時間：2023-02-02 10:03:19
導(dǎo)語：在虛擬實驗設(shè)計論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中心組建于2001年9月。根據(jù)“學(xué)科交叉、設(shè)備共享”的原則,充分結(jié)合各課程特點及資源分布,中心下屬各專業(yè)實驗室優(yōu)化重組為4大實驗室板塊,構(gòu)建起醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)機能學(xué)、分子醫(yī)學(xué)及人體解剖學(xué)四個醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺。以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為核心,針對實驗教學(xué)課程體系與實驗教學(xué)內(nèi)容進行了整合,從而組成了與實驗教學(xué)平臺相對應(yīng)的形態(tài)學(xué)實驗、機能學(xué)實驗、分子醫(yī)學(xué)實驗,人體解剖學(xué)實驗四大模塊。從根本上改革實驗教學(xué)依附于理論教學(xué)的傳統(tǒng)觀念,構(gòu)建了既與相應(yīng)學(xué)科的理論教學(xué)保持有機聯(lián)系又相對獨立,具有鮮明特色的“一體化,模塊式,綜合型、開放性”實驗教學(xué)課程體系。
2分層次設(shè)置實驗內(nèi)容,采用多元化教學(xué)方法
按照“扎實基礎(chǔ)、自主開放、鼓勵創(chuàng)新”的原則,大幅度調(diào)整實驗課程內(nèi)容和授課程序,以能力培養(yǎng)為主線呈漸進式銜接,按基本技能實驗(50%)、綜合設(shè)計性實驗(40%)、研究創(chuàng)新性實驗(10%)三個層次設(shè)置實驗項目,編寫與之相適應(yīng)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)大綱和實驗教材,逐漸形成從宏觀至微觀、從形態(tài)至機能、從簡單至綜合、從基礎(chǔ)至臨床,縱橫相互聯(lián)系的實驗教學(xué)模式,以培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力。同時,根據(jù)不同學(xué)科特點,采用多元化教學(xué)方法,最大程度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性[2]。基本技能實驗結(jié)合理論課教學(xué),開設(shè)傳統(tǒng)的經(jīng)典驗證性實驗、基本儀器使用、實驗動物手術(shù)操作、實驗數(shù)據(jù)和圖形的記錄、采集和處理,訓(xùn)練學(xué)生基本實驗操作和技能。綜合設(shè)計性實驗引導(dǎo)學(xué)生以“一個問題”為中心,綜合多學(xué)科知識點,從人體器官、組織細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳特性、生理生化到疾病發(fā)生的分子機理、基本病理過程、藥物作用等多個角度來設(shè)計實驗,使學(xué)生以跨學(xué)科的思維方式建立整體的概念,增強學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察與思考。設(shè)計性實驗讓學(xué)生選擇自己感興趣的題目,運用已學(xué)到的知識和技能,獨立設(shè)計并開展帶有研究性質(zhì)的綜合性實驗,搜集必要的實驗數(shù)據(jù)并加以分析,寫出實驗論文,以學(xué)術(shù)交流會的形式,討論各自的實驗結(jié)果,從而培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力及創(chuàng)新意識[3]。研究創(chuàng)新性實驗結(jié)合學(xué)?！按髮W(xué)生創(chuàng)新實驗計劃支持基金”,學(xué)生自行組織課外科研小組,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下設(shè)計感興趣的小型科研課題,申請創(chuàng)新實驗基金或參加指導(dǎo)老師的在研課題。該實驗從實驗設(shè)計、科研實施、結(jié)果整理分析到論文撰寫,全部由學(xué)生獨立完成。2007年以來,我校7年制及5年制醫(yī)科各專業(yè)學(xué)生共獲得資助15余項,資助經(jīng)費達10萬元,公開發(fā)表科研論文28篇,獲得各種獎勵及發(fā)明專利20余項。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的創(chuàng)新實驗,采取自主式、學(xué)導(dǎo)式、研究式的教學(xué)方法,學(xué)生接受了較全面、嚴格、系統(tǒng)的科研訓(xùn)練,啟發(fā)了他們在科研過程中提出問題、解決問題的邏輯思維方式,提高了獨立工作和科研創(chuàng)新能力[4]。
3積極開展“第二課堂”教學(xué)活動,培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、解決問題能力
開展“第二課堂”活動是中心實驗教學(xué)改革的另一大特色。富有內(nèi)涵的第二課堂活動,既強化了學(xué)生實習(xí)、實踐環(huán)節(jié),也提供了互動的師生交流空間,創(chuàng)造了學(xué)生自己動手、動腦的機會。通過引導(dǎo)學(xué)生參加社會活動,激發(fā)了學(xué)生積極探索的精神,縮短了學(xué)生與社會的距離。醫(yī)學(xué)昆蟲學(xué)課程教學(xué)中,采取了專題講授與社會實踐相結(jié)合的教學(xué)方式,結(jié)合所講授的專題,把學(xué)生組織成若干社會實踐小組,利用周末開展小型調(diào)研活動。學(xué)生們在輔導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,走出實驗室,制訂醫(yī)學(xué)昆蟲調(diào)查、防治技術(shù)方案,在鍛煉學(xué)生動手能力和實際工作能力的同時,也培養(yǎng)了學(xué)生科研工作的能力及興趣。臨床藥理學(xué)將實驗課搬到工廠車間,讓學(xué)生現(xiàn)場親眼目睹制藥過程。人體解剖學(xué)在課余時間將學(xué)生組織成若干課外實踐小組,參與解剖技術(shù)室的尸體解剖與標本制作,使學(xué)生們在實踐中進一步學(xué)習(xí)掌握解剖學(xué)知識[5]。第二課堂教學(xué)活動的開展,既強化了學(xué)生實習(xí)、實踐環(huán)節(jié),也創(chuàng)造了互動的師生交流空間和學(xué)生自己動手、動腦的機會,有利于加強學(xué)生主動獲取知識和動手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2001級7年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)趙菁同學(xué),從大二開始,就參與了“河南省重點科技攻關(guān)基金資助項目”的有關(guān)課題研究。她提出的將物理和化學(xué)中有關(guān)載體模型的思想引入到生命科學(xué)領(lǐng)域的原理,在我省大中專院校尚屬首例。