導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.彈性元件的虛擬模型根據(jù)導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)，電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變之間的關(guān)系。為了獲得電橋輸出與載荷的關(guān)系，需要構(gòu)建彈性元件的數(shù)學(xué)模型。電阻式傳感器的彈性元件結(jié)構(gòu)有圓筒式、柱環(huán)式、懸梁式和輪輻式四種基本類型，各種不同的結(jié)構(gòu)型式的彈性元件應(yīng)變?chǔ)排c載荷F的關(guān)系如下所示。（1）柱筒式彈性元件其中E為彈性模量，A為橫截面積。（2）柱環(huán)式彈性元件其中R0為內(nèi)環(huán)半徑，b為柱環(huán)寬度，h為柱環(huán)厚度，E為彈性模量。（3）懸梁式彈性元件其中l(wèi)為有效長(zhǎng)度，b為懸梁寬度，h為懸梁厚度，E為彈性模量。（4）輪輻式彈性元件其中b為輪輻條厚度，h為輪輻條寬度，G為剪切模量。將四種彈性元件類型設(shè)計(jì)在一個(gè)子VI中，通過(guò)操作“彈性元件類型”下拉列表進(jìn)行選擇。

2.虛擬電橋模型電橋是目前常用的電阻式傳感器測(cè)量電路，整個(gè)電橋電路由四個(gè)橋臂組成，當(dāng)橋臂接入應(yīng)變電阻時(shí)則成為應(yīng)變電橋。當(dāng)有一個(gè)臂被接入應(yīng)變電阻時(shí)，被稱為單臂電橋；兩個(gè)臂被接入應(yīng)變電阻時(shí)則為雙臂電橋（也稱半橋）；四個(gè)臂均被接入應(yīng)變電阻時(shí)則稱為全橋。在橋路中均未接入應(yīng)變電阻時(shí)。

3.電阻屬性和接橋方式設(shè)計(jì)前面板（如圖1所示）上電橋部分的電阻屬性分為固定電阻、應(yīng)變電阻和平衡電阻三種，應(yīng)變電阻的貼片方式分為受拉應(yīng)力和受壓應(yīng)力。（1）電阻屬性。圖1中的電阻R1的屬性只有兩種：應(yīng)變電阻和固定電阻。該屬性通過(guò)操作“R1”設(shè)置開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。若R1為應(yīng)變電阻屬性，其阻值會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的ΔR1以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR1t。電阻R2的屬性與R1相同。通過(guò)操作“R2”設(shè)置開(kāi)關(guān)可以選擇R2的屬性。若R2作為應(yīng)變電阻，則會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的ΔR2以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR2t。若操作“差動(dòng)設(shè)置”開(kāi)關(guān)，則可使R2的受力方式為受壓應(yīng)力，從而會(huì)隨載荷F的增減而產(chǎn)生相應(yīng)的-ΔR2以及因溫度變化產(chǎn)生的ΔR2t。R3，R4需要參與調(diào)平電路的設(shè)計(jì)，因此接線也會(huì)相對(duì)復(fù)雜。通過(guò)操作“R3”和“R4”設(shè)置開(kāi)關(guān)對(duì)該電阻進(jìn)行屬性操作。圖中出現(xiàn)的Rr顯示框?yàn)檎{(diào)零電路中的R5的右半部分與R6串聯(lián)然后再與R3并聯(lián)后的阻值。Rl顯示框?yàn)镽5的左半部分與R6串聯(lián)后再與R4并聯(lián)后的阻值。（2）接橋方式的設(shè)計(jì)。虛擬前面板上的電橋工作方式分別為：不工作、單臂工作，半橋工作和全電橋工作方式四大類型。對(duì)于半橋和全橋方式，其中應(yīng)變片又分為差動(dòng)和非差動(dòng)兩種布片方式。不工作方式指的是R1，R2，R3和R4都設(shè)置成固定電阻。該方式無(wú)論怎樣施加外力，輸出始終為零。單臂工作時(shí)將R1設(shè)置為應(yīng)變電阻，R2、R3、R4設(shè)置為固定電阻。此時(shí)，按“R1”按鈕，“R1”按鈕變綠，圖中應(yīng)變電阻R1如果顯示向上的箭頭，表明該應(yīng)變電阻受拉應(yīng)力，對(duì)應(yīng)電阻值增大；如果應(yīng)變電阻R1顯示向下的箭頭，表明該應(yīng)變電阻受壓應(yīng)力，對(duì)應(yīng)電阻值減小。半橋非差動(dòng)工作時(shí)，R1、R2設(shè)置為應(yīng)變電阻，R3、R4設(shè)置為固定電阻。按下“R1”、“R2”兩個(gè)按鈕，兩者均變綠表示接入工作臂，同時(shí)電阻R1、R2上的箭頭方向一致，表示應(yīng)變片受到相同性質(zhì)的應(yīng)力，此時(shí)電橋輸出基本為零。半橋差動(dòng)工作時(shí)，R1、R2設(shè)置為應(yīng)變電阻，R3、R4設(shè)置為固定電阻。按下“R1”、“R2”兩個(gè)按鈕，兩者均變綠表示接入工作臂，同時(shí)電阻R1顯示向上箭頭，R2顯示向下的箭頭，表示對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。全橋非差動(dòng)工作時(shí)R1、R2、R3、R4屬性均為應(yīng)變電阻，此時(shí)，按下“R1”、“R2”、“R3”、“R4”按鈕，均變?yōu)榫G色。四個(gè)電阻上的箭頭方向一致，表明四個(gè)電阻受相同性質(zhì)的應(yīng)力，此時(shí)電橋輸出基本為零。全橋差動(dòng)工作時(shí)，“R1”、“R3”電阻箭頭向上，表示受拉應(yīng)力；“R2”“R4”箭頭向下，表示受壓應(yīng)力。

4.溫度誤差計(jì)算及補(bǔ)償在討論應(yīng)變計(jì)的工作特性時(shí)通常是以溫度恒定為前提的，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，工作溫度可能會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致應(yīng)變電阻的阻值發(fā)生變化。設(shè)工作溫度變化為Δt℃，則由此引起粘貼在試件上的應(yīng)變電阻的相對(duì)變化為。將公式（11）代入公式（7）-（10），即可以計(jì)算出溫度變化時(shí)的電橋輸出，該輸出即為溫度誤差。單臂工作時(shí)，采用補(bǔ)償塊法進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償，該方法利用兩塊參數(shù)相同的應(yīng)變計(jì)R1、R2，R1貼于試件上并接入工作臂，R2貼于與試件材料相同溫度環(huán)境的補(bǔ)償塊上，但該補(bǔ)償塊不參與機(jī)械應(yīng)變，同時(shí)接入電橋相鄰臂作為補(bǔ)償臂。當(dāng)接通電源并施加負(fù)載時(shí)，補(bǔ)償臂產(chǎn)生的熱輸出與工作臂產(chǎn)生的熱輸出相同，則可達(dá)到溫度誤差補(bǔ)償?shù)哪康摹?duì)于半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)工作方式，根據(jù)公式（10）的和差特性即能進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償。5.非線性誤差計(jì)算及補(bǔ)償公式（10）是對(duì)公式（9）進(jìn)行線性化后的輸出。對(duì)于單臂工作時(shí)，非線性誤差可以通過(guò)在電路中加入補(bǔ)償臂（該臂不受外加應(yīng)力作用）。對(duì)于半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)工作方式，不需要外接補(bǔ)償電路，因?yàn)椴顒?dòng)工作方式具有很好的非線性補(bǔ)償作用。

二、虛擬操作面板的設(shè)計(jì)

用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)虛擬儀器，用戶能“量身定制”儀器的操作面板。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)真實(shí)的電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)電路接線圖作為虛擬儀器的操作面板，能直觀地闡述電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)原理及操作方式，虛擬面板如圖1所示，主要包括虛擬彈性元件選擇、應(yīng)變電阻布片方式選擇、電橋接法選擇、電橋調(diào)零模塊、差動(dòng)放大模塊、直流電源模塊。此外前面板還包括電阻、外力、溫度的賦值等。

三、遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)的演示步驟

電阻式傳感器實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程操作分別由DataSocket技術(shù)與Web網(wǎng)絡(luò)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。DataSocket技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的結(jié)合使虛擬儀器的遠(yuǎn)程控制成為可能，可在若干計(jì)算機(jī)上對(duì)傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作及數(shù)據(jù)處理。這為傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)的互動(dòng)教學(xué)提升了便捷性。電阻式傳感器虛擬實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程操作過(guò)程如下：第一步，打開(kāi)服務(wù)器網(wǎng)頁(yè)。第二步，輸入R1、R2、R3、R4的阻值。第三步，選擇彈性元件類型。第四步，設(shè)置接橋和布片方式。第五步，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。第六步，調(diào)節(jié)調(diào)零電位計(jì)，直至電橋近似達(dá)到初始平衡狀態(tài)。第七步，點(diǎn)擊“施力F”按鈕。第八步，查看客戶端網(wǎng)頁(yè)，查看電橋輸出曲線。第十步，點(diǎn)擊服務(wù)器面板中的“復(fù)位鍵”，使所有選項(xiàng)、開(kāi)關(guān)及輸入數(shù)據(jù)均清零和初始化。第十一步，關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。

四、結(jié)束語(yǔ)

篇2

[關(guān)鍵詞]人體解剖學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力 臨床應(yīng)用

一、研究背景

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生鞏固和深化理論知識(shí)的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生基本技能、發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問(wèn)題能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新和臨床思維能力的重要途徑。目前，我國(guó)大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校的人體解剖學(xué)主要有《系統(tǒng)解剖學(xué)》和《局部解剖學(xué)》兩門課程組成，實(shí)驗(yàn)課基本上還是按課程孤立設(shè)置，學(xué)生按照編好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，由教師指導(dǎo)下的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生都是在“接受性學(xué)習(xí)”，缺乏“自主探究學(xué)習(xí)”，整個(gè)實(shí)驗(yàn)缺乏系統(tǒng)性、全面性以及創(chuàng)新性。因此，通過(guò)對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)定位、教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的臨床應(yīng)用能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)有著非常重要的意義。

二、教學(xué)模式的改革

我校五年制醫(yī)學(xué)專業(yè)采用系統(tǒng)解剖學(xué)和局部解剖學(xué)分別在大一下學(xué)期和大二上學(xué)期完成的模式，我們初步嘗試將原有的《系統(tǒng)解剖學(xué)》和局《部解剖學(xué)》實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，在前期系統(tǒng)解剖學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，由教師根據(jù)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)和教學(xué)安排，分不同層次、由淺入深提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生自主選擇綜合性設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、確定實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)、經(jīng)老師審核后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判斷、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)論文的新模式。通過(guò)一系列的有系統(tǒng)、有計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生達(dá)到由理論知識(shí)到實(shí)踐操作，再由實(shí)踐操作到創(chuàng)新和臨床思維能力的不斷由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。在時(shí)間安排上，課內(nèi)課外并重，充分利用學(xué)生的課余時(shí)間，要求學(xué)生在課余時(shí)間完成部分標(biāo)本制作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另外，在基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)局部解剖學(xué)的部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，改變?cè)瓉?lái)的實(shí)驗(yàn)依托理論的模式，要求學(xué)生根據(jù)臨床手術(shù)操作中遇到的問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)，在尸體和標(biāo)本上進(jìn)行模擬手術(shù)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)局部解剖學(xué)知識(shí)的理解。同時(shí)將現(xiàn)有的課堂教學(xué)、課外專題講座、課程實(shí)驗(yàn)、課外第二課堂等實(shí)踐形式向課外科技創(chuàng)新、科研訓(xùn)練（student research train，SRT）、大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽、新苗計(jì)劃等活動(dòng)延伸，不斷豐富課內(nèi)外一體化自主研學(xué)平臺(tái)的內(nèi)涵，使學(xué)生盡可能多的學(xué)做合一，擴(kuò)大學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)踐的內(nèi)容，有效的啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。推進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展和全面發(fā)展。人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是要構(gòu)建教與學(xué)為一體、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)為一體、課內(nèi)與課外教學(xué)為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

三、教學(xué)內(nèi)容改革

對(duì)現(xiàn)有的《系統(tǒng)解剖學(xué)》和《局部解剖學(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革，結(jié)合教學(xué)大綱和高等教育教學(xué)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱改革的需求，按照分層式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式；增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；增加實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放性，綜合性、設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的思維方式，對(duì)人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)行了改革。

