虚拟化学实验设计论文提纲

论文题目：基于具身认知理论的化学虚拟实验系统设计与开发

摘要：随着教育信息化的蓬勃发展,虚拟实验已经成为有效的实验教学手段。虚拟实验不仅能够使实验方式打破时空的限制,而且能够规避真实实验中产生的安全问题。为使虚拟实验发挥出更大的教学效益,更好的满足实验教学的要求,本文将具身认知理论应用于虚拟实验的设计与开发中。近年来具身认知理论作为认知心理学的重要研究领域受到越来越多学者的广泛关注,它强调人身体在认知过程中发挥着重要作用,以环境中具体身体构造和身体活动为基础。教育学与心理学界持续关注认知过程的发生与学习效率的提升等方面问题。基于此,本文从具身认知理论角度出发,依托虚拟现实技术,进行了基于具身认知理论的化学虚拟实验系统设计与开发研究。（1）本文首先对研究相关的国内外现状进行分析,界定关键理论及概念,梳理具身认知、以学为主教学设计过程模式等理论,进而提出具身认知发生所需要素,并将其对应于虚拟实验系统设计要素中,形成理论对实践的指导。（2）归纳总结虚拟实验系统设计原则,提出基于具身认知理论的化学虚拟实验系统的设计流程,并总结虚拟实验系统学习过程模式。系统以化学实验为学习内容,利用Unity3D、3ds max等软件开发一款基于具身认知理论的化学虚拟实验系统,学生可以利用该系统进行具身性的操作训练。（3）最后将系统进行修改、完善并投入使用。研究选取某校高二学生为实验对象,并通过实验与问卷调查的形式对使用效果进行反馈与总结。分析系统使用后的样本数据,得出该系统在实际应用中具有一定的积极作用。可以看出本文所提出基于具身认知理论的化学虚拟实验系统的设计流程有较好的实践意义。本研究将具身认知理论融入虚拟实验的设计与开发中,阐述了系统设计原则与开发流程框架,并提出了系统的学习过程模式。将开发出来的系统应用于实际中,丰富了具身认知与虚拟实验教育应用的理论层次,并提供实践参考价值。

关键词：具身认知;虚拟实验;Unity3D;设计流程

学科专业：教育技术学

摘要

ABSTRACT

创新点摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景与研究问题

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究问题

1.2 研究目的及意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 虚拟实验国内外研究现状

1.3.2 具身认知理论国内外研究现状

1.3.3 对已有研究的总结反思

1.4 研究思路与研究方法

1.4.1 研究思路

1.4.2 研究方法

1.5 本文组织结构

第二章 概念界定及相关理论研究

2.1 概念界定

2.1.1 虚拟实验

2.1.2 虚拟实验类型及特点

2.2 相关理论基础

2.2.1 具身认知理论

2.2.2 教学设计理论

2.2.3 活动理论

2.3 本章小结

第三章 基于具身认知理论的化学虚拟实验系统设计

3.1 具身认知视域下虚拟实验系统要素分析

3.1.1 具身认知发生要素

3.1.2 基于具身认知理论的虚拟实验系统设计要素

3.2 基于具身认知理论的化学虚拟实验系统设计原则

3.2.1 内容匹配性原则

3.2.2 多通道整合原则

3.2.3 可操作性原则

3.2.4 活动的情境化原则

3.2.5 开放性原则

3.2.6 艺术性与科学性相统一原则

3.3 基于具身认知理论的化学虚拟实验系统设计流程

3.3.1 开发流程组成要素

3.3.2 学习过程模式

3.4 本章小结

第四章 基于具身认知理论的化学虚拟实验系统开发

4.1 化学虚拟实验系统前期分析

4.1.1 学情分析

4.1.2 学习内容分析

4.1.3 学习者特征分析

4.1.4 学习目标分析

4.2 化学虚拟实验系统设计

4.2.1 系统功能模块设计

4.2.2 虚拟实验内容设计

4.2.3 虚拟实验交互设计

4.3 化学虚拟实验系统功能实现

4.3.1 化学虚拟实验系统结构

4.3.2 系统开发工具选择

4.3.3 功能模块实现

4.4 本章小结

第五章 化学虚拟实验系统使用分析

5.1 虚拟实验系统实施设计

5.2 虚拟实验系统实施过程

5.3 虚拟实验系统实验效果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

附录 I《化学虚拟实验系统》学生调查问卷

附录 II 教师访谈提纲

致谢