opengl技术在中学物理虚拟实验教学中的应用研究

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1、OpenGL技术在中学物理虚拟实验教学中的应用研究:虚拟现实技术因其能够生成三维逼真的虚拟实验场景，并能使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟对象，弥补真实实验环境的不足，对实验教学的教学内容、教学模式、教学方法作出革新的探索，使教学效果更好。　　关键字：虚拟实验；中学物理教学；实验教学　　　　Abstract:virtualrealitytechnologybecauseofitsabilitytogeneratelifelike3dvirtualexperimentalscene,andthattheusercanandsceneforreal-timeinterac

2、tive,perceptionandtheoperationofthevirtualobject,makeupthedeficiencyoftherealexperimentenvironment,theexperimentalteachingoftheteachingcontent,teachingmode,teachingmethodtomakeinnovationofexploration,maketheteachingeffectisbetter.　　Keyent;Thephysicsteaching;Experimentteaching　　　　　　:G632.3：

3、A：　　收稿日期：2011-11-21　　基金项目：国家大学生创新性实验项目　　简介：王刚，男，陕西安康人，陕西师范大学计算机科学学院2009级本科生；李葆华，男，陕西师范大学计算机科学学院，副教授。　　一、引言　　计算机技术和现代教育技术的迅速发展，伴随着中学课程的改革，虚拟实验技术的应用日益广泛。不断深化的教育教学改革对实验教学在培养学生科学研究能力和综合素质方面提出了更高的要求。实验教学的教学内容、教学模式、教学方法亟待革新和完善。中学物理是一门实践性很强的课程，实验是其中非常重要的一环。改革开放以来，我国对基础教育投入不够，致使很多中学的实验器材严重缺乏。而实物实验

4、受环境、条件及准备不足等原因影响，实验效果也不理想。另外受场地、时间等诸多限制，学生做实物实验的机会很少。这对学生创新意识的培养及其不利。虚拟实验技术的成熟发展和实验教学改革的迫切需要使得虚拟实验在教学中的应用从理论研究走向了实际应用。　　二、研究背景　　（一）问题提出　　实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程标准、全面提高学生科学素养的重要途径，是中学物理教学的重要组成部分。一是因为物理学本身就是建立在实验基础上的学科，实验是物理学的学科性质；二是因为物理实验对促进学生理解、激发兴趣以及培养学生多种能力与科学素养方面具有重要的教育教学功能，对培养创新型人才起着重要的

5、作用。“随着新一轮课程改革的开展，新课程理念的渗透，高中物理教学越来越重视学生对物理实验的理解，重视学生实验技能的提高，鼓励将多媒体技术应用在物理实验中，提倡用身边的普通物品做物理实验”[1]。　　世界上许多发达国家重视物理实验的经验值得我们借鉴。“没有实验的课，不算是一堂成功的课”，这是德国物理教育界普遍流传的一种说法，德国的物理教师除了极少数的纯理论课没有演示实验外，一般每堂课都要做2-3个实验。美国物理课也普遍重视物理实验。每一节物理课教师至少要做一个演示实验，而且这些实验都是教师自己设计，所用器材也是自己动手制作的。日本的物理实验教学也非常活跃，学生课堂上动手操作量

6、较大，有半数以上的课堂是在实验室度过的。大量的信息资料显示：国际物理教育界正在流行这样一种趋势，即衡量一堂物理课的好坏，很大程度上取决于这堂课中实验的数量和质量。　　目前，我过传统物理实验课程面临严峻挑战伴随着教育教学改革的不断深化及国家对教育投入的持续增长，国内实验教学软硬件建设和装备条件都有了很大程度的改善，这些变化都为学校带来了难得的发展机遇。但传统实验教学在发展的同时也面临着严峻的挑战:　　1、时间和空间的约束。不管何种类型的实验，实验教学都必须在指定的实验室中进行，否则根本无法进行。　　2、有效的实验仪器数量严重不足。早期的基础建设投入不足加之仪器设备量少、陈旧并

7、且维修周期长，给实验教学的正常开展设置了重重障碍，影响学习者动手能力的提高。　　3、实验教学内容陈旧、教学手段比较落后。传统实验大都采取课堂教学的灌输方式，学生的依赖行为比较明显，不利于培养学生的创新能力，亦不能达到预期的实验效果。　　随着计算机技术和虚拟现实技术的发展，虚拟现实技术正逐步被引入到实验教学中。在基于虚拟现实的虚拟实验系统中，虚拟实验是指由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。虚拟实验有利降低实验成本;仿真实验的引入，不会因