1.拓展基礎(chǔ)理論知識(shí)、基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)層

在系統(tǒng)學(xué)習(xí)解剖學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，穿插講解對(duì)尸體解剖的一般方法、解剖器械和操作方法、基本解剖方法、標(biāo)本防腐固定法、血管灌注技術(shù)、淋巴管灌注方法等實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。課堂并以學(xué)術(shù)講座的形式向?qū)W生講解解剖學(xué)科學(xué)研究方法，文獻(xiàn)綜述撰寫，布置學(xué)生查閱文獻(xiàn)，撰寫文獻(xiàn)綜述。使學(xué)生掌握解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法與基本技能，熟悉常用儀器的操作，培養(yǎng)學(xué)生觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果及整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。

2.以臨床應(yīng)用為導(dǎo)向的解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

將系統(tǒng)解剖學(xué)和局部解剖學(xué)內(nèi)容相互穿插并與臨床及其他相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科結(jié)合起來(lái)。將實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容分為骨學(xué)、節(jié)學(xué)、下肢、上肢、頭頸部、脊柱區(qū)、胸部、腹部、盆部與會(huì)陰、感官、中樞神經(jīng)系統(tǒng)十一部分。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，每一章節(jié)（如上肢、軀干、頭頸部等）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束都由教師進(jìn)行15min的結(jié)合臨床案例的前言和總結(jié)的講座，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到解剖學(xué)在臨床醫(yī)學(xué)中的重要性及其如何與臨床結(jié)合。以頸部為例，我們通過(guò)和臨床醫(yī)師及其他相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的教師一起討論，把頸部的內(nèi)容提煉成以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）簡(jiǎn)述頸動(dòng)脈鞘內(nèi)結(jié)構(gòu)的排列關(guān)系；（2）甲狀腺切除術(shù)時(shí)，從皮膚切口到暴露甲狀腺依次有哪些層次結(jié)構(gòu)，術(shù)中需特別注意對(duì)哪些重要結(jié)構(gòu)的處理，為什么？（3）氣管切開(kāi)術(shù)選擇何部位，到達(dá)氣管要經(jīng)過(guò)哪些層次結(jié)構(gòu)？（4）左、右喉返神經(jīng)的來(lái)源和走向有何不同？（5）頸部皮神經(jīng)的分支分布有何特點(diǎn)？頸部局部麻醉宜選在何處？（6）頸內(nèi)靜脈和鎖骨下靜脈有何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要毗鄰，對(duì)深靜脈穿刺有何影響？上課時(shí)先由帶教教師介紹甲狀腺次全切除術(shù)手術(shù)步驟、手術(shù)中應(yīng)注意事項(xiàng)，并發(fā)癥及其處理措施，然后將問(wèn)題一一列出。

3.以創(chuàng)新為導(dǎo)向的解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

該部分實(shí)驗(yàn)分為設(shè)計(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課外研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)兩類。設(shè)計(jì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)由教師提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生獨(dú)立實(shí)施過(guò)程，教師全程指導(dǎo)、啟發(fā)和評(píng)價(jià)，使學(xué)生從科研選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果分析、文獻(xiàn)查閱、論文撰寫、報(bào)告與答辯等各個(gè)環(huán)節(jié)得到一次全面的創(chuàng)新能力和方法的訓(xùn)練。比如教師結(jié)合某些知識(shí)點(diǎn)或關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，提供一些與臨床聯(lián)系較緊密且學(xué)生感興趣的題目作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以供學(xué)生選擇，讓學(xué)生在第一、第二階段已掌握的理論和的技能的基礎(chǔ)上自主完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)完成情況提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)作品或?qū)W術(shù)論文。

課外研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)主要形式為：給定有關(guān)題目；各種大學(xué)生科技活動(dòng)；學(xué)生直接參與教師科研子課題等項(xiàng)目。讓學(xué)生通過(guò)課外科技創(chuàng)新活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和臨床思維意識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、交流溝通能力和責(zé)任感。

四、教學(xué)方法與手段的改革

1.以學(xué)生為中心，實(shí)現(xiàn)自主實(shí)踐為主的教學(xué)模式。將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書修改為由淺入深、由驗(yàn)證、綜合再到設(shè)計(jì)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。學(xué)生通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)掌握基本實(shí)驗(yàn)操作方法，學(xué)會(huì)正確查找資料，設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)，正確記錄觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步作出判斷、推理的能力；正確的通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、書籍、工具書及其他信息源信息已解決臨床應(yīng)用中的問(wèn)題的能力。同時(shí)借鑒借鑒PBL（problem based learning）改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度安排臨床病例討論課，提供相應(yīng)的病例設(shè)計(jì)問(wèn)題和相關(guān)的參考書籍書目，讓學(xué)生圍繞病例，通過(guò)書籍雜志和網(wǎng)絡(luò)、用解剖學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。

2.運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)及先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。對(duì)臨床應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題如常見(jiàn)病的手術(shù)治療采用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)、虛擬人、醫(yī)學(xué)仿真技術(shù)等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)信息技術(shù)手段，結(jié)合學(xué)校的BB平臺(tái)、已經(jīng)建好的人體解剖學(xué)PBL教學(xué)平臺(tái)和人體形態(tài)學(xué)數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)，把虛擬實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)踐問(wèn)題想結(jié)合起來(lái)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新和臨床應(yīng)用接軌，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，刺激學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。將尸體上的實(shí)際操作和虛擬仿真、現(xiàn)場(chǎng)授課和多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程互動(dòng)和掌上智能式平板虛擬有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分利用網(wǎng)絡(luò)、教學(xué)平臺(tái)及各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)的臨床應(yīng)用性和常見(jiàn)手術(shù)操作的前瞻性，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)的臨床思維方法與創(chuàng)新能力的結(jié)合。同時(shí)讓學(xué)生了解先進(jìn)的手術(shù)操作技術(shù)及其應(yīng)用，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能和科研能力。

3.課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。在開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生可以在自己支配的時(shí)間內(nèi)從事提前設(shè)計(jì)的，教師審核通過(guò)的實(shí)驗(yàn)，也可以完成課外的實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為中心，自主設(shè)計(jì)制作的人體解剖學(xué)標(biāo)本制作大賽。開(kāi)展“解剖學(xué)實(shí)踐大賽”，學(xué)生根據(jù)自己興趣，自愿參加，自由組合，設(shè)計(jì)方案，擬定操作步驟和程序，在教師和實(shí)驗(yàn)師指導(dǎo)下，完善方案，獨(dú)立完成解剖學(xué)標(biāo)本制作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如學(xué)生制作闌尾炎手術(shù)的解剖學(xué)入路。

4.運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法。實(shí)驗(yàn)成績(jī)采取平時(shí)成績(jī)同實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)論文相結(jié)合的做法。鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中有創(chuàng)新。（1）實(shí)驗(yàn)報(bào)告為平時(shí)成績(jī)，主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理、分析、總結(jié)能力。此部分成績(jī)約占總成績(jī)的30%；（2）以實(shí)驗(yàn)考試、考核成績(jī)反映學(xué)生對(duì)人體解剖學(xué)的基本理論、基本技能的掌握（考試、考核的內(nèi)容除解剖、觀察標(biāo)本外，還應(yīng)包括X光片、螺旋CT圖片閱讀及相關(guān)臨床病例分析、討論等）。此部分成績(jī)約占40%；（3）學(xué)生設(shè)計(jì)方案及實(shí)施考核，主要考察學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)思維方式與實(shí)踐能力。教師根據(jù)學(xué)生查閱文獻(xiàn)情況、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施情況、以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力和科研論文撰寫情況綜合評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)，此部分成績(jī)占30%。

五、結(jié)語(yǔ)

人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是醫(yī)學(xué)院校學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與臨床課程橋梁的重要組成部分，是人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是學(xué)生鞏固和深化醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)技能、發(fā)現(xiàn)和解決臨床應(yīng)用問(wèn)題能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的重要途徑。因此我們非常重視實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等多方面進(jìn)行改革，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)人才培養(yǎng)的總體要求，不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。

篇3

【關(guān)鍵詞】趣味性;虛擬實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì);層次;情境

【中圖分類號(hào)】G40―057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097(2009)10―0134―04

一 引言

從目前虛擬實(shí)驗(yàn)的研究來(lái)看,多數(shù)局限在研究虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)、虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)以及虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式等問(wèn)題上,而對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)如何與學(xué)習(xí)者建立情感上的交流,從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的求知欲望等問(wèn)題上,關(guān)注的較少,這也正是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一。例如中學(xué)物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握電學(xué)的基本元器件和連接方法,互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)大多可以實(shí)現(xiàn)元器件的識(shí)別和繪制電路圖這些基本功能,然而這些虛擬實(shí)驗(yàn)僅僅是對(duì)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn),并沒(méi)有創(chuàng)設(shè)與之相關(guān)的情境和任務(wù),缺乏與學(xué)習(xí)者的情感交流,在交互行為上也較為復(fù)雜,導(dǎo)致了學(xué)習(xí)者對(duì)該類虛擬實(shí)驗(yàn)不感興趣、沒(méi)有好奇心,很容易產(chǎn)生厭煩、急躁和排斥情緒,學(xué)習(xí)效果大打折扣。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò):“興趣是最好的老師”。興趣是求知的巨大動(dòng)力、發(fā)明創(chuàng)造的源泉。對(duì)于正處于學(xué)習(xí)厭倦期的青少年來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)興趣對(duì)他們知識(shí)的掌握、能力的發(fā)展乃至才能的形成都有巨大影響。因此,虛擬實(shí)驗(yàn)如何能更有趣味性、更能激發(fā)學(xué)習(xí)者的求知欲望是非常值得研究的,構(gòu)建這類虛擬實(shí)驗(yàn)即“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

二 “趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)層次

“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)創(chuàng)設(shè)虛擬情境,優(yōu)化學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的外部條件,能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣,但還要保證學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中全身心投入、避免產(chǎn)生厭煩情緒。“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)從情感、表現(xiàn)和行為三個(gè)層次把握(如圖1),每一個(gè)層次在虛擬實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的作用不同,每一層次也需要不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格。

1 情感層次――結(jié)合實(shí)際問(wèn)題創(chuàng)設(shè)虛擬情境的設(shè)計(jì)

情境教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中,教師有目的地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的生動(dòng)具體的場(chǎng)景,以引起學(xué)生一定的態(tài)度體驗(yàn),從而達(dá)到對(duì)教材的深入理解和熟練把握。“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)借鑒了情境教學(xué)的理念,將教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容同實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái),創(chuàng)設(shè)能引起學(xué)生態(tài)度體驗(yàn)的虛擬情境。對(duì)于實(shí)際問(wèn)題,學(xué)生看得見(jiàn),摸得著,有的親身經(jīng)歷過(guò),當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到這些問(wèn)題時(shí),他們都躍躍欲試,想學(xué)以致用。結(jié)合實(shí)際問(wèn)題創(chuàng)設(shè)虛擬情境,學(xué)生置身其中,身臨其境,觸景生情,能激發(fā)學(xué)生的情感體驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,使學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),學(xué)生由旁觀者變?yōu)閰⑴c者,發(fā)揮了學(xué)生的最大潛能。此外,在創(chuàng)設(shè)的情境中,要體現(xiàn)具有一定挑戰(zhàn)性的任務(wù),根據(jù)學(xué)生完成任務(wù)的情況,給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰,有助于提高學(xué)習(xí)的內(nèi)在吸引力,使學(xué)習(xí)更有意義。

2 表現(xiàn)層次――恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體元素的界面設(shè)計(jì)

多媒體技術(shù)對(duì)教育的發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用,并逐步影響著教學(xué)手段、教學(xué)方式的變化和教學(xué)觀念的更新?！叭の缎浴碧摂M實(shí)驗(yàn)不僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬,更是在創(chuàng)設(shè)一個(gè)有益于激發(fā)學(xué)生興趣和探究欲望,并引起學(xué)生思維和想象的環(huán)境。這種環(huán)境的創(chuàng)設(shè)離不開(kāi)多媒體元素,一方面多媒體元素形象鮮明,畫面逼真,形象直觀,可以真實(shí)的再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的景物,很容易將學(xué)習(xí)者帶入情境中,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生興趣,有利于學(xué)習(xí)活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行;另一方面將圖片、聲音、視頻等多媒體元素加入到“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中來(lái),對(duì)學(xué)生的感官起到一定得刺激作用,使枯燥的學(xué)習(xí)變得生動(dòng)活潑。