其研究課題“小鼠IFN-γ真核表達載體的構(gòu)建和轉(zhuǎn)染鼠腹腔巨噬細胞抗腫瘤效應(yīng)研究”已在基礎(chǔ)研究中獲得了肯定的治療結(jié)果,可為臨床治療提供可靠的實驗依據(jù)。在大學(xué)學(xué)習(xí)的幾年里,趙菁同學(xué)將課余時間和節(jié)假日全都用在了科學(xué)實驗和科技制作上[6]。當(dāng)中心開展第二課堂活動來發(fā)展學(xué)生的興趣和愛好時,趙菁就找來理工科的學(xué)生成立課外科研小組,常常領(lǐng)著小組成員研究生物、電子技術(shù),搞科技制作,一項一項的創(chuàng)造發(fā)明問世,并連續(xù)在“挑戰(zhàn)杯”競賽中獲獎。在第二屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中,《針劑破口器》、《新型解剖床》榮獲二、三等獎;在第八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中,《針劑破口器》榮獲三等獎;在第四屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽中趙菁同學(xué)主創(chuàng)的《河南醫(yī)美樂醫(yī)療器械有限責(zé)任公司》創(chuàng)業(yè)計劃榮獲銅獎;在第三屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中,趙菁同學(xué)的兩件作品《解剖室空氣凈化裝置》和《便攜式電子防暈動裝置》分別獲得二等獎和優(yōu)秀獎。在校期間,她連續(xù)四年在全省、全國“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和創(chuàng)業(yè)計劃競賽中獲獎,2003年被授予“中國大學(xué)生跨世紀人才獎———建昊獎”,2004年榮獲“青春中華―首屆中國青年文化周特別獎”,2005年8月被授予“第二屆中國青少年科技創(chuàng)新獎”,2005年11月被授予“首屆河南省十佳青少年讀書成才獎”,2005年12月榮獲“中國十大年度大學(xué)生創(chuàng)意人物入圍獎”,2006年2月榮獲“首屆河南省十大教育新聞暨教育新聞人物獎”,2006年6月獲得“鄭州市學(xué)習(xí)標兵獎”,截至目前,她已擁有7項國家專利,被譽為“學(xué)生發(fā)明家”[7]。2004級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)盧沛琦同學(xué)積極參與老師的科研活動,將所學(xué)知識與科學(xué)實踐結(jié)合在一起,利用第二課堂活動,在指導(dǎo)教師的帶動下順利完成一項科研內(nèi)容,其撰寫的科研論文《骨髓間充質(zhì)干細胞體外誘導(dǎo)為心肌細胞的實驗研究》,在2006年鄭州大學(xué)組織的學(xué)生科技競賽活動中,榮獲“鄭州大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新與科技論文”一等獎。
4利用現(xiàn)代化教學(xué)手段,提高實驗教學(xué)質(zhì)量
中心將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)引入實驗教學(xué),建設(shè)了一批數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的實驗教學(xué)平臺。包括人體解剖學(xué)虛擬實驗室、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)多媒體解剖學(xué)實驗室、數(shù)碼顯微互動形態(tài)學(xué)實驗室、多通道生物信號采集系統(tǒng)和機能學(xué)仿真實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)實驗室等。各實驗室根據(jù)不同需求裝備相應(yīng)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,使實驗室信息網(wǎng)絡(luò)硬件建設(shè)處于國內(nèi)高校實驗室領(lǐng)先地位。虛擬、仿真實驗軟件與實驗硬件配合,多媒體技術(shù),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)———三種教學(xué)手段,進一步強化了實驗教學(xué)效果。我們自行研發(fā)的一套局部解剖學(xué)虛擬教學(xué)軟件,利用虛擬的人體三維技術(shù)實現(xiàn)了“虛擬人體解剖”,學(xué)生通過鼠標、鍵盤等工具輸入相應(yīng)的變量,進行逼真的人體解剖實驗,收到了良好的教學(xué)效果,受到學(xué)生和省內(nèi)外同行專家的一致好評[8]。借助校園局域網(wǎng)和中心網(wǎng)絡(luò)實驗平臺連接,應(yīng)用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),開辟了試驗項目網(wǎng)上預(yù)約、網(wǎng)上預(yù)習(xí)、網(wǎng)上復(fù)習(xí)、在線實驗等方式消除空間和時間上的障礙,培養(yǎng)學(xué)生利用計算機網(wǎng)絡(luò)平臺獵取本專業(yè)發(fā)展前沿信息和新技術(shù)的方法。在中心網(wǎng)站創(chuàng)建的局部解剖學(xué)虛擬實驗室、機能學(xué)網(wǎng)絡(luò)仿真實驗室、形態(tài)學(xué)網(wǎng)絡(luò)標本陳列館。由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的個體性和交互性,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動性與創(chuàng)造性。
5完善實驗考核方式,科學(xué)評價實驗教學(xué)效果
針對不同層次的實驗,采取不同的考核方式,客觀、準確、科學(xué)地評價學(xué)生成績,構(gòu)建了以教學(xué)督導(dǎo)與信息反饋為主要手段、以實驗過程監(jiān)控為主要內(nèi)容、以完善的規(guī)章制度為保障的實驗教學(xué)質(zhì)量保證體系?；炯寄軐嶒灥目己酥饕罁?jù):實驗預(yù)習(xí)與報告,實驗操作,實驗考試[9];綜合設(shè)計性實驗的考核主要依據(jù):選題的合理性和難度,設(shè)計方案的完整性、合理性、經(jīng)濟性,仿真優(yōu)化的正確性,硬件制作、測試結(jié)果和設(shè)計報告;研究創(chuàng)新性實驗的考核主要與課題、論文完成情況,答辯情況以及競賽結(jié)果相結(jié)合。
[關(guān)鍵詞]虛擬實驗；認知體驗；情感體驗；模型
[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [論文編號]1009－8097(2011)08－0092－04
