论文题目：基于体验学习圈的虚拟仿真实验教学软件设计与开发 ——以“数字逻辑电路”实验为例
摘要：随着信息技术的迅速发展,虚拟仿真技术应运而生。虚拟仿真技术的发展为研究提供了新的视角,该技术在教育、物理、化学、医学、军事、机械等领域应用广泛,得到诸多研究者的关注,虚拟仿真教学软件是虚拟仿真技术在教育领域的重要应用。针对当前高校电子电气类专业课程——数字逻辑电路课程实验教学中存在的问题,本研究利用3ds Max建模工具和Unity 3D软件开发引擎开发了一款虚拟仿真实验教学软件,该教学软件用于帮助学生学习和巩固数字电路相关知识,增强理论知识学习和实践操作的联系,提高学生电路设计能力,以期弥补当前高校数字逻辑电路课程实验教学的不足。本研究基于大卫·库伯的体验学习圈理论,构建了虚拟仿真实验教学软件设计模型,基于该模型,以“组合逻辑电路分析与设计”实验为例,进行了教学软件的设计与开发。主要研究内容如下:首先,基本理论研究。对研究背景进行概述,分析国内外电子电路虚拟仿真研究现状并进行述评。系统阐述体验学习圈理论、情境学习理论、建构主义学习理论的概念、内涵及在本研究中的适用性,为基于体验学习圈理论的虚拟仿真实验教学软件设计与开发奠定理论基础。其次,基于体验学习圈理论的虚拟仿真实验教学软件设计模型的构建。通过梳理以往研究中的虚拟仿真软件开发模型和体验学习圈教学模型,本研究构建了基于体验学习圈的虚拟仿真实验教学软件设计模型,并对该模型中的各要素进行了详细分析。再次,基于体验学习圈理论的虚拟仿真实验教学软件的设计与开发。针对当前高校数字逻辑电路课程实验教学中存在的问题,基于所构建的设计模型,选取该课程中的“组合逻辑电路分析与设计”实验作为虚拟仿真实验教学软件的内容,进行教学设计和软件设计;以Unity 3D引擎为开发环境,利用3ds Max、C#编程语言等工具,详细介绍软件实例的设计开发过程。最后,软件的试用与评价。软件开发结束后,请专业老师进行测试,根据老师的反馈结果修改优化软件。软件修改后请学习过该课程的同学试用并填写问卷,根据试用结果评价软件,明确软件改进的方向。本研究创造性地将体验学习圈理论与虚拟仿真实验软件融合,学生利用虚拟仿真实验软件进行体验式学习,增强学生学习的兴趣,帮助学生学习和巩固数字电路相关知识,提高高校实验教学的效果和效率。
关键词：体验学习圈;虚拟仿真;教学软件;数字逻辑电路
学科专业：教育技术学
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电子电路虚拟仿真研究现状
1.2.2 库伯的体验学习圈理论研究现状
1.3 研究内容与意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
1.4 研究思路与方法
1.4.1 研究思路
1.4.2 研究方法
1.5 论文框架
1.6 本章小结
第2章 理论基础
2.1 体验学习圈理论
2.1.1 理论概述
2.1.2 理论在本研究中的应用
2.2 情境学习理论
2.2.1 理论概述
2.2.2 理论在本研究中的应用
2.3 建构主义学习理论
2.3.1 理论概述
2.3.2 理论在本研究中的应用
2.4 本章小结
第3章 虚拟仿真实验教学软件的设计
3.1 虚拟仿真实验教学软件设计开发流程
3.1.1 分析阶段
3.1.2 设计阶段
3.1.3 开发阶段
3.2 需求分析
3.2.1 数字逻辑电路实验教学存在的问题
3.2.2 虚拟仿真软件应用于实验教学的优势
3.2.3 体验学习圈理论与虚拟仿真实验软件的结合
3.3 基于体验学习圈的虚拟仿真实验教学软件设计模型
3.3.1 体验层
3.3.2 反思层
3.3.3 总结层
3.3.4 应用层
3.4 虚拟仿真实验教学软件设计原则
3.4.1 一致性原则
3.4.2 小步子原则
3.4.3 易用性原则
3.4.4 及时反馈原则
3.4.5 灵活性原则
3.5 数字逻辑电路虚拟仿真实验教学软件实验实例的设计
3.5.1 教学设计
3.5.2 软件设计
3.6 本章小结
第4章 虚拟仿真实验教学软件的开发
4.1 软件开发工具
4.1.1 Unity 3D
4.1.2 3ds Max
4.1.3 C#
4.2 数字逻辑电路虚拟仿真实验教学软件实验实例的开发
4.2.1 电子元器件建模
4.2.2 虚拟实验场景构建
4.2.3 关键功能实现
4.2.4 软件测试
4.2.5 软件整合
4.2.6 软件发布
4.3 本章小结
第5章 虚拟仿真实验教学软件的试用与评价
5.1 调查问卷的编制
5.2 实验过程
5.2.1 试用对象的选取
5.2.2 实验过程
5.2.3 实验数据分析
5.3 软件评价
5.3.1 虚拟仿真实验软件的优点
5.3.2 虚拟仿真实验软件的不足与优化
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究不足
6.3 研究展望
参考文献
致谢
申请学位期间参加的科研项目及研究成果
附件Ⅰ关于基于体验学习圈的虚拟仿真实验教学软件的调查问卷