导　　师： 朱思铭

学科专业： G0104

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 中山大学

摘　　要： 中学物理实验软件作为教育软件的一个重要组成部分,自计算机辅助教学发展至今,已出现了各种类型的中学物理实验的软件或课件,但绝大部分都只是单个实验,内容固定不变,既没有学科的连贯性,而且各自的侧重点不同,使用及操作方法也有很大差别,因此很少教师、学生去使用它们.为此我们提出设计开发以可创建的实体单元为基础的通用仿真物理实验平台(MPEP)来解决这些问题.文中详细讲述了根据MPEP系统的具体性能要求,在MPEP系统设计过程中,如何运用面向对象方法进行系统设计:针对中学物理中实验的具体要求,对各种复杂、分散的内容进行分类整理与综合,并通过抽象得出一系列相关的类,对这些类如何处理以实现MPEP系统的灵活性.与此同时,还深入探讨了ERICH GAMMA博士总结的设计模式,吸取了其中的精神,在设计MPEP总体结构时根据系统特点,融合了抽象工厂模式和工厂方法模式的思路,构造出一个适合该软件系统的总体结构设计模式,使得在这个设计模式使用后,系统在实现灵活性的基础上还具有了较高的可复用性,并提高了后期开发的效率.另外,还运用状态模式优化系统的基本图形类,以解决系统维护和扩充方面可能出现的问题.另外,文章还探讨了在MPEP系统实现阶段设计并使用的几个关键、有一定技巧性的设计和算法,如:如何对一系列相关类进行派生和多态性处理,以实现设计模式从而达到软件复用的效果;物体在屏幕上的显示、整体和部分运动的处理以及相互接触的计算与算法;实验报告和刻度通用性的结构设计与实现过程等.最后给出了几个可在MPEP系统上实现的具有代表性的中学物理实验实例.MPEP系统的提出和开发十分具有挑战性.在己完成系统总体及详细设计的基础上,现已实现了系统的关键、核心部分基础平台和从其派生出的力学(动力学)子平台,并能在其上实现部分中学物理实验.今后在完成余下部分的基础上,继续对系统进行优化完善,进一步丰富系统的内容.

关 键 词： 面向对象 中学物理实验 软件复用 设计模式 平台

分 类 号： [G434 TP317]

领　　域： [文化科学] [文化科学] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]