虛擬實驗作為一種特殊的實驗形式，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展受到各領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。相對于一般的真實實驗，盡管虛擬實驗擁有許多顯而易見的優(yōu)勢，但卻不能給學(xué)習(xí)者帶來真實觸覺等完全的真實世界中的認知體驗，而當(dāng)前的虛擬實驗大多只注重實驗本身的可用性，往往忽略了學(xué)習(xí)者的心理過程。虛擬實驗學(xué)習(xí)者的元認知體驗對實驗效果產(chǎn)生重要影響，從情感體驗層次上進行設(shè)計，可以改善和優(yōu)化學(xué)習(xí)者在不同水平上的實驗學(xué)習(xí)體驗，提高學(xué)習(xí)者的元認知能力。筆者認為，設(shè)計優(yōu)秀的虛擬實驗所引起的學(xué)習(xí)者元認知體驗與現(xiàn)實世界所體驗到的認知與情感存在相似性，以情感體驗設(shè)計來促進虛擬實驗學(xué)習(xí)者的元認知體驗的形成，從而尋求有助于虛擬實驗學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)者元認知能力的設(shè)計模式。
一 元認知體驗概述
B?約瑟夫?派恩和詹姆斯?H?吉爾摩在《體驗經(jīng)濟》中指出：“體驗是一種創(chuàng)造難忘經(jīng)歷的活動，其特征是：在這里，消費是一個過程，當(dāng)過程結(jié)束后，體驗的記憶將恒久存在?！睂τ谔摂M實驗的學(xué)習(xí)者而言，體驗是其在整個實驗的認知過程中獲得的“恒久存在”的情感、知識和技能的過程。對于虛擬實驗的設(shè)計，滿足實驗本身的物理設(shè)計和可用性設(shè)計遠遠不是虛擬實驗想要實現(xiàn)的最終目標，基于體驗的設(shè)計成為虛擬實驗設(shè)計的落腳點，虛擬實驗的“消費者”即學(xué)習(xí)者，在虛擬實驗認知過程中全部的情感體驗是決定其“認知程度”和“自我實現(xiàn)”程度的重要因素，而且使個人與理想自我、他人或是文化產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
元認知體驗是伴隨學(xué)習(xí)者的認知活動而產(chǎn)生的有意識的認知體驗或情感體驗。相關(guān)學(xué)者指出，元認知體驗激活了相關(guān)的元認知知識，使那些存儲在長時記憶中的元認知知識能夠與當(dāng)前的調(diào)解活動產(chǎn)生聯(lián)系，把處于靜態(tài)的元認知知識與動態(tài)的元認知調(diào)節(jié)連接起來。虛擬實驗的學(xué)習(xí)只有通過元認知體驗才能不斷獲得當(dāng)前正在進行的實驗活動的有關(guān)信息，利用相關(guān)的元認知知識，對虛擬實驗活動進行有效調(diào)節(jié)。
二 虛擬實驗學(xué)習(xí)者元認知體驗形成過程中的體驗層次
學(xué)習(xí)者在虛擬實驗學(xué)習(xí)過程中的元認知體驗，是伴隨其認知活動而產(chǎn)生的認知情感體驗，這種體驗是學(xué)習(xí)者有意識的情感與反思(學(xué)習(xí)者怎樣理解、學(xué)習(xí)者怎樣感覺和評價等)活動。
貝恩特?施密特通過“人腦模塊分析”和心理社會學(xué)說提出了用戶的五大體驗體系，即感官體驗、情感體驗、思考體驗、行為體驗和關(guān)聯(lián)體驗。感官體驗是視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺的體驗；情感體驗是使用者內(nèi)心的感覺和情感創(chuàng)造；思考體驗是使用者創(chuàng)造認知和解決問題的體驗；行為體驗是影響身體體驗、生活方式并與使用者產(chǎn)生互動的體驗；關(guān)聯(lián)體驗則包含感官、情感、思考，以及與行動體驗。
針對用戶的產(chǎn)品可以是有形的，也可以是無形的，用戶、對于產(chǎn)品的體驗，無論產(chǎn)品是有形的還是無形的，這種體驗都是相同的和可類比的。貝恩特?施密特根據(jù)有形的產(chǎn)品提出了用戶的體驗體系，而針對無形的產(chǎn)品――虛擬實驗，這一“體驗”是學(xué)習(xí)者在特定的情境(虛擬實驗環(huán)境)中從事的認知活動的全部體驗，即在這一過程中學(xué)習(xí)者全部的認知與元認知體驗。此外，對于虛擬實驗這一特定的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)環(huán)境認知理論可作為分析虛擬實驗環(huán)境與學(xué)習(xí)者元認知體驗形成過程的依據(jù)。學(xué)習(xí)環(huán)境認知理論認為，“學(xué)習(xí)者對與其相關(guān)的學(xué)習(xí)環(huán)境信息的感知、印象及其評價，包含了學(xué)習(xí)環(huán)境知覺、學(xué)習(xí)環(huán)境印象和學(xué)習(xí)環(huán)境判斷三個過程”，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)包含了對學(xué)習(xí)環(huán)境的認知過程和學(xué)習(xí)心理與行為，其中，學(xué)習(xí)者的元認知體驗是認知上升為元認知過程中的全部體驗，并最終形成學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)的反饋或影響。
根據(jù)用戶五大體驗體系與學(xué)習(xí)者元認知體驗以及環(huán)境認知理論可知，在一般的實驗操作中，學(xué)習(xí)者主要是被動的認知與接收，其主要的途徑在于感覺上的感官接受經(jīng)過人的思維過程而形成的一種認知，而虛擬實驗操作所要達到的最終目標應(yīng)該是使學(xué)習(xí)者由被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動的學(xué)習(xí)，即達到元認知狀態(tài)。在這一過程中，學(xué)習(xí)者全部的體驗即是由認知體驗上升到元認知體驗的過程，使得學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中更清楚自己的實驗定位和實驗操作行為，達到真正的主動地學(xué)習(xí)與探索，進而提升實驗學(xué)習(xí)效果。虛擬實驗學(xué)習(xí)者元認知體驗形成的過程可表述為：認知體驗一行為體驗一元認知體驗。其中，認知體驗包含了感覺體驗到認知體驗的過程，行為體驗是學(xué)習(xí)者主動的實踐行為的體驗，最高層次的元認知體驗即意識性情感體驗，是學(xué)習(xí)者的價值與情感判斷以及印象與自我實現(xiàn)的體驗。由此，構(gòu)建了虛擬實驗學(xué)習(xí)者元認知體驗形成過程中的體驗層次。
1 認知體驗層(感覺體驗一認知體驗)
在虛擬實驗學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者首先從實驗環(huán)境中獲得感官上的感覺體驗(聽覺、視覺、觸覺等)，這種感覺體驗經(jīng)過大腦中樞的處理和判斷形成了學(xué)習(xí)者對虛擬實驗的一個完整的形象認識。感覺體驗的積累與整合形成了學(xué)習(xí)者虛擬實驗的認知體驗。認知體驗層包含了對知識信息等的記憶、想象、辨別和綜合的過程，并由此形成學(xué)習(xí)者的實驗認知記憶。學(xué)習(xí)者認知體驗的形成是虛擬實驗的認知活動與學(xué)習(xí)者的認知需求發(fā)生聯(lián)系而產(chǎn)生的認知層面的體驗。認知的發(fā)生到內(nèi)心體驗的形成是學(xué)習(xí)者感覺體驗不斷積累聯(lián)結(jié)的結(jié)果。環(huán)境心理學(xué)表明，良好的感官刺激能夠增強學(xué)習(xí)者的參與性，形成整體性認知，引發(fā)學(xué)習(xí)者更加積極的認知體驗。
2 行為體驗層(主動的實踐)