在“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用多媒體元素要恰如其分,必須注意“度”的問(wèn)題。例如有些虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者會(huì)在角落里放一個(gè)活潑生動(dòng)的小動(dòng)物,這雖然可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣,但同時(shí)也分散了學(xué)生的注意力,很容易產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中的多媒體元素要和主題息息相關(guān),慎重選擇,合理運(yùn)用。

3 行為層次――操作簡(jiǎn)捷、適時(shí)準(zhǔn)確的交互設(shè)計(jì)

心理學(xué)研究表明:人的認(rèn)知心理雖然有求新求變的特點(diǎn),但在完成具體任務(wù)時(shí)卻要求越簡(jiǎn)單越好,即認(rèn)知負(fù)荷越輕越好[1]。“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)在提高中小學(xué)生的學(xué)習(xí)效果方面更為明顯,由于他們的計(jì)算機(jī)水平、思維能力有限,根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論,對(duì)于控制虛擬物體的設(shè)計(jì)方面,要在能體現(xiàn)真實(shí)行為的前提下,控制方式越簡(jiǎn)捷越好,過(guò)于復(fù)雜的控制方式往往會(huì)增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)載,從而降低學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)甚至放棄學(xué)習(xí)。而且,對(duì)于學(xué)習(xí)者容易出現(xiàn)疑問(wèn)、錯(cuò)誤的地方和學(xué)習(xí)結(jié)果要給予適時(shí)準(zhǔn)確的提示和反饋,適時(shí)、準(zhǔn)確、人性化的提示和反饋信息能對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行鼓勵(lì)和引導(dǎo),提高其學(xué)習(xí)的自信心并激發(fā)其進(jìn)一步學(xué)習(xí)的欲望。

三 “趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程

按照“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)層次,同時(shí)借鑒電腦游戲故事情節(jié)、環(huán)境設(shè)置和角色控制三個(gè)要素及教育性原則,將“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)分為教學(xué)分析、情境創(chuàng)設(shè)、界面設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)和測(cè)試五個(gè)環(huán)節(jié),這五個(gè)環(huán)節(jié)相互影響,層層遞進(jìn),逐步細(xì)化,其中情境創(chuàng)設(shè)、界面設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)同“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)層次相互照應(yīng),是構(gòu)建“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵(如圖2)。下面結(jié)合“認(rèn)識(shí)人民幣”虛擬實(shí)驗(yàn)來(lái)具體分析“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程、實(shí)現(xiàn)方法以及注意事項(xiàng)。

1 教學(xué)分析

為了保證“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的教育性和科學(xué)性,首先要運(yùn)用教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論進(jìn)行需求分析、教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)目標(biāo)分析和學(xué)習(xí)者分析,明確構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)的必要性、所要解決的問(wèn)題及達(dá)到的程度。

“認(rèn)識(shí)人民幣”是小學(xué)一年級(jí)數(shù)學(xué)課本中的教學(xué)內(nèi)容。小學(xué)生的好奇心強(qiáng)、自制力差、思維水平較低,對(duì)學(xué)習(xí)有一定的厭煩心理。“認(rèn)識(shí)人民幣”這一教學(xué)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)者初步的生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)人民幣進(jìn)行的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在講授該教學(xué)內(nèi)容時(shí)存在兩個(gè)問(wèn)題:①學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高、注意力不集中;②部分學(xué)生雖能掌握“一元=10角,一角=10分”這一知識(shí)點(diǎn),但對(duì)換畢、取幣、購(gòu)物等問(wèn)題始終模糊不清。針對(duì)這些問(wèn)題有必要開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn),以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),進(jìn)而更好的掌握“認(rèn)識(shí)人民幣”這一知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用。

2 情境創(chuàng)設(shè)

德國(guó)教育家第斯多惠說(shuō):“教育的藝術(shù)不在于傳播的本領(lǐng),而在于激勵(lì)、喚醒和鼓舞”。教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)正是激勵(lì)、喚醒和鼓舞學(xué)生的一種教學(xué)手段。在“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境應(yīng)遵循以下原則:①真實(shí)性:所設(shè)情境必須符合學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律,注重聯(lián)系學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活,不能盲目創(chuàng)設(shè)。②形象性:形象的、具體的、感性的情境能有效的激發(fā)和刺激學(xué)生的想象和聯(lián)想。③任務(wù)性:所創(chuàng)設(shè)情境需體現(xiàn)一定的任務(wù),這樣學(xué)習(xí)者的注意力容易穩(wěn)定下來(lái),也愿意圍繞這一任務(wù)展開(kāi)思考。

“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是將人的學(xué)習(xí)與虛擬環(huán)境相統(tǒng)一、將抽象的知識(shí)和生動(dòng)的情境相結(jié)合。結(jié)合教學(xué)分析,將“認(rèn)識(shí)人民幣”的教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)知識(shí)和模擬購(gòu)物兩個(gè)模塊(如圖3)。

基礎(chǔ)知識(shí)模塊包括識(shí)幣、換畢和取幣三個(gè)基本知識(shí)點(diǎn),模擬購(gòu)物模塊用于創(chuàng)設(shè)“購(gòu)買物品”的情境。學(xué)習(xí)者在完成基礎(chǔ)知識(shí)后,進(jìn)入購(gòu)物模塊,對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行鞏固、提高和應(yīng)用。購(gòu)物模塊的設(shè)計(jì)具體分為情節(jié)、挑戰(zhàn)和幫助三個(gè)部分:

(1) 情節(jié):在“虛擬商店”中設(shè)置了食品、動(dòng)物和用品三類商品,教師(即實(shí)驗(yàn)說(shuō)明)要求學(xué)生到虛擬商店購(gòu)買若干種物品,并說(shuō)明相應(yīng)的懲罰與獎(jiǎng)勵(lì)措施。

(2) 挑戰(zhàn):在模擬購(gòu)物模塊中設(shè)置了生命值和時(shí)間,隨著時(shí)間的推移生命值逐漸降低,當(dāng)生命值為零或時(shí)間耗盡時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)退出該模塊。學(xué)習(xí)者若正確購(gòu)買所選物品,回饋一定的生命值,并隨機(jī)獎(jiǎng)勵(lì)玩具、鮮花等,反之,則懲罰臭雞蛋或炸彈,根據(jù)學(xué)習(xí)者獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰所獲得的分?jǐn)?shù),進(jìn)行英雄榜排名。學(xué)習(xí)者可以通過(guò)“查看成績(jī)”模塊查看排名情況。

(3) 幫助:為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)方面的支持與幫助。學(xué)習(xí)者在虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中遇到困難時(shí),如不知某個(gè)物品該付多少錢,通過(guò)尋求幫助系統(tǒng)會(huì)給出正確的答案,每個(gè)學(xué)習(xí)者共有三次使用幫助的機(jī)會(huì)。

人都有力求成功的天性,在創(chuàng)設(shè)了這樣的情境后,以任務(wù)和排名為誘因,一方面激發(fā)了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,另一方面也有利于學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解,順利的實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的遷移和應(yīng)用。學(xué)習(xí)者在娛樂(lè)的同時(shí),也收獲了知識(shí)。

3 界面設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)者與虛擬實(shí)驗(yàn)的一切操作都是通過(guò)界面進(jìn)行的,界面設(shè)計(jì)的好壞直接影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)的界面設(shè)計(jì)包括風(fēng)格和布局兩方面,風(fēng)格是指虛擬實(shí)驗(yàn)的整體形象給學(xué)習(xí)者的綜合感受,包括虛擬實(shí)驗(yàn)的色彩、字體、標(biāo)志等諸多內(nèi)容;布局是指虛擬實(shí)驗(yàn)的分塊結(jié)構(gòu),功能元素的尺寸位置,涉及的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)、標(biāo)題、導(dǎo)航等。風(fēng)格獨(dú)特、美觀大方的界面會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)產(chǎn)生激勵(lì)作用,否則,就會(huì)使學(xué)習(xí)者感到單調(diào)、乏味。“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用對(duì)象主要是中小學(xué)生,其風(fēng)格應(yīng)體現(xiàn)學(xué)科特性與卡通風(fēng)格,一般以暖色調(diào)為主,布局要注意盡量避免界面元素過(guò)于復(fù)雜,遵循合理、清晰、簡(jiǎn)捷、層次分明的原則,讓學(xué)習(xí)者在使用時(shí)有一個(gè)愉快的心情?！罢J(rèn)識(shí)人民幣”趣味性虛擬實(shí)驗(yàn)的界面設(shè)計(jì)如圖4所示,實(shí)驗(yàn)的整體風(fēng)格為暖色調(diào),根據(jù)不同的場(chǎng)景選擇不同的色彩合理搭配,根據(jù)不同情況靈活運(yùn)用文字、符號(hào)、聲音、圖片、動(dòng)畫等多媒體信息,從視聽(tīng)方面加大對(duì)學(xué)習(xí)者的刺激,給學(xué)習(xí)者帶來(lái)享受,促進(jìn)其對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和掌握。實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)航包括實(shí)驗(yàn)說(shuō)明、基礎(chǔ)知識(shí)、模擬購(gòu)物、查看成績(jī)、幫助文檔和退出程序幾個(gè)模塊,模擬購(gòu)物模塊具體又分為商店頁(yè)面、付款頁(yè)面、購(gòu)買成功或失敗頁(yè)面三個(gè)小部分,整體清晰直觀、簡(jiǎn)便易用。

4 交互設(shè)計(jì)

在“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中,交互不僅是學(xué)習(xí)者同虛擬實(shí)驗(yàn)之間的信息交流,也是虛擬情境展開(kāi)的手段?！叭の缎浴碧摂M實(shí)驗(yàn)中的交互設(shè)計(jì)包括控制虛擬物體和呈現(xiàn)提示與反饋信息兩個(gè)方面:

(1) 虛擬物體的控制

虛擬物體的控制是指學(xué)習(xí)者操作虛擬物體的方式?！叭の缎浴碧摂M實(shí)驗(yàn)控制物體的方式有多種,如鍵盤、鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鼠標(biāo)雙擊、鼠標(biāo)滑過(guò)、鼠標(biāo)拖動(dòng)、鼠標(biāo)右鍵等。采樣哪種控制方式,應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)、功能、創(chuàng)設(shè)的情境以及技術(shù)實(shí)現(xiàn),遵循方便、易懂、合理的原則,要盡量與真實(shí)實(shí)驗(yàn)控制方式相近或有明顯的操作提示。鼠標(biāo)操作能實(shí)現(xiàn)的盡量不使用鍵盤,鼠標(biāo)點(diǎn)擊能實(shí)現(xiàn)的不用雙擊,而且對(duì)于同一類物體要采用相同的控制方式,如控制物體A采用鼠標(biāo)拖動(dòng)的方式,控制同類物體B也要采用這種方式,否則二者的操作行為不一致,很容易使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生混亂、不適應(yīng)。在“認(rèn)識(shí)人民幣”趣味性虛擬實(shí)驗(yàn)中,選擇虛擬物體的行為采用了鼠標(biāo)滑過(guò)和點(diǎn)擊兩種方式,當(dāng)鼠標(biāo)滑時(shí)虛擬物體變大并呈現(xiàn)價(jià)錢和名稱信息(圖5A),當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊后,進(jìn)入購(gòu)買頁(yè)面,可以進(jìn)行付款操作;對(duì)付款的操作采用鼠標(biāo)拖動(dòng)的方式,學(xué)習(xí)者將錢幣從位置A拖動(dòng)到位置B時(shí),即可完成操作,采用這種方式簡(jiǎn)便、實(shí)用,可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)載(圖5B)。

(2) 提示和反饋信息的呈現(xiàn)

