東師理想虛擬實驗

國中物理

虛擬實驗室

研發定位

物理學是研究物質運動變化規律的科學，是一門以實驗為基礎的學科。在物理學中，實驗是激發學生探索欲望，培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑。根據實驗教學的特點，國中物理實驗分為兩大類：演示和分組實驗、探究實驗。

目前，在常規實驗室中開展上述兩類實驗教學活動時，在一些實驗中普遍存在著下列困難及問題：

實驗步驟完成困難、周期過長、成本過高、危險過大、甚至無法完成；

實驗現象觀察困難，實驗微觀現象無法展現；

實驗原理或現象不易理解；

實驗所包含的基本原理不易拓展到實際生活中；

為了講清楚實驗原理或現象，需要反覆實驗或隨時隨地做演示實驗；

需要反覆比較才能確定出實驗步驟；

實驗操作步驟容易出現錯誤或不夠規範。

為了能夠有效解決上述困難及問題，我們開發了東師理想國中物理虛擬實驗室，該系統包括虛擬演示和分組實驗、虛擬探究實驗以及實驗儀器介紹。

功能描述

（1）虛擬演示和分組實驗

虛擬演示和分組實驗由操作演示、虛擬操作、實驗儀器展示及實驗介紹四部分組成。

操作演示：以動畫形式演示正確的實驗操作步驟（分為連續演示和分步驟演示兩部分）；

虛擬操作：以動畫或工具軟體形式提供虛擬實驗操作環境，支撐虛擬實驗操作；

實驗儀器展示：以圖片或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器；

實驗介紹：以文字形式介紹實驗的目的、意義、器材、步驟、注意事項等。

（2）虛擬探究實驗

虛擬探究實驗由實驗儀器展示、實驗方案、支撐軟體、實驗指導及探究案例五部分組成。

實驗儀器展示：以圖片或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器；

實驗方案：以文字形式介紹探究任務分析、探究活動設計及學習成果評價方法；

支撐軟體：以動畫或工具軟體形式提供虛擬實驗操作環境，支撐虛擬實驗探究；

實驗指導：以文字形式介紹實驗的作用、意義、操作方法、注意事項及拓展實驗等；

探究案例：利用支撐軟體進行虛擬探究的完整案例。

（3）實驗儀器介紹

物理實驗儀器介紹包括儀器三維展示、二維展示、照片、主要用途、使用方法及注意事項。

三維展示：採用參數化建模工具，對實驗儀器按照儀器規格進行三維建模；能夠對虛擬儀器及組成部件進行三維互動控制；

二維展示：提供實驗儀器的矢量圖片；

器材照片：提供實驗儀器的照片；

主要用途：以文字形式介紹儀器的規格、用途；

使用方法及注意事項：以文字形式介紹儀器的使用方法及注意事項。

產品特色

（1）實用性：有效解決了常規實驗條件下難以解決的困難和問題；

（2）系統性：覆蓋了主流版本教材中所有演示和分組實驗、探究實驗；

（3）仿真性：按照原理實現虛擬仿真；

（4）實時性：可隨時隨地進行虛擬實驗；

（5）可控性：提供能夠動態調整實驗參數並根據實驗要求控制實驗步驟的虛擬實驗環境。