由認知體驗的驅(qū)動，學(xué)習(xí)者做出相應(yīng)的實驗行為。學(xué)習(xí)者主動實踐的行為體驗，是學(xué)習(xí)者的行為模式的自我體驗與實驗系統(tǒng)互動所產(chǎn)生的體驗，是學(xué)習(xí)者體驗著的帶有目的性的行動過程的集合。在實驗中，學(xué)習(xí)者根據(jù)既往的經(jīng)驗及認知水平進行主動的、有意識的行為活動，從而獲得自我認知程度、創(chuàng)造認知并進行問題解決的體驗。在此過程中，學(xué)習(xí)者通過行為的體驗不斷獲得與完善操作技能與心智技能的同時，反過來也能夠促進學(xué)習(xí)者的認知體驗，使學(xué)習(xí)者對虛擬實驗的操作與目的產(chǎn)生更深層次的認知。
3 元認知體驗層(意識性情感體驗)
學(xué)習(xí)者元認知體驗的形成，不僅能夠促進學(xué)習(xí)者認知能力的提高，也能深化學(xué)習(xí)者的認知體驗。以主動的行為體驗的產(chǎn)生為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)者產(chǎn)生了更深刻的情感體驗，這種情感體驗是學(xué)習(xí)者主觀的價值判斷，而不再是被動的感性認知，這是學(xué)習(xí)者通過虛擬實驗主動地行為實踐的結(jié)果，是學(xué)習(xí)者內(nèi)心可意識到的自我感覺和主動的情感創(chuàng)造。也就是說，元
認知體驗層面上的情感體驗超越了感知覺層面的被動接受的情感范疇，是學(xué)習(xí)者對實驗認知與進程的價值與情感判斷，并引發(fā)了學(xué)習(xí)者對實驗行為的控制與調(diào)整。另外，印象與自我實現(xiàn)體驗是學(xué)習(xí)者通過與實驗的交互對虛擬實驗形成的記憶以及對自我價值提升的自我肯定的體驗，是學(xué)習(xí)者元認知情感體驗的進一步內(nèi)化與升華，以及自我滿足、自我釋放的最高體驗，這一體驗不僅僅停留在此次實驗過程中，而是對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力產(chǎn)生更加深遠的促進作用，有利于提升學(xué)習(xí)者對實驗學(xué)習(xí)任務(wù)的積極的自我效能感和學(xué)習(xí)反思。
三 基于元認知的虛擬實驗情感體驗設(shè)計模型構(gòu)建
基于元認知的虛擬實驗情感體驗設(shè)計超越了以往僅關(guān)注于可用性的范疇，不僅要包含豐富的虛擬實驗和教學(xué)功能，也要將實驗中學(xué)習(xí)者元認知體驗的形成過程與虛擬實驗設(shè)計相結(jié)合，使虛擬實驗系統(tǒng)與學(xué)習(xí)者在情感體驗上達成共鳴。
Norman[7]在《Emotional Design》一書中指出，人類體驗的情感由三種水平引起：本能水平(visceral level)、行為水平(behavioral level)、反思水平(reflective level)。本能水平的設(shè)計涉及最初的效果，包含產(chǎn)品的外觀；行為水平的設(shè)計集中于產(chǎn)品的效用，注重功能、性能和可用性；反思水平的設(shè)計注重信息、認知效果的意義以及設(shè)計帶來的美好的回憶。
這三個水平的設(shè)計反映了人(用戶、學(xué)習(xí)者)使用產(chǎn)品時體驗過程的本質(zhì)規(guī)律，以學(xué)習(xí)者元認知為基礎(chǔ)的虛擬實驗設(shè)計同樣遵循Norman關(guān)于設(shè)計的三個情感層次的規(guī)律。學(xué)習(xí)者元認知情感體驗的三個層次，即認知體驗層、行為體驗層、元認知體驗層與虛擬實驗系統(tǒng)相互作用，指導(dǎo)虛擬實驗的設(shè)計，最終促進實驗學(xué)習(xí)效率。由此，根據(jù)虛擬實驗學(xué)習(xí)者元認知體驗形成過程中的體驗分析，以及虛擬實驗的情感體驗設(shè)計思想，結(jié)合虛擬實驗學(xué)習(xí)的特點，構(gòu)建出基于元認知的虛擬實驗情感體驗設(shè)計模型。如圖l所示，該模型由實驗分析、實驗學(xué)習(xí)、自我監(jiān)控與自我評價三個部分組成，并融合了元認知的情感體驗的三個層次。
1 實驗分析
實驗分析包括學(xué)習(xí)者分析、情境分析和任務(wù)分析。在基于元認知的虛擬實驗情感體驗的模型構(gòu)建中，學(xué)習(xí)者情感等方面的因素是實驗設(shè)計的核心，分析學(xué)習(xí)者實驗中的情感體驗從而挖掘?qū)W習(xí)者的實驗需求，并結(jié)合學(xué)習(xí)者的實驗背景與認知特性、學(xué)習(xí)者特征等方面的分析，指導(dǎo)虛擬實驗的設(shè)計。此外，學(xué)習(xí)情境對于虛擬環(huán)境下的實驗操作至關(guān)重要，在類比具體實驗情境的基礎(chǔ)上，要充分發(fā)揮虛擬實驗的優(yōu)勢，實現(xiàn)方便、快捷、有效的情感化知識鏈接與知識遷移，以實現(xiàn)學(xué)習(xí)者意圖與虛擬實驗情境的友好匹配為原則，建立虛擬實驗學(xué)習(xí)的情感體驗情境，彌補一般實驗未能考慮學(xué)習(xí)者情感、忽略學(xué)習(xí)者元認知體驗的不足。
在實驗分析中，將對學(xué)習(xí)者和實驗情境的分析轉(zhuǎn)化為具體的任務(wù)，明確實驗?zāi)繕?、具體的實驗操作過程和學(xué)習(xí)者的實驗行為方式，使實驗操作與學(xué)習(xí)者有目的的實驗行為有機地融合起來，從認知體驗、行為體驗和元認知體驗出發(fā)，綜合學(xué)習(xí)者的心理需求及其與虛擬實驗的交互關(guān)系。
2 實驗學(xué)習(xí)
實驗學(xué)習(xí)包括實驗學(xué)習(xí)方式、實驗內(nèi)容、交互界面和虛擬環(huán)境等。在實驗學(xué)習(xí)中，虛擬實驗系統(tǒng)與學(xué)習(xí)者的情感體驗各層次間相互溝通。在認知體驗層上，虛擬實驗的物理外觀占支配地位，主要與實驗系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者的視覺體驗、聽覺體驗、觸覺體驗等物理特征相聯(lián)系。其中，主要以交互界面的視覺設(shè)計為主，實驗帶給學(xué)習(xí)者的視覺體驗主要是顏色與布局。運用印象性、象征性的實驗色彩設(shè)計能夠引起學(xué)習(xí)者的愉悅感；實驗布局上的設(shè)計要求做到適當(dāng)大小的實驗器材和設(shè)施、以及統(tǒng)一的實驗界面風(fēng)格等。感官上的體驗直接引起了學(xué)習(xí)者的認知體驗，喚起學(xué)習(xí)者關(guān)于實驗難度、渴望進入實驗狀態(tài)的本能情感體驗。如果實驗界面設(shè)計給學(xué)習(xí)者的第一感覺不滿意，就會引起消極體驗，影響后續(xù)的實驗操作。
在學(xué)習(xí)者行為體驗層面上，虛擬實驗的學(xué)習(xí)主要通過以下幾方面影響學(xué)習(xí)者的行為體驗：虛擬實驗支持學(xué)習(xí)者的哪些實驗活動，即這個虛擬實驗的功能性是否符合學(xué)習(xí)者對實驗操作的需求；學(xué)習(xí)者在虛擬實驗環(huán)境下進行的實驗操作是否流暢、易懂，即這個虛擬實驗的設(shè)計概念是否與學(xué)習(xí)者的認知概念相匹配；實驗操作內(nèi)容能夠在多大程度上使學(xué)習(xí)者的認知水平有所提高，即這個虛擬實驗?zāi)軌蚨嗪玫貙崿F(xiàn)其功能性。因此，在此層次上，主要是以學(xué)習(xí)者為中心，探究實驗與學(xué)習(xí)者行為心理相一致的虛擬實驗?zāi)Ｊ?。虛擬實驗要滿足易用性和功能性的需求，最重要的是明確學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式和對實驗操作的需求。心理學(xué)研究的結(jié)論告訴我們，易用性高的設(shè)計會讓使用者覺得舒服，進而提高使用效率。也就是說，虛擬實驗的設(shè)計要在可用性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)其“功能美”，使學(xué)習(xí)者自然地與實驗系統(tǒng)進行交互操作，從而獲得主動的行為體驗。