提示和反饋信息是虛擬實(shí)驗(yàn)的主要構(gòu)成元素。提示信息出現(xiàn)在操作動(dòng)作之前,用以對(duì)學(xué)習(xí)者未來(lái)的操作進(jìn)行引導(dǎo);反饋信息出現(xiàn)在操作動(dòng)作之后,用以對(duì)當(dāng)前操作的確定或?qū)﹀e(cuò)誤予以糾正,讓學(xué)習(xí)者及時(shí)了解自身狀況[2]。在“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)中,主要是針對(duì)重難點(diǎn)、學(xué)習(xí)結(jié)果以及學(xué)習(xí)者可能出現(xiàn)疑問(wèn)的地方提供適當(dāng)?shù)奶崾竞头答?。運(yùn)用提示和反饋信息必須及時(shí)準(zhǔn)確,能夠給學(xué)習(xí)者針對(duì)性的指導(dǎo),任何的滯后和延時(shí)都會(huì)給學(xué)習(xí)者帶來(lái)思維中斷、興趣轉(zhuǎn)移甚至是厭煩心理的產(chǎn)生;此外提示和反饋信息盡量要人性化,語(yǔ)言要有感彩,盡量以鼓勵(lì)性的語(yǔ)言來(lái)調(diào)控學(xué)習(xí)者的情緒、注意力等,從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者保持最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)。在“認(rèn)識(shí)人民幣”趣味性虛擬實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)學(xué)習(xí)者選擇物品或付款之后,系統(tǒng)都會(huì)給出提示信息,以便學(xué)習(xí)者確認(rèn)或取消操作;在付款操作之后,若學(xué)習(xí)者所付金額和物品價(jià)格相等,系統(tǒng)給出購(gòu)買成功反饋并獎(jiǎng)勵(lì)鮮花或玩具,對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行鼓勵(lì),見(jiàn)圖5(C);若學(xué)習(xí)者所付金額和物品價(jià)格不等,系統(tǒng)給出購(gòu)買失敗的反饋,并告知二者的差距,以便學(xué)習(xí)者及時(shí)糾正自己的錯(cuò)誤。

5 測(cè)試與

測(cè)試是指在“趣味性”虛擬實(shí)驗(yàn)完成后進(jìn)行的整體功能、性能、穩(wěn)定性的調(diào)試和優(yōu)化,如不同場(chǎng)景之間色彩搭配、交互和鏈接的可用性、是否存在斷點(diǎn)等問(wèn)題。是將整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)程序打包,以便在服務(wù)器或單機(jī)上運(yùn)行,可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的格式,本文開(kāi)發(fā)的“認(rèn)識(shí)人民幣”趣味性虛擬實(shí)驗(yàn)最終為HTML格式。

四 結(jié)語(yǔ)

學(xué)習(xí)興趣是保證教學(xué)有效性最重要的因素之一?！叭の缎浴碧摂M實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮了多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),以激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣、提高學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)為主線,將實(shí)際問(wèn)題和教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合,創(chuàng)設(shè)虛擬情境,界面設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)圍繞虛擬情境展開(kāi),給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)愉快、輕松、和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境,有利于學(xué)習(xí)者深入理解教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)習(xí)變得更有意義。

參考文獻(xiàn)

篇4

1對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院2005級(jí)預(yù)防、管理專業(yè)本科生。將所有同學(xué)分為2組,其中實(shí)驗(yàn)班33人,對(duì)照班24人。

1.2研究方法

1.2.1教學(xué)改革的實(shí)施基礎(chǔ)理論教學(xué)時(shí)數(shù)為50學(xué)時(shí),同一老師,同一授課方式,從而保證2個(gè)班的同學(xué)所學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論知識(shí)是完全一樣的。在分組的實(shí)驗(yàn)課上,對(duì)照班采用傳統(tǒng)的做題練習(xí),并結(jié)合理論知識(shí)講授。實(shí)驗(yàn)班則以公開(kāi)發(fā)表的科研論文作為案例,采用案例講授,根據(jù)對(duì)論文中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)分析方法的討論,來(lái)提高學(xué)生解決科研工作中實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.2.2考核本學(xué)期授課結(jié)束后,由教師統(tǒng)一命題,對(duì)試驗(yàn)班和對(duì)照班的學(xué)生進(jìn)行包括衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用2個(gè)方面的考核,以檢測(cè)學(xué)習(xí)效果。試卷由教研室全體教師進(jìn)行集體評(píng)閱。

1.2.3統(tǒng)計(jì)分析對(duì)數(shù)據(jù)采用“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表達(dá),組間比較采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)。所有統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用SPSS19.0實(shí)現(xiàn)。

2結(jié)果

(1)試驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)考試成績(jī)無(wú)明顯差異(t=0.25,P＝0.8056),表明“案例”教學(xué)模式的教學(xué)法并不影響學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握,見(jiàn)表1。

(2)試驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)生在統(tǒng)計(jì)應(yīng)用能力測(cè)試方面有明顯差異(t=2.84,P＝0.0064),表明應(yīng)用“案例”教學(xué)模式,在培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論,解決實(shí)際數(shù)據(jù)分析問(wèn)題方面優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式,見(jiàn)表2。

3討論

3.1案例教學(xué)提高了學(xué)生的實(shí)際數(shù)據(jù)分析能力

研究結(jié)果顯示,盡管案例教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)法在對(duì)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)、重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握上沒(méi)有明顯區(qū)別(P＝0.8056),但案例教學(xué)即實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在靈活運(yùn)用所掌握的統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的能力明顯強(qiáng)于對(duì)照班。因此,在實(shí)踐性較強(qiáng)的衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中采用案例教學(xué)是切實(shí)可行的,有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維方式和數(shù)據(jù)分析技巧,提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

3.2案例教學(xué)提高了學(xué)生自學(xué)的能力

傳統(tǒng)教學(xué)法使學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位,教師只重視將知識(shí)灌注給學(xué)生,忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。而案例教學(xué)則是以學(xué)生為中心,在案例的討論中使學(xué)生能夠自覺(jué)地獲取知識(shí),以解決遇到的問(wèn)題,提高學(xué)生的自學(xué)能力。針對(duì)科研實(shí)例的討論可以促進(jìn)學(xué)生不斷地思考,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用,大大提高了自學(xué)的能力。逐漸認(rèn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)其實(shí)是很實(shí)用、很有趣的一門課程[3]。

3.3案例討論提高學(xué)生正確選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析方法的能力

針對(duì)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)學(xué)方法被誤用、濫用現(xiàn)象嚴(yán)重的現(xiàn)狀,尤其表現(xiàn)在醫(yī)學(xué)期刊中統(tǒng)計(jì)分析錯(cuò)誤較多的現(xiàn)狀,這都是傳統(tǒng)教學(xué)模式造成的結(jié)果。本次實(shí)驗(yàn)班在進(jìn)行案例討論的過(guò)程中,亦發(fā)現(xiàn)眾多的期刊論文中存在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或統(tǒng)計(jì)方法錯(cuò)誤的情況,針對(duì)這些具體問(wèn)題著重進(jìn)行了討論。從公開(kāi)發(fā)表的醫(yī)學(xué)論文中的各種錯(cuò)誤實(shí)例進(jìn)行討論,使學(xué)生“虛擬地”置身于科研第一線,使學(xué)生感受了一個(gè)個(gè)活生生的科研實(shí)例,由于所討論的內(nèi)容均來(lái)自于實(shí)際科研工作,可以激發(fā)起學(xué)生積極思考與討論的熱情,通過(guò)個(gè)人分析和與他人討論或辨析,對(duì)問(wèn)題可以有比較全面、準(zhǔn)確的理解并找出解決問(wèn)題的基本途徑和方法,培養(yǎng)了學(xué)生合理選擇統(tǒng)計(jì)方法的能力[4]。從而可減少學(xué)生在未來(lái)從事實(shí)際科研工作中應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率,增強(qiáng)處理各種實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.4案例教學(xué)在實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題

篇5

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn)室 云計(jì)算 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

1 現(xiàn)有虛擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)

虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念最初由麻省理工學(xué)院提出，發(fā)展至今，已經(jīng)擴(kuò)展到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分。在國(guó)外，虛擬實(shí)驗(yàn)已成功的應(yīng)用于解剖教學(xué)、放射治療定位、具有危險(xiǎn)性的人體實(shí)驗(yàn)、化學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等等。國(guó)內(nèi)各專業(yè)教學(xué)系統(tǒng)和虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也逐漸增多。以我校為例，目前很多課程擁有自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、模擬醫(yī)院信息管理、模擬藥店、虛擬生化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等。

各種各樣的虛擬實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)應(yīng)用和管理方面的問(wèn)題也逐漸凸顯。主要體現(xiàn)在以下方面。從服務(wù)器端的情況看，服務(wù)器數(shù)量雖多，但差異大，硬件配置性能相差很大，有些托管在網(wǎng)絡(luò)中心，有些由專業(yè)系部自己管理，資源較為分散且利用率低。從客戶端的情況看，機(jī)房大多通過(guò)傳統(tǒng)保護(hù)卡更新維護(hù)，日常管理維護(hù)工作量較大，不能滿足快速變化的教學(xué)需求和實(shí)驗(yàn)要求。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身來(lái)看，高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)資源的要求有著顯著的時(shí)間密集性和資源一致性的特點(diǎn)。在上課時(shí)間，大量學(xué)生統(tǒng)一訪問(wèn)和使用，而在沒(méi)有課程的時(shí)候，教學(xué)資源又是大量閑置，造成高峰資源不足和低峰資源浪費(fèi)的雙重矛盾。

云計(jì)算技術(shù)是解決這些問(wèn)題的一個(gè)可行方案，云計(jì)算將分散的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源集中起來(lái)，虛擬化成資源池，按需動(dòng)態(tài)的為用戶提供所需的資源，具有資源節(jié)約、服務(wù)能力強(qiáng)、資源動(dòng)態(tài)化和使用動(dòng)態(tài)化等方面的優(yōu)勢(shì)。

本文針對(duì)醫(yī)學(xué)院校虛擬實(shí)驗(yàn)的軟硬件要求，結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，搭建了統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)，達(dá)到合理分配資源，提高資源利用率，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)管理的靈活性，快速響應(yīng)教學(xué)的變化。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體架構(gòu)

我們構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是在云計(jì)算提供的服務(wù)基礎(chǔ)上，增加用戶層，工作過(guò)程是學(xué)生通過(guò)瀏覽器，連接到Web服務(wù)器，按照不同的學(xué)科，將不同實(shí)驗(yàn)構(gòu)件進(jìn)行組合，進(jìn)入不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建并完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的Web服務(wù)器連接組成一個(gè)內(nèi)網(wǎng)，運(yùn)行web服務(wù)、實(shí)驗(yàn)所需的各種軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)。Web服務(wù)負(fù)責(zé)管理實(shí)驗(yàn)流程，響應(yīng)客戶端請(qǐng)求，控制實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)功能，從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、設(shè)備等信息，將操作日志和實(shí)驗(yàn)結(jié)果保存于數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中存有各科實(shí)驗(yàn)的參考資料，包括實(shí)驗(yàn)教材、指導(dǎo)書、參考代碼、視頻教程、動(dòng)畫等?？蛻舳酥恍枰胀≒C機(jī)，通過(guò)瀏覽器登陸即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)整體框架如圖1所示。

通過(guò)云計(jì)算提供的服務(wù)，可以在一臺(tái)物理機(jī)上部署多臺(tái)虛擬機(jī)，也可以在虛擬機(jī)上配置各種系統(tǒng)環(huán)境，安裝不同的服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，而不用面對(duì)物理機(jī)一臺(tái)臺(tái)進(jìn)行環(huán)境的搭建。

3 平臺(tái)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與構(gòu)建

3.1 集智云桌面管理系統(tǒng)的部署

集智桌面云管理系統(tǒng)（ADS）利用虛擬技術(shù)和PAAS、SAAS技術(shù)，通過(guò)校園網(wǎng)將分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合統(tǒng)一，通過(guò)一臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)幾百臺(tái)電腦終端的管理集中化、部署智能化和更新維護(hù)自動(dòng)化。

ADS系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)組，每組管理多個(gè)客戶端。因此，我們?cè)趹?yīng)用中，根據(jù)不同機(jī)房、不同硬件配置、不同軟件環(huán)境、不同的虛擬實(shí)驗(yàn)用途、不同的專業(yè)課程要求等對(duì)各種類型的計(jì)算機(jī)采用分組管理策略。在磁盤管理中，ADS允許在服務(wù)器上為每個(gè)組創(chuàng)建一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的虛擬磁盤。在該虛擬磁盤上進(jìn)行“分區(qū)規(guī)劃、系統(tǒng)配置、還原方式、使用者行為管理策略”等創(chuàng)建一個(gè)磁盤模版。在進(jìn)行部署時(shí)，我們直接將該模版復(fù)制到客戶端本地硬盤，并在虛擬磁盤上設(shè)置該磁盤的管理策略，進(jìn)行磁盤剩余空間的調(diào)配。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部署時(shí)，客戶端的系統(tǒng)部署與維護(hù)在后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行，一切都在客戶端正常使用中完成，無(wú)須停機(jī)停課進(jìn)行系統(tǒng)部署維護(hù)，因而可以大幅度提升機(jī)房的日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率。

