虚拟实验技术在中学物理建模中的应用之计算机研究

本文是一篇计算机论文，本研究以虚拟实验技术在中学物理建模中的应用研究为课题，在分析了与之相关的国内外研究的基础上，对虚拟实验技术基础中的建模技术、显示技术、互交技术、功能库进行了探索，并根据研究结果，提出了中学物理虚拟实验技术建模方案。该方案中以建模目标与原则的确立为前提条件，将模型构造划分为结构、环境、建模，且通过框架、检测、场景、相机、渲染、光源、物体、检测、坐标、点击搭建中学物理建模场景。其中，建模部分涵盖以图像与几何模型为支撑的建模；显示部分则是于浏览器端安装的虚拟实验技术渲染引擎；而互交部分则是WebGL、Cult3D、Java3D 加之封装而组成的“Three.js”。

第 1 章 绪论

1.1 研究背景
虚拟实验技术是近几年迅速发展的现代应用技术。它是以绘图仪为基础，以感应器为载体，利用多媒体技术显示的虚构环境创造更好的用户体验，提高人们探究客观存在的积极性。随着新课程改革的广泛推广，现代应用技术特别是虚拟实验技术在教学工作中不断得以发展，已经被植入到当前课程教学中。
3.1 建模基础 .................................. 13
3.1.1 目标 ......................... 13
3.1.2 原则 .......................... 13
第 4 章 虚拟实验技术建模应用实验 ........................... 29
4.1 场景变化 .......................... 30
4.2 动态连线 ........................... 32
4.3 开关状态 ........................... 33
第 5 章 结论与展望 ........................... 40

第 4 章  虚拟实验技术建模应用实验

4.1 场景变化
在引用“request Animation Frame”函数后，场景就能够使动画渲染效果更加的流畅起来，一种办法是，能够使用“Three. js”内置操作“Mesh”的方法，使对象状态发生改变，例如顶点、材质变化、面、平移、缩放、旋转等诸如此类的方法，运用“render”循环就能够对其修改完的属性进行最后的效果渲染，这个的本质就是利用了操作对象，使其能够运动起来，但是此类操作的缺点是其没有交换互动性。另外一种办法就是可以利用鼠标来移动相机，从而使整体的场景全部运动起来，以此来增加交换互动性，想要更多更好的控制整个场景中的相机，“Three. js”提供了很多的插件控件。每个控件的具体操作描述，如表“Three.  js”场景控件表所示：

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第5章 结论与展望

5.1 结论
由于初中学物理建模教学中凸显的问题日益得到重视，而中学物理课堂与信息技术的整合又处于势在必行的发展趋势，因此，将虚拟实验技术与中学物理建模相结合，有助于很好的解决物理教学课程中存在的矛盾与问题，对虚拟实验技术在中学物理建模中的应用进行研究便具有了十分显著的实践意义与理论指导意义。本研究基于查阅的大量参考文献总结得出目前虚拟实验技术在应用中存在的不足，进而分析以 Three.js 为基础进行虚拟实验建模的必要性，并在遵循设计原则与教育理论的前提下，提出了一条行之有效的虚拟实验技术在中学物理建模中的应用方案。同时，本研究所得研究成果如下所述：
（3）本研究以中学物理建模实验为教学实践案例，其开发与设计以学生高效获取物理知识应用技能为学习目标，以全面提升中学物理教学效率与水平为教学目标。在试验中，学生需首先以接线柱的所在位置为依据，完成动态连线，并将接线柱所在位置设置成初始颜色，通过点击鼠标选取颜色，进而提醒用户所选择的颜色进入了选中状态。之后点击闭合，显示灯泡亮度。该试验过程表明，变阻器滑块位置的变化会引发电流表指针、电压表指针的变化，而该试验的操作过程中也说明了将虚拟实验技术应用于中学物理建模教学中，不仅能够提升实验的视觉效果，还可以提高学生学习物理知识的效率与应用物理知识的实践能力。
参考文献（略）