基于unity3D的初中物理串并联电路虚拟实验的设计与应用

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物理是学生培养逻辑性思维和理性思考能力的基础学科,而随着当下多媒体技术的发展,其在学科教育中的优势也逐渐显现,信息技术与课程教学的深度融合也为本文的研究奠定了坚实的基础。虚拟实验也是实验教育信息化的重大尝试,不仅为学校教学改革和教师教学模式的转变提供了新思路,也丰富了学生的学习手段,扩充了教学资源。学校教学的环境和实验的设施对中学生能否得到良好的实验教学有着至关重要的作用,而受当下很多教学基础设施的限制,学生能够亲自动手操作进行实验的机会少之又少,且由于初中学生在现有认知水平的基础上对抽象概念的理解能力有限,课堂参与度也不高,因此缺乏对物理实验的沉浸式学习和交互性探索,难以满足培养具有实践能力和创新能力学生的需求。故针对上述情况,应更好的深入把握虚拟仿真技术的内涵,充分结合物理学科理论知识和实践知识教学的特点,将二者做到一个更好的统合以实现教学目标。鉴于此,本文选取人教版九年级初中物理实验《电路》这一章节的教学内容,使用3Ds Max进行模型的创建模拟,同时使用Unity 3D平台对实验模型间实现关联以便进行动态交互操作,并将开发完成的虚拟实验平台应用到真实的物理课堂教学中,最后将得到的数进行整体的分析,从而达到验证基于初中物理学科的虚拟仿真实验在实验教学中应用可行性的目的。本文的主要研究工作如下:(1)模拟物理实验,提升学生学习体验。以虚拟现实技术提升学生实验体验,由于电学这一章节的内容对于初中这一学段的学生仍具有一定的抽象性,因此利用虚拟现实技术对电学实验中的电路及其实验现象和结果进行模拟,提高中学生在进行虚拟仿真实验操作的沉浸式体验,以提高学生综合解决问题和自主学习能力为目的,为学生创设良好的学习场景,就成为了解决这一问题的最优手段。(2)挖掘实验教材,构建教学理论体系。深入挖掘初中物理教材,结合理论知识和实验内容的特点,充分构建符合电学可视化方法及其教学设计理念的知识体系,对虚拟仿真平台进行整体的规划设计,整合虚拟实验的资源,丰富物理实验教学内容,促进教学效率的提高。(3)完善实验资源,搭建虚拟仿真环境。充分结合当下初中物理学科在实验教学上的教学目标,利用Unity 3D引擎对模型进行动态交互,搭建虚拟仿真实验系统的各个模块,充分满足教师教学的需求与学生自主学习的需求。通过测试对系统进行完善优化,致力于打造逼真的实验环境,为学生提供可交互的线上物理实验学习平台,为教育信息化改革和数字校园建设贡献力量。
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