3.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)網(wǎng)站

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用B/S模式，客戶端通過(guò)瀏覽器登陸網(wǎng)站，進(jìn)入相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，完成實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)站的主要功能模塊包括用戶管理、虛擬實(shí)驗(yàn)室管理、虛擬實(shí)驗(yàn)管理及在線交流協(xié)作等。

網(wǎng)站允許用戶通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器端的實(shí)驗(yàn)程序，服務(wù)器端接受瀏覽器端發(fā)送的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求，分析和處理實(shí)驗(yàn)參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算模擬將結(jié)果返回。有些課程的虛擬實(shí)驗(yàn)為了呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互，每一步命令執(zhí)行都需要更新顯示，這增加了網(wǎng)絡(luò)的通信量，易導(dǎo)致過(guò)載。如果服務(wù)器只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)檢索，計(jì)算和可視化都在瀏覽器端實(shí)現(xiàn)，易造成網(wǎng)頁(yè)顯示速度太慢。因此，均衡考慮，我們將網(wǎng)站設(shè)計(jì)為在服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和處理，可視化和交互在瀏覽器端完成，通過(guò)JavaScript腳本等實(shí)現(xiàn)。

3.3 用戶單點(diǎn)登錄

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用統(tǒng)一的用戶認(rèn)證機(jī)制，用戶在單點(diǎn)登陸后，可以平臺(tái)中無(wú)障礙的穿梭于各個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室之間。單點(diǎn)登錄的實(shí)現(xiàn)可以是以服務(wù)器為中心的單點(diǎn)登錄、以客戶端為中心的單點(diǎn)登錄或客戶/服務(wù)器模式的單點(diǎn)登錄。單點(diǎn)登錄常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制有基于經(jīng)紀(jì)人的方式、基于人的方式、基于網(wǎng)關(guān)的方式、基于令牌的方式、基于人和經(jīng)紀(jì)人的方式等。我們利用CAS開(kāi)源軟件，建立以服務(wù)器為中心的單點(diǎn)登錄模型，將用戶認(rèn)證信息存儲(chǔ)在身份認(rèn)證服務(wù)器上，該信息用于驗(yàn)證用戶身份的合法性，由服務(wù)器為應(yīng)用生成唯一不可篡改的票據(jù)。

3.4 虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及運(yùn)行

已有的虛擬實(shí)驗(yàn)，需要將其數(shù)據(jù)庫(kù)遷移，通過(guò)Web服務(wù)提供數(shù)據(jù)存取。新的虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)流程分為建模和運(yùn)行兩步。建模的主要功能是建立虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停▽?shí)驗(yàn)對(duì)象模型、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景等，學(xué)科專業(yè)性較強(qiáng)。運(yùn)行是基于預(yù)定義的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停\(yùn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)分。這一步需要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的支持。

虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的流程是：

（1）加載實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。學(xué)生登錄系統(tǒng)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)首先從虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿?shù)據(jù)庫(kù)中，加載對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。虛擬實(shí)驗(yàn)引擎根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停秩旧山缑?，展現(xiàn)給學(xué)生，并接收用戶輸入，驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)每個(gè)步驟，當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（3）結(jié)果評(píng)分。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)室，系統(tǒng)給出實(shí)驗(yàn)評(píng)分。

4 結(jié)論

虛擬化和云計(jì)算技術(shù)從一開(kāi)始就是面向應(yīng)用的。本文結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，提出了一個(gè)基于云計(jì)算的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用桌面云系統(tǒng)，將各學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室聯(lián)結(jié)起來(lái)，支持用戶通過(guò)瀏覽器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，從而使實(shí)驗(yàn)管理更為靈活高效，提高資源利用率。

參考文獻(xiàn)

[1]Yi C.Zhao，MBBSa，Gregor Kennedy，Differentiating levels of surgical experience on a virtual reality temporal bone simulator[J]. Otolaryngology-Head and Neck Surgery， 2010.11，143（5）.

[2]OlabarriagaS.D，GlatardT，De Boer， P.T，A Virtual Laboratory for Medical Image Analysis[J].Information Technology in Biomedicine， IEEE Transactions，2010.7.

[3]張宇，虛擬心臟解剖及電生理數(shù)學(xué)建模[J].浙江大學(xué)（博士學(xué)位論文），2009.4.

[4]梁亦龍，盧利平，范歡等.虛擬實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012.4，15（2）.

[5]Armbrust M，F(xiàn)ox A，Griffith R，et al.Above the Clouds：A Berkeley View of Cloud Computing[R/OL]. UCBerkeley，RAD Laboratory，2009.

篇6

一、生物化工工程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的生物化工工程教學(xué)模式以《生化工程》課本為基礎(chǔ)，仿照生物工藝流程的線性關(guān)系，主要描述從培養(yǎng)基滅菌到生物反應(yīng)器及生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)直至發(fā)酵工程下游技術(shù)。從生物工程專業(yè)整個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的學(xué)科教學(xué)大綱來(lái)看，其中的許多基礎(chǔ)理論和《微生物工程工藝原理》、《酶工程》以及《生物工程設(shè)備》等課程都有不同程度的重復(fù)。這種重復(fù)知識(shí)點(diǎn)的講授很容易讓學(xué)生產(chǎn)生輕視情緒，降低學(xué)習(xí)熱情。另外，生化工程涉及許多枯燥的公式推導(dǎo)，有時(shí)整堂課都是“公式復(fù)公式，公式何其多”，導(dǎo)致課堂氛圍枯燥，學(xué)生思想疲憊，注意力渙散，經(jīng)常無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

二、生物化工工程在生物工程專業(yè)課程體系中的位置

在整個(gè)專業(yè)課程體系中，生化工程的主要前修課程有微生物學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理以及微生物工程工藝原理，生化工程本身又對(duì)后面的酶工程、生物工廠設(shè)計(jì)等專業(yè)課的學(xué)習(xí)起到鋪墊的作用，可謂承上啟下，至關(guān)重要。

三、生物化工工程課程教學(xué)改革

根據(jù)上述的分析，筆者對(duì)生物化工工程課程改革提出了以下見(jiàn)解：

1．教學(xué)內(nèi)容的承流與革新

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻把握好教學(xué)核心問(wèn)題：注重對(duì)工程意識(shí)的強(qiáng)化，并適當(dāng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容做些調(diào)整，如弱化培養(yǎng)基滅菌的基礎(chǔ)理論講解，強(qiáng)化其中的動(dòng)力學(xué)衡算過(guò)程，將細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的基礎(chǔ)原理并于《酶工程》與《微生物工程工藝原理》課程講解，但對(duì)幾種動(dòng)力學(xué)模型的建立與應(yīng)用則應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體實(shí)例，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用的興趣和工程意識(shí)。另外，設(shè)立單獨(dú)的生物化工工程綜合實(shí)驗(yàn)l，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，切實(shí)感受到生物化工工程從物料準(zhǔn)備中間發(fā)酵控制到下游處理獲得發(fā)酵產(chǎn)品的完整過(guò)程，感受生物工程生產(chǎn)線的真實(shí)過(guò)程，使學(xué)生們能夠鞏固理論知識(shí)，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，并增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作能力，提高專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析水平，并能夠激發(fā)學(xué)生們的科研興趣，增強(qiáng)專業(yè)信心。

2．教學(xué)方法的突破與創(chuàng)新

隨著計(jì)算機(jī)及電子技術(shù)的進(jìn)步，多媒體教學(xué)已經(jīng)成為高校教育的主要方式之一，在與形形生物產(chǎn)品生物工藝聯(lián)系緊密的生物工程類課程的授課過(guò)程中，多媒體教學(xué)更是能夠發(fā)揮特長(zhǎng)，靈活的展現(xiàn)生物工程高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，為學(xué)生們的視聽(tīng)?zhēng)?lái)新體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)積極陛。充分利用多媒體的信息再現(xiàn)、信息集成、交互、虛擬等多種功能，可以在授課過(guò)程中，穿插為學(xué)生播放一些生物工藝流程以及工廠的車間場(chǎng)景的圖片；并可利用虛擬功能，虛擬工程場(chǎng)景，讓學(xué)生自主的依據(jù)工程基本原理設(shè)計(jì)布置工廠；還可以播放一些工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的視頻，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)工程化形成產(chǎn)品生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)。課堂教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為本，不要單一的僅僅采取講授的填鴨式教學(xué)，可采用問(wèn)題探究式教學(xué)，從Et常生活中的小問(wèn)題引出專業(yè)問(wèn)題，如由高壓鍋煲湯引出培養(yǎng)基滅菌，由豆豉的食用引出發(fā)酵的能量換算，努力引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究發(fā)現(xiàn)的良好習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生自發(fā)自覺(jué)的科研精神，有秩序有目的的組織教學(xué)內(nèi)容，形成問(wèn)題、選擇問(wèn)題、討論問(wèn)題、形成新的假設(shè)、實(shí)踐與論證、如何獲得結(jié)論，一步步啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的思維流動(dòng)，帶著自我探究來(lái)獲得知識(shí)。

3．完善教學(xué)評(píng)價(jià)方法，改變考核方式

篇7

摘要:分析了包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題和不足，提出了改革和創(chuàng)新的內(nèi)容和方向。其內(nèi)容包括：建設(shè)一體化多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與考核方法和創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)虛擬包裝實(shí)驗(yàn)室。

關(guān)鍵詞:包裝工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬包裝實(shí)驗(yàn)室

1引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度方面，具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)無(wú)法替代的作用。但是，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，已不能適應(yīng)新世紀(jì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都不同程度地存在著問(wèn)題[1-3]。東北林業(yè)大學(xué)包裝工程專業(yè)自2001年開(kāi)辦以來(lái)這幾年經(jīng)過(guò)多次修訂教學(xué)大綱和人才培養(yǎng)方案計(jì)劃，調(diào)整專業(yè)課程體系和課程結(jié)構(gòu)設(shè)置，逐漸適應(yīng)了新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)包裝工程專業(yè)教育體系和特色培養(yǎng)人才的要求，但像許多農(nóng)林院校一樣，我校包裝工程專業(yè)在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)方面與成立較早的包裝專業(yè)兄弟院校相比還存在許多亟待解決問(wèn)題，還有許多需要改革的因素。

2包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

包裝工程專業(yè)在理論教學(xué)基礎(chǔ)上，重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，許多課程，如包裝材料學(xué)、包裝機(jī)械、包裝工藝學(xué)、運(yùn)輸包裝、包裝測(cè)試、包裝印刷等都分別開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)幾年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題。

2.1實(shí)驗(yàn)室管理制度封閉

實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)一般依附于專業(yè)課程，學(xué)生實(shí)踐的時(shí)間和機(jī)會(huì)有限，影響了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的訓(xùn)練。

2.2實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍自身問(wèn)題

在一些新辦包裝工程的高校，由于我國(guó)包裝學(xué)科自身培養(yǎng)的博士至今寥寥無(wú)幾，所以引進(jìn)的大部分是外專業(yè)的高學(xué)歷教師。這些年青教師，從高校畢業(yè)后即進(jìn)入高校從事教學(xué)，自身對(duì)包裝的了解和理解都非常有限，包裝方面的實(shí)踐能力更是十分匱乏。由這樣的教師去指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，其效果可想而知，極易形成“大糊涂教小糊涂”的局面，更談不上“應(yīng)用型”人才的培養(yǎng)了[4]。

2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重于傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

由于包裝實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)基本都是按照相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，所以造成開(kāi)設(shè)的絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是操作型實(shí)驗(yàn)，較少開(kāi)設(shè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)或綜合型實(shí)驗(yàn)。單純以“驗(yàn)證、認(rèn)識(shí)”理論原理為準(zhǔn)則，造成學(xué)生只看現(xiàn)象，不注重本質(zhì)；只強(qiáng)調(diào)結(jié)果，不看過(guò)程的狀況；使學(xué)生難以真正完整設(shè)計(jì)或檢驗(yàn)包裝，學(xué)習(xí)處于被動(dòng)狀態(tài)[4]。