實驗學(xué)習(xí)的最高層次是元認知體驗層，在此層中，學(xué)習(xí)者與實驗的交互體驗是一種有意識的情感體驗，主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者的價值與情感判斷以及印象與自我實現(xiàn)體驗。元認知體驗層目標指向使學(xué)習(xí)者感到滿足和愉快，獲得自我認同感。Noman將其情感層次設(shè)計的反思水平表述為能夠“引起回憶的設(shè)計”，虛擬實驗設(shè)計主要是其與學(xué)習(xí)者間的聯(lián)系與交互，學(xué)習(xí)者沉浸于其中并最終“產(chǎn)生美好的回憶”。該層的設(shè)計注重實驗設(shè)計的傳達性，基于元認知的虛擬實驗情感體驗的設(shè)計不僅使學(xué)習(xí)者有效地完成實驗操作部分，而且加入反思的設(shè)計，注重對實驗完成情況的主動反思，即主動的、有意識的價值和情感判斷。印象與自我實現(xiàn)體驗，是學(xué)習(xí)者對實驗回憶的印象和自我評價、自我肯定與自我反思。元認知體驗層的設(shè)計不僅使學(xué)習(xí)者停留在實驗操作平臺上，而是形成了記憶印象，使學(xué)習(xí)者達到主動的元認知體驗狀態(tài)，反思實驗學(xué)習(xí)，指導(dǎo)虛擬實驗設(shè)計。
3 自我監(jiān)控與自我評價
自我監(jiān)控與自我評價是獲得實驗反饋、促進激發(fā)元認知能力的關(guān)鍵，主要包括實時監(jiān)控、修正調(diào)整和評價反思。實時監(jiān)控是形成反饋的前提，主要通過錄制實時視頻和記錄實驗操作步驟中的關(guān)鍵參數(shù)的方式加以實現(xiàn)，據(jù)此得到及時反饋，并加以修正調(diào)整。學(xué)習(xí)者通過實驗反饋對實驗進行評價與自我反思，此過程即是一個元認知體驗的過程，同時，學(xué)習(xí)者的自我反思亦調(diào)整了虛擬實驗的學(xué)習(xí)策略，提高了學(xué)習(xí)者的元認知能力。
綜上可見，基于元認知的虛擬實驗情感體驗設(shè)計模型充分考慮了學(xué)習(xí)者在實驗學(xué)習(xí)中的情感體驗因素，既包含了情感化的實驗分析和有效的自我監(jiān)控與自我評價，又融合了虛擬實驗情感體驗的層次設(shè)計思想，體現(xiàn)了虛擬實驗對形成學(xué)習(xí)者元認知體驗的優(yōu)勢所在。
四 結(jié)語
在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，教學(xué)中對學(xué)生實踐性的要求越來越高，單一的虛擬實驗學(xué)習(xí)很難促進學(xué)習(xí)者對實驗的深層次理解，元認知體驗作為連接靜態(tài)元認知知識和動態(tài)元認知調(diào)節(jié)的中介，將其與虛擬實驗有機地結(jié)合能夠有效地提升學(xué)習(xí)者學(xué)科實驗的學(xué)習(xí)效果?；趯W(xué)習(xí)者元認知的虛擬實驗情感體驗設(shè)計為促進學(xué)習(xí)者元認知技能和虛擬實驗學(xué)習(xí)提供了依據(jù)，幫助學(xué)習(xí)者更加深入地理解問題和解決問題。
隨著學(xué)習(xí)高度數(shù)字化和體驗經(jīng)濟時代的到來，虛擬實驗的學(xué)習(xí)將更加注重影響學(xué)習(xí)者認知和情感的深層次因素。虛擬實驗情感體驗設(shè)計的不斷完善和發(fā)展，將使虛擬實驗的學(xué)習(xí)者能夠清晰地認識到學(xué)習(xí)目標的價值，產(chǎn)生更強烈的內(nèi)部動機，最終得到更好的實驗學(xué)習(xí)效果。
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論文摘要：針對電子信息類專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題，結(jié)合實際的教學(xué)條件，對實驗教學(xué)提出了改革，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗體系中，避免了實驗條件的空間和時間限制，充分發(fā)揮了學(xué)生能動性，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。
實驗是電子信息類專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是對理論教學(xué)的補充和深化，其開設(shè)方式關(guān)系到學(xué)生對理論知識的掌握和應(yīng)用，直接影響著學(xué)生的操作技能、主觀能動性和實際動手能力的提高，也決定著理論和實驗的教學(xué)水平。因此，在教學(xué)過程中一定要加強實驗這個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用實驗資源來培養(yǎng)和提高學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠更加快速地適應(yīng)于將來的工作。加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，最大限度地利用學(xué)校的實驗教學(xué)資源，對提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)具有重要的意義。
1 實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式和問題
在我國高校工科教育中，實驗教學(xué)硬件條件普遍不足，或者是硬件實驗條件的發(fā)展跟不上技術(shù)的要求，同時各高校大幅度擴大招生，實驗教學(xué)硬件條件更顯不足。加大對實踐教學(xué)條件的投入，加強培養(yǎng)實踐教學(xué)科技人才，強化實踐教學(xué)內(nèi)容和條件的改革與建設(shè)，在當(dāng)前來說具有特殊重要性[1]。我國教育主管部門也在積極得進行著推進實踐教學(xué)的改革與建設(shè)。例如：在全國高校本科教學(xué)水平評估中，實驗室建設(shè)基地和建設(shè)經(jīng)費以及實驗教學(xué)改革就是一項重要的指標內(nèi)容。越來越多的高校開始響應(yīng)教育部的號召，實行了“雙基”實驗室，并在此基礎(chǔ)上進一步建設(shè)“實驗教學(xué)示范中心”。
目前，實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式的缺點主要表現(xiàn)有：
1）實驗設(shè)備陳舊，實驗?zāi)Ｊ絾我唬?nbsp;
2）驗證性實驗分量大，與設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性實驗之間的比例失調(diào)；
