东师理想理化生虚拟实验室建设方案西南师范学院理想信息技术研究院2016概述东师理想高中数学虚拟实验室软件秉持培养中学生创新精神和实践能力的设计理念，以学科课程标准为根据，在演示实验、探究实验智慧教育思路与方式、最佳教学过程设计的基础上设计研制。重点解决常规实验室完成困难甚至难以完成、成本偏高、危险过大的演示实验、探究实验，以及实验原理不易理解、实验现象不易观察等问题。针对高中数学教学内容，提供演示实验、探究实验、仪器学习、问题驱动学习，通过一体化集成环境将四个部份有机集成。才能建立虚拟实验环境以及问题驱动式学习环境，为化学演示实验、探究实验和问题驱动式学习提供有效支持。才能满足班主任实验教学、教师引导中学生探究式学习、学生自主探究式学习等多种教学模式的须要。为班主任和中学生提供了一个界面友好、科学确切、内容丰富的实验操作平台。作为常规实验室的补充和提升，本虚拟仿真实验室软件可系统了解中学数学实验室中的常用实验器材；可以对演示实验提供规范的操作规程，包括分步演示、连续演示和虚拟操作，其中分步演示可便捷班主任在课堂教学进行展示和讲解，连续演示帮助班主任在备课时了解实验的规范操作步骤，虚拟操作为师生提供仿真的演示环境；每位探究实验为中学生提供真正动手探究前的仿真实验或则中学生在探究过程中的研究工具，在探究后可帮助中学生重现探究过程，让探究实验过程愈发生动，成为师生探究实验过程中有用的工具；每位问题驱动式学习课题有效的将问题，自主学习，重难点讲解，深度练习，拓展等几个环节通过问题驱动的形式联系在一起，提供中学生自主学习过程中所须要的核心问题，支撑环境，以及适当的练习，让中学生可以自主的进行探究性学习，将所学知识消化吸收，归纳总结。
软件总体构架理化生虚拟仿真实验室的整体构架主要分为三层：数据层，业务层和应用层。数据层数据层为虚拟仿真实验室提供了所需的基础资源数据，包括实验仪器的模型文件、模型纹理资源、声音资源、演示实验库、探究实验库和问题驱动学习资源业务层业务层处理虚拟实验室的核心逻辑，包括三维实验场景的创建、三维仪器的显示与控制，以及实验资源调度策略，为应用层提供业务逻辑支持。应用层应用层面向用户，以数据层和业务层为基础，为用户提供演示实验、探究实验、仪器学习和问题驱动学习等内容。软件功能设计总体功能设计中学数学虚拟仿真实验室主要包括一体化集成环境、演示实验、探究实验、仪器学习和问题驱动学习。数据层——资源数据实验仪器模型文件纹理资源声音资源演示实验库探究实验库问题驱动学习资源库应用层——用户界面演示实验探究实验仪器学习问题驱动学习业务层——核心逻辑三维实验场景创建三维仪器显示与控制资源调度策略中学数学虚拟仿真实验室一体化集成环境中学数学虚拟仿真实验室以三维虚拟实验室场景呈现，虚拟场景中有中学生实验台、教师实验台、黑板、仪器柜等基础设施，用户可以从各个视角观察实验室环境，并集成了演示实验、探究实验、仪器学习和问题驱动学习四个模块。
演示实验依据中学数学教学需求，共提供演示实验76个，其中每位演示实验包括实验介绍、实验仪器、操作演示、虚拟操作。实验介绍提供实验的目的、原理、要求等。实验仪器对实验中所涉及的仪器进行展示物理虚拟实验室软件，并提供主要用途、使用方式及注意事项等等。操作演示以动漫方式演示规范的实验操作步骤，分为分步演示和连续演示。实验前通过生动形象的演示使中学生迅速、准确地掌握实验的内涵物理虚拟实验室软件，降低实验操作的盲虚拟操作以动漫方式提供虚拟实验操作环境。可以根据实验原理自主操作仪器完成实验过程，每位实验步骤配有相应的操作说明。演示实验列表实验名称软件名称功能纸盆震动观察乐音的波形观察噪音的波形声波能传递能量吗音调和频度的关系观察声音的施肥沸腾光是如何传10.光导纤维11.光色散现象透镜对光线唱歌的小人观察声音的波音调和频度的关系观察波形施肥沸腾光的直线传播光的折射光导纤维光的色散透镜对光线的通过扬声器震动使小人唱歌模拟演示音叉和男、女同学声音的波形模拟演示噪音的波形模拟演示声波能传递能量模拟用手拨尺子的不同位置，发生情况的变化模拟用示波器观察音叉形成的声音的波形模拟停止沸腾的水在烧杯顶部施肥后再度沸腾的过程。通过激光引导采煤机模拟演示光的直线传播模拟演示光线射入水底的情况模拟光顺着从杯子里流出的水传播的过程模拟演示白光射到三棱镜后的分解情况模拟演示凸透镜、凹透镜对光线的12.的作用作用作用13.焦点和焦距焦点和焦距模拟演示凸透镜的焦点和焦距14.观察投影仪成像投影仪模拟演示投影仪成像情况15.幻灯机16.虚像和实像放大镜的作17.18.体温计电荷间的相幻灯机虚像和实像放大镜自制体温计电荷间作用规模拟演示幻灯机工作过程模拟演示凸透镜成虚像和实像模拟演示放大镜的作用模拟演示湿度计的使用通过带电玻璃棒和橡胶棒的互相作19.互作用拿来模拟演示电荷间的互相作用20.