可视化技术在教育中运用

随着科学技术的发展,人们的日常生产生活、科学实验、产业发展产生了大量的数据。由于人类处理数据的能力局限,大量的数据无法得到理解。可视化技术利用人类的眼-脑系统特点,将人类处理图形信息的能力运用到数据处理中,通过形象表示方法帮助人们理解抽象的数据信息,达到直接、高效的信息处理效果。从可视化技术的提出发展到现在,它的作用已经渗透到我们生活中的各个方面,医学、生物学、地质勘探学、航天航空科学等都已经广泛的运用可视化技术来解决实际的问题。可视化技术的重要性同时也被世界广大教育学家认可,教育学者在不断研究和发展可视化教育方法。本论文在可视化技术的基础上,以教育学原则、心理学原则和美学原则为理论基础,探讨了可视化技术在教育中的应用。其中考虑到了梅里尔首要教学原理对教学设计的指导性,同时还涉及到了计算机焦虑对可视化教学设计的影响。论文最后通过先容本人介入的北京师范大学信息科学与技术学院的可视化教育项目,将可视化教育具体化。高中物理可视化教学是由软件工程实验室合作开发的针对高中物理教学的虚拟实验室系统。该系统利用三维建模将虚拟现实技术引入到物理实验教学中,并通过虚拟现实显示系统实现虚拟周游,让学生身临其境的感受到物理实验的趣味性,从中学习到有用的知识。另一个计算机图形学可视化教学系统是由虚拟现实与可视化技术实验室设计的远程教学系统。其特点是在电子教材中插入动态演示,实现了计算机图形学教学的概念可视化和计算过程可视化,以达到良好的教学效果。最后,对全文进行了总结,并针对目前的工作提出了可能继续研究的方向。【关键词】：可视化技术虚拟现实可视化教育虚拟实验室计算机图形学
【论文提纲】：摘要3-4ABSTRACT4-81绪论8-141.1研究背景8-91.2国内外研究现状分析9-111.2.1教育中的可视化技术9-101.2.2虚拟现实技术在教育中的应用10-111.3选题意义11-121.4论文安排12-142可视化技术简介14-282.1可视化技术的发展14-222.1.1可视化技术的起步142.1.2科学计算可视化14-172.1.3信息可视化17-182.1.4虚拟现实技术18-212.1.5基于VRML的可视化技术21-222.2可视化技术的应用22-242.3虚拟现实显示系统先容24-272.3.1系统结构先容25-262.3.2几何校正与边沿融合262.3.3分布绘制26-272.4本章小结27-283可视化教学设计原则28-403.1教育学原则28-333.1.1课件设计教育学原则28-303.1.2梅里尔首要教学原理30-323.1.3计算机焦虑对设计原则的影响32-333.2心理学原则33-353.3美学原则35-373.3.1基本美学知识353.3.2可视化教材设计赏析35-373.4本章小结37-404物理教学可视化研究40-504.1物理教学可视化的意义40-414.2物理教学可视化系统设计41-444.2.1教学界面设计41-424.2.2可视化教学系统结构设计42-434.2.3可视化教学课件设计43-444.3可视化教学动画示例44-474.4本章小结47-505计算机图形学可视化教学设计与实现50-725.1计算机图形学先容50-515.2计算机图形学教学研究51-535.2.1课程内容的实施和技巧51-525.2.2实验实践的实施和技巧525.2.3可视化教学研究52-535.3曲线曲面可视化教学设计53-615.3.1曲线曲面知识点概括53-555.3.2可视化教学课件设计实例55-615.4图形变换可视化教学设计61-655.4.1图形变换基础知识61-635.4.2可视化教学设计实例63-655.5实体表示可视化教学设计65-675.5.1实体表示基础知识65-665.5.2八叉树表示法可视化教学设计66-675.6光栅图形学可视化教学设计67-685.7真实感显示可视化教学设计68-715.7.1真实感显示基础知识68-705.7.2纹理映射可视化教学实例70-715.8本章小结71-726总结及展望72-746.1论文工作总结726.2未来工作展望72-747参考文献74-78致谢78-80作者攻读学位期间发表的学术论文80