基于虚拟设计性物理实验的科学探究能力评价研究——以美国科罗拉多州立大学虚拟设计性物理实验为例

科学探究能力是体现科学素养水平的重要指标,科学探究能力的培养已成为当前国际科学教育改革的核心理念。物理课程标准对科学探究及大学物理实验能力作出了明确的要求。但是,目前在“设计性物理实验”中表现出的科学探究能力的评价体系并不完整。为此,本研究构建了基于虚拟设计性物理实验的科学探究能力评价量表及结构方程模型,该模型在有效性和合理性等方面均达到标准。同时本研究根据模型拟合结果对科学探究能力各维度设置了相应权重。基于此模型进行实证研究,结果表明,不同性别的学生在科学探究能力方面存在显著差异,而不同年级的学生则没有显著差异。此外,学生已有的知识水平对科学探究能力下“分析与论证”维度起到了较为显著的调节作用。

基于虚拟物理交互技术下的卡车HMI交互系统研究

本文针对当前卡车人机交互界面(HMI)系统存在的用户体验和驾驶安全等痛点,提出了一种基于虚拟物理交互技术(VPIT)的创新解决方案。对现有卡车HMI系统的不足进行了分析后。设计了一种融合VPIT技术的全新卡车HMI交互系统,涵盖系统整体架构、关键模块及算法优化等技术细节。通过构建仿真平台测试,与传统系统相比,该VPIT卡车HMI系统在操作效率、反应速度和驾驶安全性等方面有显著提升。

基于Flash物理引擎的虚拟物理实验设计方法

以Flash 2D物理引擎为例,提出将物理引擎用于开发虚拟物理实验的方法,并以大学物理实验中的伽耳顿板实验为研究实例描述APE具体的应用与开发过程.

PowerPoint动画功能在虚拟物理实验中的应用

介绍了PowerPoint对象动画和动画组合的分类、作用及使用方法,并以交互动画和模拟动画为例说明了基于PowerPoint 2007的虚拟物理实验开发过程.

基于VRML技术的物理虚拟实验室的设计

介绍了基于VRML技术构建物理虚拟实验室的设计方案和实现方法,记述了利用VRML技术和3Dmax技术进行物理虚拟实验的开发流程及注意问题。

远程虚拟物理实验系统中图像交互的设计与实现

在基于Internet的远程虚拟物理实验中,图像交互是一个很重要的问题。该文主要介绍了基于TCP/IP协议上的图像交互系统的设计方法,对图像截取、压缩和传输等关键问题进行了研究,并在远程虚拟物理实验系统中实现了图像交互的功能。

Unity3D在虚拟物理实验设计中的应用

以三线摆为例,介绍了使用Unity3D技术设计虚拟物理实验的主要过程和方法。总结了Unity3D技术优缺点以及其技术前景。

探讨医学物理虚拟仿真实验教学改革与实践

通过对目前医学物理实验的传统教学模式教学分析,解决实验经费不足、实验条件等制约条件。阐述网络计算机仿真实验室进行医学物理仿真的优点,为医学物理实验教学改革提供思路。

虚拟岩石物理研究进展

虚拟岩石物理(或称数字岩石物理)是在地质条件约束下,利用现代数学方法与成像技术,建立数字岩心,开展物理场数值模拟,计算等效物理参数,研究岩石微观结构、物质组成与宏观等效性质之间的关系。虚拟岩石物理主要包含数字岩心建模和等效物理性质模拟两大部分,其中数字岩心对应于真实岩心,等效物理性质模拟对应于实验室物理实验,两者的结合实现了物理实验的数字仿真。虚拟岩石物理存在两种研究路线:一是按照一定的研究目的,采取适当的建模技术建立数字岩心序列,计算等效参数,系统地探讨储层特征参数与等效物理参数间的关系,这是一种间接方法;二是采用物理方法建立数字岩心,计算等效参数,并结合实验室分析测量数据、测井资料直接进行油气检测与储层评价。文中讨论了虚拟岩石物理的进展及存在的问题后认为,虚拟岩石物理已经成为物理实验的重要补充手段,将促进岩石物理学各领域的发展。

具有协同交流功能的虚拟物理实验室

为解决虚拟实验中师生不能有效交流的问题,采用VRML-JS-Java通信机制实现了一种具有交流功能的虚拟物理实验室.介绍了实验室总体设计和场景层次结构,阐述了三维场景的建模过程和流程,重点对交互功能的服务器端、客户端、用户间的交互与感知,以及VRML虚拟场景与Java接口等关键技术进行实现.经过发布与测试,表明虚拟物理实验室具有良好的层次性、可重用性和互操作性,在大学实验教学改革中具有较高的实用价值.