2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍普遍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式， 即形式單一而枯燥的“教師教、學(xué)生學(xué)”的模式。學(xué)生學(xué)習(xí)處于被動(dòng)狀態(tài)，只是對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單機(jī)械地模仿，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性沒(méi)有被調(diào)動(dòng)和激發(fā)，沒(méi)有達(dá)到培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的目的[5]。

3包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革舉措

為了達(dá)到高等教育的目的，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的學(xué)生，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，應(yīng)采取以下措施進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

3.1建設(shè)一體化多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

從總的包裝工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)各院校包裝專業(yè)的特點(diǎn)統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，合理選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，合并內(nèi)容重復(fù)或類似的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。按照理論課程教學(xué)計(jì)劃，構(gòu)建由淺入深包含驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)(創(chuàng)新)型實(shí)驗(yàn)的具有內(nèi)在聯(lián)系的、層次分明又形成一體化系統(tǒng)的全方位多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。其中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)理論課內(nèi)容進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，以利學(xué)生對(duì)包裝基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，如紙、軟塑包裝材料基本性能測(cè)試、包裝機(jī)械原理等。綜合性實(shí)驗(yàn)則側(cè)重于某些理論知識(shí)的綜合應(yīng)用，將相互聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)重新整合成若干項(xiàng)綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，如跌落試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)與包裝材料緩沖性能評(píng)價(jià)相結(jié)合。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求既具有綜合性又有探索性和創(chuàng)新性，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)提高。學(xué)生需在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成從文獻(xiàn)資料檢索到試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、確定，到實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果分析的全過(guò)程，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。如液晶顯示器包裝設(shè)計(jì)，包括包裝材料的選用、包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包裝性能試驗(yàn)及評(píng)價(jià)等全部由學(xué)生獨(dú)立完成[5]。

3.2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)

建議包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室成立了由9名人員組成的實(shí)驗(yàn)室管理隊(duì)伍。實(shí)驗(yàn)中心主任按一級(jí)學(xué)院規(guī)定競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)聘上崗(須具有高級(jí)職稱)。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員按我院“實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員崗位聘任實(shí)施辦法”進(jìn)行公開(kāi)招聘。中心的實(shí)驗(yàn)專職人員崗位與管理崗位結(jié)合，按照“強(qiáng)化崗位、按需設(shè)崗；淡化身份、擇優(yōu)聘任；按崗取酬、優(yōu)勞優(yōu)酬；效率優(yōu)先”和堅(jiān)持公開(kāi)、公平和公正的原則，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，合理流動(dòng)，能上能下。隨著中心使用效率的提高與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革，同時(shí)也對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員提出了更高的要求。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員應(yīng)聘上崗后，由原來(lái)只承擔(dān)1~2門實(shí)驗(yàn)課相關(guān)工作，改要面對(duì)多課程、多種不同實(shí)驗(yàn)室的工作。為了能適應(yīng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)崗位的需要，中心統(tǒng)一安排人員，杜絕一個(gè)學(xué)期都輪空工作現(xiàn)象。同時(shí)，組織實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員定向參加幾門課程的理論課學(xué)習(xí)與全程參加實(shí)驗(yàn)，并要求他們參加對(duì)口的學(xué)術(shù)講座與參加對(duì)口培訓(xùn)，培養(yǎng)他們一專多能[6]。

3.3創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與考核方法

包裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇應(yīng)以加強(qiáng)基礎(chǔ)技能、突出綜合設(shè)計(jì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力為基本原則進(jìn)行科學(xué)編排。在基本技能方面，既要強(qiáng)調(diào)必須掌握的內(nèi)容，又要根據(jù)學(xué)生的能力、志趣和特長(zhǎng)，按不同層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)有余力、在該實(shí)驗(yàn)中有志趣的學(xué)生，向更高要求和難度進(jìn)軍，讓其自我發(fā)揮并脫穎而出。在綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)及課程設(shè)置情況，安排一些綜合性強(qiáng)、實(shí)用性高、創(chuàng)造空間廣的綜合設(shè)計(jì)性題目，以培養(yǎng)和啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維[7]。

制訂新的實(shí)驗(yàn)操作考核體系，改變以往實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)按平時(shí)成績(jī)記分的辦法，以多種形式對(duì)教學(xué)總體效果進(jìn)行綜合考核評(píng)價(jià)，改革與完善學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核方法和考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)以實(shí)驗(yàn)多個(gè)環(huán)節(jié)制訂考核標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作技能、自行獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、教學(xué)實(shí)習(xí)等多方面情況綜合考核，重點(diǎn)考核動(dòng)手能力、綜合分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。即實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)綜合占25%，對(duì)全部實(shí)驗(yàn)過(guò)程、結(jié)果等進(jìn)行考核，也對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的規(guī)范性和課堂提問(wèn)進(jìn)行了考核；實(shí)驗(yàn)基本技能考核占40%，綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)占25%，實(shí)驗(yàn)課程論文和實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%[8-10]。

3.4創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)虛擬包裝實(shí)驗(yàn)室

由于包裝工程學(xué)科的特殊性，包裝工程實(shí)驗(yàn)室占地面積大，儀器設(shè)備昂貴，升級(jí)換代較快，設(shè)備生命周期內(nèi)的利用率偏低。近幾年，高校不斷擴(kuò)招，在校生人數(shù)迅速增長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)室資源日趨緊張，除了滿足學(xué)生教學(xué)需要，實(shí)驗(yàn)室還要承擔(dān)科研、對(duì)外服務(wù)等任務(wù)，常有時(shí)間沖突，給試驗(yàn)安排帶來(lái)很大的困難，所以問(wèn)題尤其嚴(yán)峻。為解決上述問(wèn)題，很多包裝界人士獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，并取得了一定效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，信息傳播速度急速增加，改變了人們生活的方方面面。包裝工業(yè)也深受影響，有許多包裝網(wǎng)站應(yīng)運(yùn)而生，而且對(duì)包裝工業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。這就意味著把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于包裝工程實(shí)驗(yàn)室，建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室成為一種趨勢(shì)，用這種方法解決包裝工程實(shí)驗(yàn)室所面臨的問(wèn)題成為一種可能。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建并設(shè)計(jì)虛擬包裝工程實(shí)驗(yàn)室，體現(xiàn)了開(kāi)放性、交互性、靈活性、共享性、高效性、自主性等原則。網(wǎng)絡(luò)虛擬包裝工程實(shí)驗(yàn)室的建立可以使在校學(xué)生對(duì)包裝實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生更加濃厚的興趣，節(jié)約了資源，有利于提高科研的效率和效果[11-12]。

4結(jié)語(yǔ)

以包裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革為主題，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革為切入點(diǎn)，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神為目標(biāo)的包裝高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革已勢(shì)在必行，這也是新時(shí)期國(guó)家、社會(huì)、時(shí)代對(duì)包裝高等教育事業(yè)的要求。本文結(jié)合本校的實(shí)際情況對(duì)包裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提出了一些建議，這些建議也許會(huì)對(duì)其他兄弟院校帶來(lái)些啟示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盧杰，周廷美，張曉帆.包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革模式探討[J].包裝工程，2008，29(10)：257-260.

[2] 李春偉， 姜雪松， 王桂英， 徐淑艷， 張群利， 陳春晟.包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(7)：252-254.

[3] 陳為旭.對(duì)包裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討[J].中國(guó)包裝工業(yè)，1995(2)：28-30.

[4] 周建偉，高德，胡紅艷，裴磊.包裝工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革初探[J]. 湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)， 2009，14(5)：139-141.

[5] 劉志剛，張新昌，盧立新.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與包裝工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)改革探索[J].無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)報(bào)，2009，8(1)：66-68.

[6] 伍國(guó)明.實(shí)驗(yàn)室體制創(chuàng)新與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25(3)：380-382.

[7] 郭興啟，朱常香.農(nóng)業(yè)院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(8)：141-144.

[8] 李海燕，趙汗青，高興海，劉訓(xùn)濤.實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(8) ：115-117.

[9] 陳為旭.對(duì)包裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討[J].中國(guó)包裝工業(yè)，1995(2) ：28-30.

[10] 王秀紅.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28(8)：835-837.

篇8

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；研究生；電氣工程

作者簡(jiǎn)介：解璞（1977-），女，河北定州人，軍械工程學(xué)院車輛與電氣工程系，副教授；趙錦成（1962-），男，陜西西安人，軍械工程學(xué)院車輛與電氣工程系，教授。（河北 石家莊 050003）

基金項(xiàng)目：本文系軍械工程學(xué)院教學(xué)研究課題（課題編號(hào)：Jxlx1382）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）25-0155-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。[1]軍械工程學(xué)院電氣工程學(xué)科針對(duì)裝備供電“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)”的軍事需求，圍繞裝備電氣系統(tǒng)中電能的發(fā)、輸、配、變、控、管、用等技術(shù)環(huán)節(jié)，以提高電氣裝備的性能和維修保障能力為目標(biāo)，研究裝備電氣工程新理論、新技術(shù)和新方法，體現(xiàn)為機(jī)械與電氣、強(qiáng)電與弱電、設(shè)備與系統(tǒng)相結(jié)合，技術(shù)內(nèi)涵有別于民用電網(wǎng)，具有明顯的軍事特色和學(xué)科特色。本學(xué)科要求研究生除需熟悉電氣工程學(xué)科的科學(xué)研究方法，具有獨(dú)立獲取新知識(shí)以及從事科學(xué)研究的能力，還應(yīng)掌握較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

研究生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是衡量研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是電氣工程學(xué)科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一。然而，相比于課堂教學(xué)和學(xué)位論文研究，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是研究生培養(yǎng)工作中亟待加強(qiáng)的環(huán)節(jié)。[2]重理論輕實(shí)踐，致使大部分研究生理論水平很高，但動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力欠缺。因此如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，打造實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，培養(yǎng)出綜合性、創(chuàng)新型人才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問(wèn)題

目前研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)得到足夠重視，導(dǎo)致很多研究生實(shí)驗(yàn)課程變成了一種形式上的教育，成為研究生用來(lái)“混學(xué)分”的課程。究其原因，目前研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下不足之處。

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置欠合理

目前大多研究生實(shí)驗(yàn)沿用本科方式，依據(jù)理論教學(xué)的需要而設(shè)置，所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)中原理性、驗(yàn)證性的基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多。由于受經(jīng)費(fèi)及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的限制，針對(duì)裝備電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、變、用等各個(gè)環(huán)節(jié)電能的測(cè)量、調(diào)節(jié)、補(bǔ)償、控制則只能部分地進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法反映電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，不同程度脫離工程實(shí)際和裝備實(shí)際。另外，與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)息息相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)數(shù)量相對(duì)較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趨簡(jiǎn)避繁，從而導(dǎo)致研究生只能進(jìn)行低水平的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，而缺乏對(duì)其創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不足

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是教師在課堂上講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、演示實(shí)驗(yàn)操作，再讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照固定實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這是一種灌輸式的教學(xué)模式，比較局限與死板。研究生大多只是忙于完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題沒(méi)能進(jìn)行獨(dú)立而深入的思考。該教學(xué)模式嚴(yán)重制約了研究生的獨(dú)立思考和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)效果。

3.實(shí)驗(yàn)資源利用率低下

目前多數(shù)院校簡(jiǎn)單地按任務(wù)目標(biāo)和所屬部門劃分實(shí)驗(yàn)室[3]，教學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本不涉及科研工作，科研實(shí)驗(yàn)室很少顧及教學(xué)，人為地將教學(xué)與科研割裂開(kāi)來(lái)，不利于實(shí)驗(yàn)室資源的充分利用。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放不夠，研究生很少有機(jī)會(huì)進(jìn)入專業(yè)性更強(qiáng)、設(shè)備更先進(jìn)的科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合性與研究性的實(shí)驗(yàn)。有些研究生導(dǎo)師會(huì)利用自己的課題經(jīng)費(fèi)購(gòu)置或研制一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但出于對(duì)設(shè)備的保護(hù)，利用率低，很少為研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)所公用。

二、研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中采取的措施

如何解決研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程存在的上述問(wèn)題，充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高電氣工程研究生的創(chuàng)新能力？本文結(jié)合筆者在研究生實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的體會(huì)，以及軍械工程學(xué)院電氣工程學(xué)科在研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出幾點(diǎn)改革措施。