3）先進的實驗教學(xué)手段在實驗教學(xué)中的引入還不夠；等。
2 實驗教學(xué)方法改革勢在必行
隨著計算機的普及和應(yīng)用，在教學(xué)中也越來越多地借助計算機來輔助設(shè)計方法，同樣，在實驗中借助計算機仿真技術(shù)具有很大優(yōu)點：減少實驗中所需的耗材、降低對實驗器材的破壞性、完成更復(fù)雜更高難度的設(shè)計性實驗、更加全面地分析實驗對象以及結(jié)果的性能指標等，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢。開展仿真實驗作為一種新型的實驗教學(xué)方法是在現(xiàn)有實驗室設(shè)備的基礎(chǔ)上采用計算機新型軟件對實驗進行模擬，大大提高了學(xué)生對本專業(yè)知識的應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力。因此，在當(dāng)今的實驗教學(xué)中，仿真實驗的引入勢在必行。
對當(dāng)今高校來說，學(xué)生人數(shù)不斷增加，實驗室設(shè)備和資金滿足不了大學(xué)中學(xué)生的試驗要求，為了不斷提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，又進一步解決實驗設(shè)備少、不好維護、建設(shè)費用高等問題。將仿真技術(shù)引入實驗教學(xué)中來，學(xué)生一方面可以利用計算機實現(xiàn)實驗方案的設(shè)計，又可以直觀地驗證仿真過程和結(jié)果，不受實驗室條件和空間的限制，可將實驗設(shè)計帶入到課余生活中來進行，大大提高了學(xué)生對實驗的操作興趣。利用仿真實驗由于方法的靈活性可以充分發(fā)揮學(xué)生的想像力和創(chuàng)造力，比起傳統(tǒng)的實驗教學(xué)更利于培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，且有利于降低實驗成本，能夠使得實驗室的建設(shè)和發(fā)展進入一個良性循環(huán)中。
3 實驗教學(xué)改革方案
3.1 實驗中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗
在實驗教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù)，一方面，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，另一方面，老師可以利用計算機技術(shù)來觀察學(xué)生的實驗過程，采集學(xué)生的實驗結(jié)果，更好地跟蹤和指導(dǎo)學(xué)生，先進的教學(xué)理念和教學(xué)手段有助于提高實驗教學(xué)效果，提高教師的教學(xué)水平。而計算機的引入可把實驗設(shè)備、理論教學(xué)、教師指導(dǎo)和學(xué)生的思考、操作有機地融合為一體，克服了傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中受到課堂、課時、實驗設(shè)備等的限制，使實驗教學(xué)內(nèi)容進一步靈活化，在時間和空間上得到延伸，也進一步激發(fā)了學(xué)生的實驗熱情。
在實驗中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗，可以使得學(xué)生在進行實驗的過程中培養(yǎng)獨立思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，同時為學(xué)生提供了更加開放靈活的實驗條件。對實驗內(nèi)容和實驗教材來說，采用仿真技術(shù)把將虛擬實驗和真實的電路實驗有機地整合起來，充實了實驗內(nèi)容，增強了實驗的能動性和趣味性，有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐和探索創(chuàng)新能力[2]。目前，越來越多的高校重新對實驗室建設(shè)進行了規(guī)劃，利用計算機仿真技術(shù)改革實驗教學(xué)是一個新的發(fā)展方向。在高校實驗室中引入計算機以及相應(yīng)的軟件技術(shù)不僅可改善實驗條件、改革實驗教學(xué)方法、充實實驗教學(xué)內(nèi)容，還可大大提高實驗效率，降低實驗成本，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性，為實驗教學(xué)和科研提供良好的實驗平臺[3]。
以單片機實驗教學(xué)為例，在實驗過程中我們引入proteus仿真軟件，用它來模擬單片機硬件系統(tǒng)。由于軟件的靈活性，可以克服實驗箱硬件電路固定、實驗內(nèi)容難于改動等局限。整個實驗設(shè)計都是基于計算機仿真技術(shù)的，除了計算機外不再需要任何硬件即可進行實驗，這樣有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一應(yīng)用表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛好上，比如目前的電子設(shè)計大賽，挑戰(zhàn)杯等，學(xué)生完全可以利用計算機來進行仿真，先用計算機仿真出相應(yīng)的實驗?zāi)Ｐ?，在計算機上進行模擬調(diào)試，最后用硬件實現(xiàn)。在整個過程中，學(xué)生可充分發(fā)揮自己的才能，通過大量仿真對比，達到設(shè)計目的，學(xué)生也可以大膽地反復(fù)調(diào)試，避免了損壞器件。在電子設(shè)計競賽中，我們使用proteus開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用proteus進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設(shè)計效率。
另外，開展仿真教學(xué)對于我國的遠程教學(xué)也是一種很好的嘗試，有著重要的意義。
3.2 重新安排各類性質(zhì)的實驗，適量增加綜合性、設(shè)計性實驗
驗證性實驗是實驗中最基本的，可以使學(xué)生鞏固理論知識，它的實驗內(nèi)容相對簡單，重點培養(yǎng)學(xué)生的基本操作、數(shù)據(jù)處理和計算技能，驗證和加深對課本知識的掌握和理解。綜合性實驗則要求學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本操作技能，能夠運用某一課程或多門課程的綜合知識，進而對實驗技能和實驗方法進行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實驗。目前工科高校中越來越多地提出課程設(shè)計也是為了加強學(xué)生對綜合知識的運用。為充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，設(shè)計性實驗也必不可少。設(shè)計性實驗?zāi)芗由顚W(xué)生對理論知識的認識，由學(xué)生自己負責(zé)計劃和執(zhí)行，充分提高了學(xué)生的思維能力、動手能力、分析和解決工程實際問題的能力[3]，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，設(shè)計性實驗的完成可以充分借助于計算機仿真技術(shù)來完成。