近代物理虚拟仿真实验系统的开发研究与实践

为将传统的实验教学模式向现代的教学模式转化,从而极大地提高实验教学的质量与效果,研究并实践了近代物理虚拟仿真实验系统的构建方法.虚拟仿真实验系统以计算机仿真技术为基础,具有逼真的可视化操作环境、注重模拟实验操作过程及可靠的实验结论、与真实实验结果相一致等特点.

基于WEB虚拟现实的物理演示实验研究

演示实验是物理教学中一种非常重要的教学方式,但长期以来受实验技术、手段等因素的限制,许多演示实验的效果并不理想。将WEB虚拟现实技术应用于物理演示实验教学,创设出一种三维可交互的逼真的虚拟演示实验环境,可增强实验效果,降低实验成本和难度。

远程教育物理虚拟图像有效提取仿真研究

对远程教育中的物理虚拟图像进行有效提取,可以更好提升远程教育的质量。对虚拟图像的有效提取,需要先获取虚拟图像特征的最优分类阈值,归一化处理全部的图像训练样本,完成对虚拟图像的有效提取。传统方法先将获得的二值化图像轮廓变换到固定的解析度,构成图像训练样本,但忽略了对其进行归一化处理,导致图像提取精度低。提出基于特征包支持向量机的虚拟实验室中的远程教育物理虚拟图像提取方法。利用SIFI方法得到图像的局部不变特征点,计算出其特征点的误差平方和准则函数,获取其最优分类阈值,归一化全部的训练样本,融合于Kinect传感器获取手心的位置坐标,计算出需要提取的虚拟图像的估计概率,以此为依据完成对虚拟实验室中的远程教育物理虚拟图像提取。实验结果表明,所提方法提取精度较高,可以为构建基于网络的虚拟实验室系统提供科学的依据。

设计和制作虚拟物理实验的初探

在设计和制作虚拟物理实验时 ,首先应充分认识和发挥多媒体计算机的优势 ;其次 ,还应确保虚拟实验准确、科学、实用、有效 .只有这样 ,最终完成的虚拟物理实验软件才能达到更高的水准 ,从而在实际应用中更好地辅助物理实验教学 .

基于交互式Flash技术的网络虚拟物理实验系统的开发

利用交互式Flash技术及网页制作工具，建构网络虚拟物理实验系统。本文介绍了此系统的开发工具、设计要点、系统设计和制作方面的一些认识，探索网络虚拟物理实验教学系统辅助教学的新应用。

虚拟物理实验系统设计探析

虚拟物理实验系统中的教学内容、实验设备、教师指导、学生操作等是有机地融合在一起的，它既是一种实验环境，同时又充当着实验辅导员的角色，为了使之更加贴近物理实验教学的需要，文章简要地叙述了虚拟物理实验系统的过程模型，并在此基础上分析学生与系统间的交互关系．

浅谈VRML技术在虚拟物理实验教学中的应用

首先提出了一种利用VRML技术和3Dmax建模制作三维虚拟物理实验室的设计思路,再次分析了制作过程中的困难及解决办法,最后指明了VRML节点的交互性及其开发。

利用Visual Basic制作虚拟物理仪器界面

本文介绍了制作虚拟仪器界面的方法;并结合实例介绍如何利用Visual Basic来实现这种方法.

大学物理虚拟仿真实验有效应用研究

大学物理实验是理工科本科生学习实验方法和实验技能的一门课程,大学物理虚拟仿真实验平台建设促进了大学物理实验教学与信息化融合。有效地应用大学物理虚拟仿真实验资源,需要分析大学物理虚拟仿真实验的优势和不足,明确开发和使用大学物理虚拟仿真实验需要解决的问题,通过教学演示、网上预习等环节,有效应用虚拟仿真实验,从而帮助学生理解相关理论知识,达到良好的教学效果。

基于MAX+PLUSⅡ的虚拟多功能物理参数测试仪的数字平台设计

为实现虚拟物理参数测试仪器的集成,提出了以可编程器件CPLD/FPGA为数字载体,借助VHDL硬件描述语言,在MAX+PLUSⅡ软件环境中来开发虚拟多功能物理参数测试仪数字平台的思想.依据这一思想已完成集频率计、数字IC测试仪、信号发生器、相位差计、多段存储计时仪等于一体的虚拟多功能物理参数测试仪的数字平台设计,并进行了模块仿真实验,实验效果好.