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排、選擇及合理分配對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的。為此，我們根據(jù)電氣工程學(xué)科不同層次、不同研究方向的研究生，由淺入深、由點(diǎn)到面，分層次優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。目前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)科研型實(shí)驗(yàn)。

驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要用于對(duì)研究生學(xué)員的基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行培訓(xùn)。通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作方法的培訓(xùn)，提高學(xué)員動(dòng)手能力，為下一步進(jìn)入論文階段并順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，每名研究生必須完成這一階段的訓(xùn)練。

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)研究生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題及最終解決問(wèn)題的能力。讓研究生根據(jù)自己的專業(yè)研究方向設(shè)計(jì)具有綜合性、典型性、開(kāi)拓性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，由導(dǎo)師和任課教員共同指導(dǎo)學(xué)員查閱相關(guān)的參考資料，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施給以指導(dǎo)和幫助。此類實(shí)驗(yàn)既鍛煉研究生形象思維，又培養(yǎng)其邏輯思維，是促進(jìn)研究生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不斷提高的有效途徑，并可充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)研究興趣，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、分析到完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，能更好地提高研究生的創(chuàng)新科研能力。

科研型實(shí)驗(yàn)是讓研究生主動(dòng)參與到科研實(shí)際。充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，利用科研實(shí)驗(yàn)室資源和強(qiáng)大的科研隊(duì)伍，與武器裝備和科研課題接軌，將前瞻性、先進(jìn)性的科研成果融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中去，從而使研究生在進(jìn)入做論文階段之前熟悉各種專業(yè)設(shè)備并掌握現(xiàn)本學(xué)科中具有代表性的重要研究方法，了解和掌握現(xiàn)代最先進(jìn)的技術(shù)思想，達(dá)到依托科研實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的，為研究生學(xué)員到部隊(duì)任職打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革要服從服務(wù)于人才培養(yǎng)的需要。軍校研究生的培養(yǎng)，是為了適應(yīng)軍隊(duì)建設(shè)和信息化條件下作戰(zhàn)的需要，為我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)各級(jí)各類的自主創(chuàng)新人才。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化時(shí)，必須在遵循本學(xué)科發(fā)展規(guī)律的前提下，針對(duì)武器裝備建設(shè)和發(fā)展中面臨的實(shí)際問(wèn)題及研究生后續(xù)的課題，明確軍事應(yīng)用背景。

以本教研室的電氣工程碩士點(diǎn)為例，該學(xué)科針對(duì)目前我軍裝備野戰(zhàn)供電保障多采用內(nèi)燃動(dòng)力發(fā)電機(jī)供電而油料保障壓力大、戰(zhàn)場(chǎng)安全性低、制約軍事意圖實(shí)現(xiàn)等不足，為適應(yīng)裝備供電保障發(fā)展趨勢(shì)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，構(gòu)建了風(fēng)—光—柴混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)。該微型供電示范系統(tǒng)填補(bǔ)了我軍裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)保障在混合能源互補(bǔ)供電領(lǐng)域的空白，并將此科研成果應(yīng)用到研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。目前依托該平臺(tái)可開(kāi)展混合能源互補(bǔ)供電組網(wǎng)、監(jiān)控、分配、變換、防護(hù)等實(shí)驗(yàn)，使學(xué)員鞏固理論知識(shí)，了解前沿動(dòng)態(tài)，掌握實(shí)驗(yàn)方法，一方面為后續(xù)研究生學(xué)員開(kāi)展新能源發(fā)電技術(shù)、實(shí)時(shí)智能控制器、新型蓄電池及其充/放電控制技術(shù)、混合能源互補(bǔ)供電能量管理與監(jiān)控技術(shù)等方面的課題研究提供了基礎(chǔ)和保障，另一方面也使實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容更加具體化，促進(jìn)了課程教學(xué)內(nèi)容改革和創(chuàng)新。

2.豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是成為獨(dú)立從事科研工作的個(gè)體，因此研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能停留在傳統(tǒng)的教條式層面上。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革就是要本著“學(xué)員為主，教員為輔”、“學(xué)員獨(dú)立設(shè)計(jì)，教員重點(diǎn)輔導(dǎo)”的原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有必要培養(yǎng)研究生的實(shí)驗(yàn)流程自行規(guī)劃能力。比如對(duì)于驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)，只給出實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)要求，研究生則要按照自身的理解，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，甚至自行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。在與研究生課題聯(lián)系緊密的科研型實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)師應(yīng)盡量放手，讓研究生充分發(fā)揮聰明才智，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為一種探索、求知、求新的過(guò)程。

同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)貫穿于研究生培養(yǎng)的全過(guò)程，導(dǎo)師應(yīng)及時(shí)根據(jù)研究生的課題進(jìn)展情況，了解其實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題并給予指導(dǎo)或協(xié)助解決，讓研究生少走彎路，提高效率，這也是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程。通過(guò)這種研究式的實(shí)驗(yàn)，可以循序漸進(jìn)地培養(yǎng)研究生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。

3.打造實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的保障。為彌補(bǔ)實(shí)際裝備缺乏所造成的教學(xué)條件不足，利用科研資源優(yōu)勢(shì)改善研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)際裝備的依賴。我院電氣工程學(xué)科依托軍隊(duì)“2110”裝備野戰(zhàn)電力支持實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，結(jié)合裝備野戰(zhàn)供電的發(fā)展趨勢(shì)及需求，以“瞄準(zhǔn)前沿、圍繞目標(biāo)、結(jié)合裝備、強(qiáng)化特色”為發(fā)展目標(biāo)相繼搭建了軍用電站裝備綜合技術(shù)保障、野戰(zhàn)電力支持仿真、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制3個(gè)特色鮮明并互為補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

（1）電力綜合技術(shù)保障實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能培養(yǎng)電氣工程研究生在裝備野戰(zhàn)電力支持方向的理論聯(lián)系實(shí)際意識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，為電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、電氣檢測(cè)技術(shù)、供配電技術(shù)、電能質(zhì)量分析與控制等專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了實(shí)驗(yàn)條件和良好的科研背景。

（2）野戰(zhàn)電力支持仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1臺(tái)高效專業(yè)服務(wù)器和6臺(tái)臺(tái)式計(jì)算機(jī)及顯示設(shè)備和專業(yè)的電力支持仿真計(jì)算軟件組成，該仿真系統(tǒng)可彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足，提高研究進(jìn)度，降低研究費(fèi)用，具有靈活性、可重復(fù)性及安全性高的特點(diǎn)，研究生學(xué)員可在裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)建模和穩(wěn)態(tài)/暫態(tài)仿真分析計(jì)算，優(yōu)化裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的電能質(zhì)量、控制運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定性等方向開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

（3）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為開(kāi)展負(fù)荷結(jié)構(gòu)特性對(duì)電能質(zhì)量的影響研究，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載形式的典型、多樣化，兼顧了實(shí)際和科研的需要。一方面配置了小型化的電機(jī)拖動(dòng)、照明、變頻調(diào)速電機(jī)、逆變裝置等非線性、沖擊性負(fù)荷，另一方面配置了電子負(fù)載、阻感負(fù)載等以便建立極端條件下的綜合負(fù)荷模型，同時(shí)還具有國(guó)際先進(jìn)水平的交/直流電壓跌落模擬器，可模擬極端的電能質(zhì)量問(wèn)題。為研究生電能質(zhì)量專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了實(shí)驗(yàn)條件，為碩士研究生的培養(yǎng)提供了科研環(huán)境手段。

目前該實(shí)驗(yàn)室面向研究生學(xué)員全面開(kāi)放，共享及利用率較高，已能滿足野戰(zhàn)條件電能的產(chǎn)生、組網(wǎng)、分配、變換、監(jiān)控和保障等方面的科學(xué)研究，可在更高的研究層次培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力。近三年來(lái)以實(shí)驗(yàn)室為背景，先后培養(yǎng)各類研究生12名，已畢業(yè)碩士研究生8名。實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)中自主開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了部分功能，混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)培養(yǎng)研究生3名，分別實(shí)現(xiàn)了混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和鉛酸蓄電池的虛擬測(cè)試；軍用電站性能檢測(cè)與測(cè)試分系統(tǒng)培養(yǎng)研究生3名，分別開(kāi)展了軍用電站電氣參數(shù)檢測(cè)及模塊電源虛擬測(cè)試系統(tǒng)的研究；2名研究生則分別開(kāi)展軍用電站AVR檢測(cè)診斷平臺(tái)及逆變電源供電負(fù)荷適應(yīng)性研究。把實(shí)際科研用的裝置用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使研究生在課程學(xué)習(xí)中就接觸到課題了，這些設(shè)備就是下一步研究生做課題直接要用的設(shè)備，這些科研平臺(tái)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)方法都成為課題可借鑒的資料。這使研究生盡早接觸到學(xué)科發(fā)展的前沿，拓展視野，并加強(qiáng)了研究生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、結(jié)語(yǔ)

幾年來(lái)的實(shí)踐證明，加強(qiáng)對(duì)研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，一方面加深了研究生對(duì)本學(xué)科理論知識(shí)的進(jìn)一步理解和掌握，拓寬了知識(shí)面，另一方面也使他們學(xué)到了許多實(shí)驗(yàn)室工作的知識(shí)和技能，提高了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、組織教學(xué)的能力和理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，促進(jìn)了學(xué)業(yè)的進(jìn)步。研究生教育要圍繞學(xué)科特色優(yōu)勢(shì)，重視研究生扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、綜合運(yùn)用技能和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，同時(shí)還應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，打造良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的條件，進(jìn)一步提高研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，達(dá)到全面提升電氣工程研究生綜合素質(zhì)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄺溯瓊，楊定新，陶利民.開(kāi)放式研究生綜合實(shí)驗(yàn)中心的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（3）：109-111.

[2]周愛(ài)華，唐玲.電氣專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)的構(gòu)思[J].中國(guó)電力教育，2011，（33）：187-188.

[3]丁堅(jiān)勇，饒凌平.加強(qiáng)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué) 培養(yǎng)電氣工程高素質(zhì)人才[J].中國(guó)電力教育，2007，（1）：111-113.

[4]潘再平，唐益民.加強(qiáng)電力電子技術(shù)和電機(jī)控制類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002，（1）：29-30.

篇9

關(guān)鍵詞：大學(xué)教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；改革實(shí)踐

Abstract：Thisarticlediscussesthenecessityofamultifacetreformintheteachingmaterials，methods，andenvironmentofcollegephysicsexperimentsandoftheestablishmentofanewteachingsystemcommensuratewithmodernscientificdevelopments.Thesewillhelpmeetstudentsdifferentneeds，motivatetheirinitiative，andenhancetheirquality.

