加拿大卡尔加里大学网
③单美贤,李艺虚拟实验原理与教学应用[M]北京教育科学出版社2005
④http://www.codata.org/codata/conference/africaweb/ Committee on Data for Science and Technology
①皮连生,教育心理学[M]北京人民教育出版社1997 27-30
①刘俊强,朱建华,王克生.教育技术导论〔M〕.黑龙江:黑龙江教育出版社,1998.15-18
①ColeM,Engestrom Y.A cultural-histrical approach to distributed cognition. In:Salomon Ged. distributed cognitions :psychological and educational considerations[M] NewYork:CambridgeUniversityl,press,1993
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①单美贤虚拟实验教学的初步探索,http://www.vschool.net.cn/english/gccce2002/lunwen/gccceshort/288.doc
②王冠虎浅谈虚拟现实技术在远程教学中的应用信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集,南开大学出版社2007.9,88
①刘怡基于LabVIEW的自动控制理论教学虚拟实验信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集,南开大学出版社2007.9,101
①单美贤,虚拟实验系统在教学中的应用探析,南京师范大学硕士学位论文,2002.4
①单美贤,虚拟实验系统在教学中的应用探析,南京师范大学硕士学位论文,2002.4
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①徐朝军,数字化实验室研究与实现http://www.etc.edu.cn/articledigestl2/shiyanshijianshe.htm
[1]单美贤,李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京:教育科学出版社.2005
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[3]刘怡.基于LabVIEW的自动控制理论教学虚拟实验[J].信息技术与虚拟现实应用专题会议论文集.南开大学出版社2007.9,101-104
[4]汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学. 2000.2.33-35
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[30]徐朝军,李艺.数字化实验室的建设[J].实验室研究与探索.2003.2
[31]宁建平,丁照宇.基于Web的程序设计课程的虚拟实验的实现[J].成都理工学院学报.2002.6
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[55]周明秋.远程网络虚拟实验室支持技术的分析与比较[J].计算机时代.2004.8,15-17
[56]林海.浏览器/服务器应用开发[M]北京:科学出版社.2000.1-5
[57]刘志镜,李凌霞.基于Java的网络虚拟电路实捡室的研究[J].计算机应用.2003.8,103-105
[58]江兴谦.VRML与JAVA编程实例讲解[M].北京:中国水利水电出版社.2002.7
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