基于Unity3D高中化学模拟实验的开发

作     者：王金磊 

作者单位：内蒙古师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘子忠

授予年度：2018年

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 

主      题：模拟实验 Unity3D 高中化学 实验教学 

摘      要：近年来,随着计算机技术的蓬勃发展,现代信息技术逐渐成为各学科的重要教学手段。《普通高中化学课程标准》(2017年版)明确提出要大力发挥现代信息技术的作用,积极探索现代信息技术与化学实验的深度融合,合理运用计算机模拟实验。高中化学实验在化学教学中具有特殊的地位,在实验中既可以培养学生的手脑协作能力,也可以加深学生对理论的理解,对知识的掌握。在实际教学中,许多学校因实验条件有限或出于实验安全的考虑,大部分探究性实验无法开展,将模拟实验应用到高中化学课堂中是未来化学教学的一种重要手段,能够弥补传统实验教学的不足。研究中,首先对高中化学实验教学现状及模拟实验可行性进行了问卷调查;其次对2017年版《普通高中化学课程标准》中的必修课程、选择性必修课程及选修课程中适合运用虚拟现实技术开发的模拟实验进行分类;最后根据高效、快捷、安全的Unity3D技术课件设计原则,通过建立实验素材库,使用C#语言编写各部分代码,开发了“氯气的实验室制法模拟实验、“铜与浓硫酸反应模拟实验、“二价铁与三价铁转化模拟实验和“焰色反应模拟实验四套高中化学模拟实验课件。调查结果表明高中师生对化学模拟实验软件较为期待,化学实验亟需一种方便高效的探究式课件代替传统PPT视频演示;2017年版《普通高中化学课程标准》共涉及215项化学实验,其中较危险且毒性较大的实验、微观实验、反应速率过快或过慢的实验、错误操作的实验、化学反应原理实验、难度大操作要求高的实验、化学史实验和化工工艺流程8类66个实验适合运用虚拟现实技术进行演示;基于Unity3D技术开发的“氯气的实验室制法模拟实验、“铜与浓硫酸反应模拟实验、“二价铁与三价铁转化模拟实验和“焰色反应模拟实验四套高中化学模拟实验课件具有可操作性强、实验路径广、使用方便灵活安全、演示效果清晰等优点,既可应用于教师课堂模拟演示实验,也可应用于学生课下重复练习实验,所研制的四套课件对培养和提高高中学生化学实验技能具有一定的积极意义。