Keywords：collegeteaching；physicsexperiment；reformpractice

從21世紀(jì)科技發(fā)展和對(duì)人才科學(xué)素質(zhì)要求的角度考慮，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革必須建立一種適合當(dāng)代科技發(fā)展、有利于培養(yǎng)具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)的創(chuàng)造性人才的教學(xué)新體系。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)反映當(dāng)代教育思想和高科技成果，教學(xué)方法和手段應(yīng)改變過(guò)去的單一模式，建立多級(jí)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，滿足不同層次的學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究的需求，采用CAI\，Internet網(wǎng)等現(xiàn)代教學(xué)手段，改善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

中國(guó)科技大學(xué)“理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐”項(xiàng)目組，在認(rèn)真研究了我國(guó)當(dāng)前高等教育改革的趨勢(shì)以及教學(xué)方法存在的主要弊端的基礎(chǔ)上，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的改革，并取得了初步成果。

一、發(fā)展教育技術(shù)，創(chuàng)新教學(xué)模式

教育資源的缺乏是長(zhǎng)期困擾教學(xué)質(zhì)量提高的難題，也是制約教學(xué)改革深化的瓶頸。時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步對(duì)教學(xué)提出的越來(lái)越高的要求，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要一種趨向個(gè)性化的教學(xué)，需要比普通公共教學(xué)占用更多的教育技術(shù)、創(chuàng)新教育手段來(lái)解決。在這些方面，中國(guó)科技大學(xué)天文與應(yīng)用物理系進(jìn)行了多年的探索與研究，研究和開(kāi)發(fā)了一批物理教學(xué)軟件。其中，1996年他們?cè)趪?guó)際上首創(chuàng)開(kāi)發(fā)出第一套仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，1998年升級(jí)為Windows版本，其規(guī)模和虛擬技術(shù)水平得到進(jìn)一步提高和完善，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。1999年又推出了《大學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)》的Internet網(wǎng)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，在國(guó)際和國(guó)內(nèi)物理教學(xué)界產(chǎn)生了很大的影響，得到了廣泛的應(yīng)用和贊揚(yáng)。它的意義主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：(1)開(kāi)創(chuàng)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，該成果利用計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容(包括理論教學(xué))、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、操作有機(jī)融合為一體，形成了一部可操作的、活的教科書，為物理實(shí)驗(yàn)改革提供了有力的工具，同時(shí)克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課堂、課時(shí)限制的困擾，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上得到延伸；(2)為網(wǎng)絡(luò)教育最難實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)創(chuàng)了一種新的方法和途徑；(3)開(kāi)拓了CAI研究的新思路，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)CAI的發(fā)展，同時(shí)為學(xué)校開(kāi)創(chuàng)了新的教學(xué)模式。

1.實(shí)驗(yàn)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合。對(duì)有利于深化物理學(xué)概念，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)規(guī)律并對(duì)規(guī)律本質(zhì)做出解釋的典型實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仿真軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境用于教學(xué)中，將實(shí)驗(yàn)的方法引入新的概念和規(guī)律，把理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地融為一體。對(duì)一些典型的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)CAI教學(xué)軟件介紹它的應(yīng)用。

2.利用CAI軟件教學(xué)，開(kāi)設(shè)“物理思想進(jìn)化啟迪”Seminar課程。按照物理學(xué)的發(fā)展，從機(jī)械觀的興起、場(chǎng)與相對(duì)論到量子觀，針對(duì)物理概念的重大革新和在其中起過(guò)重要作用的著名實(shí)驗(yàn)為線索來(lái)探索物理學(xué)發(fā)展的規(guī)律、理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，以科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系、培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和科學(xué)素質(zhì)。

3.在提高公共物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平與質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力上，對(duì)一些難度高、操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目組采用虛擬實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程教學(xué)(在校園網(wǎng)上完成虛擬實(shí)驗(yàn))與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的二段、二段式教學(xué)模式，使學(xué)生在課堂內(nèi)獨(dú)立完成實(shí)際實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，合理配置教學(xué)資源。針對(duì)實(shí)驗(yàn)課量大質(zhì)低的狀況，在總學(xué)時(shí)不變的情況下，精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。適當(dāng)擴(kuò)大設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)安排5～8學(xué)時(shí)，大量的一般性實(shí)驗(yàn)通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。通過(guò)上述努力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。

二、以素質(zhì)教育為目標(biāo)，建立物理實(shí)驗(yàn)課程新體系

新實(shí)驗(yàn)課程的組成分為基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、科學(xué)小實(shí)驗(yàn)等，形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從接受知識(shí)到培養(yǎng)綜合能力，逐級(jí)提高的一、二、三級(jí)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程新體系。每一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)大致用一個(gè)學(xué)期的時(shí)間完成，不同的級(jí)別標(biāo)志著不同實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維水平。這樣，基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課不再是課堂教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)和驗(yàn)證，也不再是把力、電、光、近代物理等獨(dú)立學(xué)科的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單地串聯(lián)起來(lái)。使學(xué)生從較高起點(diǎn)上進(jìn)入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，逐級(jí)走向科學(xué)的高峰。

1.一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)為普及性實(shí)驗(yàn)，主要包括基本物理量的測(cè)量、基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練和基本測(cè)量方法與誤差分析等。涉及到力、熱、電、光、近代物理各個(gè)學(xué)科，適合于理、工、文、商學(xué)院各專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)和基本訓(xùn)練。

2.二、三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)逐步增加綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例及難度，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。以前由教師排好實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備好儀器、學(xué)生做現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)的做法，變?yōu)樵诮處熤笇?dǎo)下自己設(shè)計(jì)方案完成實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維和創(chuàng)造能力的目的。通過(guò)做設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從成功與失敗中受到訓(xùn)練，素質(zhì)得到提高。

3.四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)以科學(xué)小實(shí)踐方式，圍繞基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)組織若干課題，以科研方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的研究、開(kāi)發(fā)應(yīng)用能力。

在課程安排上，一級(jí)物理實(shí)驗(yàn)面向全校各學(xué)科專業(yè)學(xué)生開(kāi)課，二、三級(jí)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)理工類專業(yè)開(kāi)課，四級(jí)物理實(shí)驗(yàn)為物理類各專業(yè)學(xué)生必修課、理科非物理類各專業(yè)學(xué)生選修課。)

三、注重實(shí)物實(shí)驗(yàn)的時(shí)代性與先進(jìn)性，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

物理實(shí)驗(yàn)必須與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌，才能使現(xiàn)代科技成果滲透到傳統(tǒng)的經(jīng)典課程內(nèi)容之中，也才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如，在對(duì)全校工、商、文科學(xué)生一、二年級(jí)所開(kāi)設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)中，已涉及光譜技術(shù)、真空技術(shù)、磁共振技術(shù)、核物理技術(shù)、X光衍射的技術(shù)、光纖技術(shù)、傳感器技術(shù)、光學(xué)信息處理技術(shù)等。開(kāi)設(shè)這些項(xiàng)目是為了從物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)方法、儀器的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用等方面拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)他們的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

四、營(yíng)造創(chuàng)新人才培養(yǎng)的多元化教學(xué)環(huán)境

目前中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)類型有公共必修實(shí)驗(yàn)、選修實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)等。

1.利用現(xiàn)代教育技術(shù)開(kāi)設(shè)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)”

自開(kāi)設(shè)遠(yuǎn)程網(wǎng)上物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以來(lái)，學(xué)生利用校園或Internet網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，便于學(xué)生充分地學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。通過(guò)開(kāi)設(shè)網(wǎng)上虛擬物理實(shí)驗(yàn)選修課，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間在任何地點(diǎn)自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)，這滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

2.開(kāi)設(shè)開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室

在每級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)設(shè)開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室，它不僅在時(shí)間上對(duì)學(xué)生開(kāi)放，而且在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上也對(duì)學(xué)生開(kāi)放。近兩年開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目有：擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用研究、電學(xué)儀器的設(shè)計(jì)與制作、光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)與制作、波的特性研究、教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等。在開(kāi)放服務(wù)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可利用實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備自己設(shè)立題目，教師只是指導(dǎo)和審核學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案與題目，最后學(xué)生以小論文的形式在Seminar課中上臺(tái)宣講，討論和總結(jié)成功和失敗的原因、自己的創(chuàng)新點(diǎn)等。

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【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡(luò)；課堂教學(xué)；自主學(xué)習(xí)

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為我們提供了前所未有的機(jī)會(huì)和發(fā)展?jié)摿?。培養(yǎng)具有信息時(shí)代生存和發(fā)展能力的人也成為新的教育目標(biāo)。要做到與時(shí)俱進(jìn)，則要求教育工作者不斷的更新教的觀念和方法，改革學(xué)的環(huán)境和工具，采取新的教育手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的教育理念、方法和手段已嚴(yán)重束縛了學(xué)生的發(fā)展，表現(xiàn)出與現(xiàn)代教育要求的分歧。而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為教學(xué)提供了豐富的信息資源和先進(jìn)的教學(xué)手段，為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中處于一種積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，其自主性、合作性和創(chuàng)造性得到最好的開(kāi)發(fā)。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)我談?wù)劸W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生物教學(xué)的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

一、網(wǎng)絡(luò)為生物教學(xué)提供了豐富的素材

從生物教學(xué)內(nèi)容來(lái)看生物主要從微觀和宏觀兩個(gè)方向來(lái)闡述生物的生命活動(dòng)規(guī)律；從生物種類來(lái)看則主要講述動(dòng)、植物和微生物的生命活動(dòng)規(guī)律。很多的內(nèi)容單靠詳實(shí)的語(yǔ)言、幾幅掛圖、幾個(gè)靜態(tài)的模型是很難表達(dá)的。學(xué)生反映生物內(nèi)容抽象而枯燥，學(xué)習(xí)興趣低。如何讓這些內(nèi)容變得具體、直觀、生動(dòng)有趣呢？這就要求有豐富的、高質(zhì)量的素材來(lái)展示這些內(nèi)容，創(chuàng)造內(nèi)容的情境，激活學(xué)生的思維。豐富的網(wǎng)絡(luò)信息資源為生物教學(xué)帶來(lái)了形式多樣的、圖文并茂的、聲色俱全的素材。如：文本資料、圖片、聲音、視頻和動(dòng)畫等。只要我們打開(kāi)電腦，點(diǎn)擊相關(guān)網(wǎng)站，鍵入關(guān)鍵詞，瞬息之間就有來(lái)自不同網(wǎng)站提供的信息置于眼前。例如講解細(xì)胞時(shí)，只要在收索引擎中輸入細(xì)胞兩個(gè)字，按回車鍵，幾秒鐘后關(guān)于細(xì)胞的文字資料、圖片、動(dòng)畫等信息就出現(xiàn)在屏幕上。豐富的素材拓寬了學(xué)生的視野，豐富了教學(xué)的內(nèi)容。使微觀的、抽象的內(nèi)容宏觀化、具體化。大大的降低了教學(xué)的難度，使學(xué)生易于掌握。

二、網(wǎng)絡(luò)為生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了虛擬的實(shí)驗(yàn)空間

生物是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，很多的教學(xué)內(nèi)容離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的興趣、觀察能力、科學(xué)的思維和動(dòng)手能力有重要的影響。但實(shí)際生活中很多的實(shí)驗(yàn)受到設(shè)備、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)隱藏的危險(xiǎn)性等條件的制約而不能完成，很多的理論因缺乏實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)而顯得蒼白、空洞。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為我們生物實(shí)驗(yàn)提供了一項(xiàng)強(qiáng)大的功能――虛擬現(xiàn)實(shí)。它是由多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)相結(jié)合而生成的一種交互式環(huán)境。例如：利用三維動(dòng)畫模擬細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)過(guò)程。使生物教學(xué)化難為易，化繁為簡(jiǎn)學(xué)生易于接受，樂(lè)于接受，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

三、網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)提供了舞臺(tái)

傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師是知識(shí)的傳播者，是演講者。學(xué)生往往是被動(dòng)的聽(tīng)，是聽(tīng)眾。書本是學(xué)生學(xué)習(xí)的世界；而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)新模式，教師是課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)者，學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和組織者。學(xué)生由被動(dòng)的接受變?yōu)橹鲃?dòng)意義的建構(gòu)者。世界成為學(xué)生學(xué)習(xí)的書本。很多的知識(shí)是學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)收集信息，通過(guò)信息處理和加工以后獲得的。例如：在學(xué)習(xí)“生態(tài)系統(tǒng)”時(shí)，通過(guò)布置學(xué)生上網(wǎng)收尋有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的資料，然后讓學(xué)生歸納總結(jié)并進(jìn)行交流。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)不僅獲得不同生態(tài)系統(tǒng)的文字資料和圖片，還獲得與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的知識(shí)如：目前生態(tài)系統(tǒng)的狀況，遭到哪些因素的破壞，政府或有關(guān)部門采取哪些措施，如何改進(jìn)等等。極大的豐富了學(xué)生的知識(shí)面，無(wú)形中還對(duì)學(xué)生進(jìn)行了思想教育。

另外對(duì)同一課的教學(xué)可針對(duì)發(fā)展不同的學(xué)生進(jìn)行分層次教學(xué)，讓所有的學(xué)生都參與到學(xué)習(xí)中并各有所得。例如：對(duì)基礎(chǔ)較弱的學(xué)生或?qū)W習(xí)有困難的學(xué)生注重知識(shí)的趣味性；對(duì)于基礎(chǔ)一般的學(xué)生注重完成教學(xué)目標(biāo)；對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生注重知識(shí)的延伸。教師通過(guò)把課題內(nèi)容設(shè)計(jì)成不同層次的子課題讓學(xué)生自主選擇、自主探究、并自主完成預(yù)期目標(biāo)。教師則進(jìn)行輔導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)。其次教師通過(guò)制作形式多樣的課件讓學(xué)生通過(guò)上機(jī)操作如：拼圖、填圖、連線、畫圖、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、游戲、網(wǎng)上討論、交流等。讓學(xué)生通過(guò)操作過(guò)程可使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)，合作的樂(lè)趣；同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新精神，加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

四、網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)展生物的第二課堂提供了多樣的形式