驗證性、綜合性、設(shè)計性實驗相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生基本的實驗技能和方法，同時又促進了學(xué)生的創(chuàng)新思維，打破了原有實驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)的模式，建立與理論教學(xué)并行的，既相對獨立、又相互聯(lián)系的實驗教學(xué)體系。在某些應(yīng)用性強的實驗教學(xué)中，綜合性和設(shè)計性實驗的比例至少要達到60%以上，同時設(shè)計性實驗最好要跟得上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。一方面保證基本實驗技能訓(xùn)練，另一方面，實驗內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)今先進技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，適應(yīng)社會發(fā)展的需要，將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，提高實驗的先進性和代表性。那么，工科院校中一方面加大實驗器材的投入，提高實驗教學(xué)條件，開設(shè)先進的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的積極性，使學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展；另一方面，要充分利用現(xiàn)有的條件，引進先進的仿真技術(shù)，使得實驗條件進一步升華，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新能力。
3.3 硬件軟件都要抓，都要硬
計算機仿真實驗雖然可以準確地反映整個實驗過程， 是一種新型的應(yīng)用技術(shù)，十分有效，但是仿真技術(shù)不是萬能的，它畢竟不是真正的實驗，在許多場合仿真只能起輔助作用。也就是說不能用仿真實驗來全部代替硬件電路實驗，而是將仿真試驗和傳統(tǒng)的硬件實驗相互結(jié)合，根據(jù)學(xué)校的實際情況和實驗的情況靈活運用，虛擬實驗不是萬能的，如果所有的實驗都用虛擬實驗替代的話，學(xué)生在虛擬環(huán)境中實驗會產(chǎn)生或多或少的不踏實的虛擬感，實踐能力也不可能得到真正的提高。
3.4 加強對實驗課教師的培訓(xùn)，通過培訓(xùn)交流更多地了解新的實驗技術(shù)
在實驗教學(xué)改革的同時，必然對教師提出更高的要求：一是教師也應(yīng)加強專業(yè)知識和技能的學(xué)習(xí)，來提高自己的業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)，另外，不斷更新專業(yè)知識的結(jié)構(gòu)，了解前沿技術(shù)的發(fā)展也是必需的；二是高校中要大力創(chuàng)造條件促進教師經(jīng)常參加基礎(chǔ)理論知識的培訓(xùn)和實驗的培訓(xùn)以及學(xué)術(shù)研討會，從而擴大視野，更新教學(xué)觀念，及時了解嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢和動態(tài)，促進電子類實驗技術(shù)的發(fā)展；三是要大力組織專業(yè)教師去積極申報相關(guān)的創(chuàng)新實驗和科研項目，提倡以科研資金來促進實驗室的建設(shè)，用科研成果去改進實驗內(nèi)容，同時可以提高教師的科研能力，在科研中更好地去鍛煉自己，為實驗教學(xué)服務(wù)。
4 結(jié)論
隨著社會對人才要求的提高，大力推進實驗教學(xué)改革迫在眉睫，而大學(xué)實驗教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)必須能夠跟得上時代的腳步，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)中可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加快學(xué)生適應(yīng)社會的能力，同時學(xué)習(xí)了先進的新技術(shù)。
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摘要：由于資金和條件的限制，傳統(tǒng)實驗不能完全滿足教學(xué)發(fā)展的需要，因而虛擬實驗環(huán)境的建設(shè)將是實驗教學(xué)改革的新趨勢。本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念和基本特征，分析了虛擬實驗系統(tǒng)的特點和在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢，探討了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，最終提出應(yīng)構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)實驗；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；虛擬實驗系統(tǒng)
0引言
實驗是與教學(xué)活動密切相關(guān)的環(huán)節(jié)，它有助于學(xué)生理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程， 容易理解和鞏固相關(guān)的理論知識，提高依靠實驗方法探索科學(xué)知識的能力。隨著教育的高速發(fā)展，傳統(tǒng)實驗面臨的如實驗材料成本高、實驗儀器昂貴、實驗儀器損壞維修成本高、設(shè)備更新頻率高等諸多問題，都嚴重束縛了教學(xué)質(zhì)量的提高 [1]。為了改善這種現(xiàn)狀，最大程度的實現(xiàn)減少硬件資源和節(jié)約空間，同時增強實踐教學(xué)效果，可以使用虛擬實驗系統(tǒng)輔助實驗教學(xué)的開展。
1虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介
虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就是借助于計算機硬件設(shè)備和相關(guān)支撐技術(shù)，創(chuàng)建一種可以通過視、聽、觸、嗅等手段所體驗到的虛擬世界的技術(shù)[2]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種先進的科學(xué)技術(shù)，將計算機仿真技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、傳感技術(shù)、3D技術(shù)等最新的發(fā)展成果進行了綜合，并依賴計算機設(shè)備構(gòu)造三維數(shù)字模型，構(gòu)建以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺等可感知的環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征主要包括：
