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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

本次选择这个课题，期望探索一种更有效的虚拟实验室实现方式，提升虚拟化实验室的实用性，促进该技术的推广。

虚拟实验室作为传统实验与计算机技术的结合，既能够保留传统实验室在教育演示方面的功能性，又能够简化硬件设备需求，脱离场地限制，具有简单方便的特点。相对于传统的实体实验室，由于使用虚拟仪器代替实体仪器，只需要一台性能较好的计算机就可以完成整个实验室的功能，可以大大的节约成本，虚拟的实验室可以通过初始化完成试验环境的整理，免去了实体实验室的管理成本。虚拟的实验室只要像普通软件一样在电脑上安装完成就可以使用，极大的降低了实验室的部署工作难度，使得个人也可以拥有自己的实验室。该课题可以促进教育等行业由传统实验室向信息化方向升级，减少对传统实验室的依赖，节约教育成本从而使一些发展程度较落后的地区也能借助该技术改善教学效果，同时也便于个人自主学习实践。

国内外研究现状

国外对于虚拟实验室的研究起步非常早，也是最早提出了相应的标准。现阶段国外的虚拟实验室发展趋向于多元化发展，运用多种新型技术丰富实验体验。主要技术包括多媒体技术，虚拟现实技术，增强显示技术，遥控技术等，并且向着多平台方向，虚拟世界协同实验方向发展。国外目前已经有不少大学建立并投入使用了相当成熟的物理仿真实验室，用于教学研究工作，并且在逐步尝试结合上述新技术的研究使用。

2. 研究的基本内容

本课题研究内容主要包括：

• 虚拟物理实验室的功能需求分析。在正式开始实现该软件之前，需要收集材料了解需要实现的功能，所需知识支持，并根据这些需求进行相应规划，建立最终的软件需求列表，确立必要功能模块。
• 虚拟物理实验室软件的设计实现。根据需求分析确立的功能模块，分别设计相应的实现方法，进行设计对比，确立一套较为可行的优化的设计方案，并根据设计方案着手分步进行各个部分的功能实现及调试，以及软件的最终优化包装。
• 虚拟物理实验室实际效果与传统物理实验室的对比。使用实现的虚拟物理实验室进行相关测试并与传统物理实验结果进行对比，分析相应优势与不足，完成软件效果评测。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1. 2017年1月14之前完成任务书拟定及开题报告的撰写。

2. 2017年2月14日之前完成虚拟物理实验室相关材料收集，需求分析和初步的软件整体功能设计
3. 2017年5月1日之前分析确定软件最终设计，完成软件实现，完成初步调试分析
4. 2017年5月12日之前完成软件的进阶调试和优化，完成软件整理工作，着手论文初稿设计撰写和整理检查
5. 2017年5月19日前完成论文的查重和修改工作，确保通过论文查重检测和教师审查，准备答辩工作
6. 2017年5月20日-6月4日论文答辩

4. 参考文献

1. 《中学物理虚拟实验室设计与实现》 丁宪杰 《科技资讯》, 2010(13):252-253
2. 《初中物理力学虚拟实验系统的设计与实现》 李美娜 《东北师范大学》, 2011
3. 《面向中学物理的虚拟实验平台的设计与实现》 马寅春 《山东师范大学》, 2010
4. 《C#高级编程第9版》Christian Nagel,Jay Glynn,Morgan Skinner 《清华大学出版社》
5. 《软件工程》张海藩 清华大学出版社