电荷的定向联通电荷的定向移模拟电荷的定向联通过程21.电压表的使电流表的使22.23.串联电路24.并联电路25.阻值决定阻值大26.小的诱因27.阻值的串联28.阻值的并联检测小灯泡电压表电流表串联电路并联电路内阻决定内阻大小的诱因内阻的串联内阻的并联检测小灯泡的模拟演示电压表的联接和读数模拟演示电流表的联接和读数模拟串联电路，探究串联电路的特模拟影响导体内阻大小的各类诱因借助实验探究决定内阻大小的诱因模拟内阻的串联，探究串联后内阻的变化模拟内阻的并联，探究并联后内阻的变化模拟实验过程，借助欧姆定理检测29.30.的阻值额定电流和额定功率内阻额定电流和额定功率小灯泡的阻值模拟演示不同额定电流和额定功率灯泡接入电路水表变化情况模拟水表的工作过程，了解电功率31.电功率电压的热效32.33.额定功率检测小灯光电功率电压的热效应额定功率检测小灯光的的概念模拟电压的发热过程，探究电压的热效应模拟小灯泡发光的实验环境，探究额定功率的原理提供模拟检测小灯光的电功率环34.35.36.的电功率电压的热效电功率电压的热效应保险丝的作用境，进行自主探究模拟演示不通内阻加热煤油时气温的变化模拟演示保险丝的作用37.磁场的方向磁体间的相38.互作用39.磁化电压的磁效40.通电螺线管41.的磁场分布42.安培定则43.电磁熔断器磁场的方向磁体间的互相作用磁化电压的磁效应通电螺线管的磁场安培定则电磁熔断器模拟演示、判断磁场的方向模拟演示磁体间的互相作用模拟金属的磁化过程模拟演示电压的磁效应模拟演示通电螺线管的磁场分布模拟演示螺线管磁场方向模拟演示电磁熔断器构造、原理44.磁场对通浊度体的作用磁场对通浊度线的作用通过蹄形吸铁石、轨道、铁棒等模拟演示磁场对通浊度体的作用45.电动机原理46.发电机让线圈转起47.电磁波的产48.电磁波的传49.50.天平的使用用天平称固51.体和液体的质量52.量杯的使用53.时间的检测力的作用效54.物体间力的55.作用是互相56.惯性实验液体浮力的电动机原理发电机让线圈转上去电磁波的形成电磁波的传播天平的使用用天平称固体和液体的质量量杯的使用时间的检测力的作用疗效物体间力的作用是互相的惯性实验液体浮力的特模拟演示电动机的构造和原理模拟演示底盘的构造和原理模拟通电缆线圈在磁场中的运动过程通过收音机接收电瓶漏电电磁波脉冲模拟演示电磁波的形成通过把无线电话的等设备置于真空罩中能够接到讯号来演示电磁波传播不须要介质模拟演示天平的使用模拟演示用天平称固体和液体的质模拟演示量杯的使用模拟演示用停表测时间通过吸铁石、运动的铁块来模拟演示力的作用疗效通过两个小船互相分开来模拟演示物体间力的作用是互相的通过弹簧片、小球、支架来模拟演示惯性通过水槽、压强计和精盐等模拟演57.特征示液体浮力的特征58.连通器原理马德堡半球59.模型实验60.瓶子吸气球大气压的测61.活塞式抽水62.金属盒气压63.硬币“跳高”比64.65.猪肉的浮沉塑胶块的沉66.瓶子吸气球托里拆利实验活塞式抽水机金属盒气压计硬币"跳远"赛事猪肉的浮沉塑胶块的浮沉模拟演示连通器原理模拟演示马德堡半球实验模拟瓶子吸气球的现象，观察大气浮力的疗效通过水银、玻璃管等模拟托里拆利实验模拟活塞式抽水机工作过程模拟金属盒气压计构造模拟口吹硬币跳围栏实验模拟猪肉在盐水的浮沉过程，了解压强的大小和哪些诱因有关模拟不同质量的塑胶块在液体中的浮沉以及受力情况探究实验探究实验依据中学数学教学需求，共提供探究实验39个，其中每位探究实验包括实验指导、实验仪器、实验探究、实验方案。
实验指导提供实验的重难点讲解及实验注意事项等。实验仪器对实验中所涉及的仪器进行展示，并提供主要用途、使用方式及注意事实验方案提供探究实验任务剖析、探究活动设计、学习成果评价方式等。实验探究67.68.金属箔能浮在海面上吗功的原理金属箔能浮在海面上吗？功的原理69.72.影响扩散快慢的诱因分子间作用做功改变物体内能70.扩散现象实验71.影响扩散快慢的诱因通过改变金属箔形状来模拟金属箔的浮沉通过杠杆、滑轮等模拟演示功的原模拟演示滚摆能量转化的过程通过盛有甲烷的空气玻璃瓶来模拟演示扩散现象通过热水、热水、墨水来模拟演示影响扩散快慢的诱因分子间斥力通过铅柱模拟演示分子间斥力73.做功改变物体内能74.热机热机原理75.通过压缩引火仪、打气筒、玻璃瓶模拟演示做功改变物体内能通过试管、水、酒精灯模拟演示热能转化成机械能模拟核裂变的过程76.裂变内燃机的四个冲程裂变内燃机的四个冲程模拟演示内燃机的四个冲程以动漫方式为使用者提供虚拟实验操作环境。使用者可以依据探究活动的须要自主操作仪器与装置，每位实验步骤提供必要的操作说明。按照探究活动的须要。配备必要的原理讲解和拓展应用模拟。探究实验列表软件名称功能探究声是如何形成的声如何从发声的物体传播到远处探究音调与什