计算机虚拟技术与DIS实验技术的整合探索

《计算机虚拟技术与DIS实验技术的整合探索》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机虚拟技术与DIS实验技术的整合探索——浅谈虚实一体仿真教学课件的研发摘要：随着计算机虚拟技术与DIS实验技术的崛起，它们为现代教学技术注入了新的内涵。为更好地整合两者的技术资源，开拓现代教育技术的新领域，通过研究，我们尝试研发了集计算机虚拟技术与DIS实验技术为一体的、具有虚实一体化特征的仿真教学课件。本文在对计算机虚拟技术与DIS实验技术的主要教学特征进行概述的基础上，就如何实现两种技术的有机整合以及由此构建的新型仿真教学课件的教育功能等问题进行了理论和实践两个层面的探索。关键字：计算机虚拟技术、DIS实验技术、整合、虚实一体仿真教学课件。一、计算机虚拟技术与DIS实验技

2、术的教学特征及其教学功能现代科学技术的迅猛发展，有效地支撑了现代教学技术的发展。其中，计算机虚拟技术以及DIS实验技术的崛起为现代教学技术注入了新的活力，极大地丰富了现代教学技术的内涵。1、计算机虚拟技术的教学特征及其教学功能所谓计算机虚拟技术主要指的是，利用计算机的智能及强大的数据与图形处理功能，将人类对客观事物的认识，通过现代计算机技术予以仿真再现，并且借助虚拟的交互方式可以实现对仿真现实的介入。不难看出，将基于一定认识基础上的事物或现象予以较强真实体验感的仿真再现是计算机虚拟技术应用于教学的价值所在。具体来说，如果被仿真的对象是人们已经认知的物理原理或规律，那么这就意味着，

3、利用这种技术能为物理教学营造出具有一定真实体验感的虚拟物理教学环境。教学实践表明，这种基于“物理模型”构建而成的虚拟物理教学环境蕴涵有鲜明的教学探究特征，因而有利于培养学生的自主学习和自主研究问题的能力。图一6图一是我们自主开发的虚拟电路教学课件。该课件主要依据物理学中的基尔霍夫定律构建而成，利用它可以方便地自主构建出中学物理电学教学所涉及的全部电路。该课件最大的特点是，可实现对电学中电路实验的自主操作以及对电路实验现象的仿真再现。教学实践表明，科学、合理地运用好这种“实验现象清晰、实验操作简便”的虚拟实验操作平台，能有效地拓展我们的教学视野，从而使具有不同认知水平与认知风格的学

4、习者能根据自己的认知方式来完成自主学习或自主研究。2、DIS实验技术的教学特征及其教学功能图二二传感器数据采集器DIS（DigitalInformationSystem）实验技术，又称数字信息化实验技术，它主要由硬件和软件两大部分组成，如图二所示。其中，硬件部分主要包括：各种类型的传感器、多通道的数据采集器以及计算机等。软件部分主要由可自主操控数据采集方式和具有较强数据和图像处理功能的系统软件构成。DIS实验技术的价值主要表现在：利用它可以方便、迅速地采集各类物理信息，并通过计算机接口技术，将其采集到的物理信息传输给计算机进行多元化的分析处理，从而有利于我们对研究对象进行定性和定

5、量两个层面的探究。不难看出，多类型的信息传感器、多通道的数据采集器、多样化的自主操控平台、强大的函数图像处理等是DIS实验技术具有的主要技术特征。借助这样的技术支撑，可以使我们对物理现象进行多角度的感知和多视角的深入分析与探究。图三三力传感器位移传感器数据采集器图三是我们利用DIS实验技术进行的“探究弹簧振子运动规律”的实验装置图。由于在该物理现象中的位移与弹力等物理量具有连续动态变化的特征。因此，为能充分感知和认识弹簧振子的运动现象及其运动规律，在实验中我们分别利用DIS实验系统的6位移传感器和力传感器来动态检测弹簧振子的位移和弹簧振子力的变化情况，再通过数据采集器的两个采集接

6、口将采集到的实验数据同时输入到计算机，最后通过DIS实验系统的数据与图像处理软件对实验现象进行多视角的再现。教学实践表明，利用DIS实验技术构建的实验工作平台能为研究性教学提供多元化的探究手段和途径。二、基于计算机虚拟技术与DIS实验技术的仿真教学课件的构建1、构建虚实一体仿真教学课件的设想图四由以上论述可知，基于理想物理模型基础上的虚拟仿真教学课件能为现代教育提供具有开放性特征的虚拟实践平台，然而，由于它的过于理想性又在一定程度上制约了它的教学功能。同样，DIS实验技术虽能为现代教育提供具有真实体验感的开放性实践平台，但是，由于它对真实情景的过分依赖性也在一定程度上制约了它的教

7、学效能。如何创设能集两者优点为一体的教学环境，使之学生在既具有真实体验感同时又具有虚拟教学特征的教学环境中完成自主学习或自主探究，构建虚实一体仿真教学课件是一个有创意的构想。⑴、虚实整合技术与虚实一体仿真教学课件所谓虚实整合技术，又可称为虚实一体仿真技术，主要指的是：以DIS实验技术的数据采集功能为依据，将基于真实实验基础上的实验数据，通过DIS实验技术和计算机数据传输系统的整合，使之成为可运用计算机虚拟技术去实现仿真再现具有真实体验感的实验情景和能进行多元化数据处理的虚实整合技