1.1 交互性[3]。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互可通過鍵盤、鼠標、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備操作虛擬環(huán)境中的對象，是一種近乎自然的交互。
1.2 沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)依賴計算機技術(shù)構(gòu)造三維立體圖像，通過特殊顯示設(shè)備和感知交互設(shè)備，把自己放在一個虛擬環(huán)境并有一種身臨其境的感覺。
1.3 多感知性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)配備觀察、傾聽、觸摸、動覺傳感和反應(yīng)裝置，用戶可以在虛擬環(huán)境中得到各種各樣的感知，并采取相應(yīng)的實際反應(yīng)和交互操作。
2虛擬實驗系統(tǒng)
2.1 虛擬實驗系統(tǒng)的特點
2.1.1 共享程度高。傳統(tǒng)的實驗有地域與時間限制，而虛擬實驗系統(tǒng)可以接受有訪問權(quán)限的本地和異地用戶在任何時間的使用，使信息與實驗資源的共享程度得到了極大地提高。
2.1.2強大的交互能力。虛擬實驗系統(tǒng)能給用戶提供一個逼真的實驗環(huán)境，虛擬實驗對象和用戶依賴鼠標拖放操作進行交互，用戶也可以實時觀測實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果。
2.1.3支持協(xié)作。用戶間的信息溝通是由虛擬實驗系統(tǒng)提供的多種方式進行的。
2．2 虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)勢從實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和虛擬實驗系統(tǒng)的特點出發(fā)，虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)勢主要有以下幾個方面：
2.2.1 組織形式開放[4]虛擬實驗不受實驗內(nèi)容、時間和地點的約束，保證了用戶充分選擇的自由。隨著實驗教學(xué)的發(fā)展，跨地域、跨學(xué)科、同時開展多項實驗的要求日益增多，虛擬實驗將為實驗教學(xué)的發(fā)展開拓空間。
2.2.2 對象開放在實驗教學(xué)中，學(xué)習(xí)者可以分為實驗課程學(xué)習(xí)者、參與者、愛好者等身份；依據(jù)虛擬試驗系統(tǒng)操作的權(quán)限分為實驗者、教師和技術(shù)人員、系統(tǒng)管理員等三個層次，不同對象依據(jù)自己的身份和權(quán)限在虛擬實驗平臺下進行學(xué)習(xí)和交流。
2.2.3 資源開放虛擬實驗的教學(xué)資源為實驗對象完全開放。實驗設(shè)計方案的形成與開發(fā)可以依靠系統(tǒng)軟件程序模塊和實驗項目設(shè)計模板的幫助；實驗數(shù)據(jù)的分析與處理可以利用數(shù)據(jù)分析與處理工具包進行；學(xué)生在實驗課程總結(jié)和復(fù)習(xí)中取長補短、鞏固知識。
3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用，主要體現(xiàn)在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬實驗室、虛擬實訓(xùn)基地、虛擬仿真校園、虛擬遠程教育等方面。
3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機實驗中的應(yīng)用虛擬實驗系統(tǒng)包括實驗設(shè)備、實驗對象、教學(xué)信息資源和實驗室環(huán)境，虛擬實驗室既可以是虛擬構(gòu)想的實驗室，也可以是真實實驗室的再現(xiàn)。例如，要加深廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)的概念理解，不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗，猶如進行現(xiàn)場的操作。再如，在計算機組裝和維護課程中，使用虛擬機軟件vmware創(chuàng)建與真實計算機相同的運行環(huán)境，也有處理器、存儲器、顯示設(shè)備、輸入輸出設(shè)備等，不僅可以安裝各種操作系統(tǒng)，而且也可以嘗試安裝各種應(yīng)用軟件，安裝的過程與在真實的計算機中的感受完全一樣，但對計算機中原有的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)不會產(chǎn)生任何影響。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以對實驗者構(gòu)想的模型進行實驗，所產(chǎn)生的實驗結(jié)果和效果將對實驗構(gòu)想進行可行性和合理性的驗證。例如，在組網(wǎng)聯(lián)通實驗中，可以通過虛擬的路由器、交換機、服務(wù)器和終端進行網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和設(shè)置，減少了購買設(shè)備的費用和損壞維修成本高所帶來的風(fēng)險。
3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在經(jīng)濟管理課程實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用高等職業(yè)教育文科教學(xué)存在理論偏多、實踐較少，理論和實踐有脫節(jié)現(xiàn)象。應(yīng)該把計算機技術(shù)與教學(xué)手段和方法的改革充分結(jié)合起來，構(gòu)建與經(jīng)濟管理類課程相關(guān)的虛擬試驗系統(tǒng)，包括市場營銷、電子商務(wù)、人力資源開發(fā)、股票交易、財務(wù)、旅游場景等各種虛擬實驗系統(tǒng)，把現(xiàn)實環(huán)境中無法全面實現(xiàn)的教學(xué)過程通過虛擬試驗系統(tǒng)進行完美的展現(xiàn)和操作。例如，房地產(chǎn)營銷虛擬系統(tǒng)可以制定適合不同用戶的營銷解決方案，并對營銷環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)制定不同的策略。通過虛擬的經(jīng)歷，不僅加深了對理論知識的理解，而且讓實驗者體會到現(xiàn)代房地產(chǎn)營銷的互動式、數(shù)字化的營銷模式。再如，電子商務(wù)模擬試驗系統(tǒng)可以建立商店、銀行、商品等相應(yīng)的模型，實驗者可以模擬商品的選擇、支付、配送等過程。再如，虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬旅游景點，以真實的圖像、圖片等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用計算機制作三維圖像，并通過視覺中樞對物體的“深度”信息和觀察視差的綜合產(chǎn)生三維立體綜合效果，依靠頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、身體部位跟蹤器和投影顯示設(shè)備，并結(jié)合感官系統(tǒng)在虛擬的場景中去體會景區(qū)的地理環(huán)境和特色。
4結(jié)束語
雖然虛擬實驗環(huán)境有諸多優(yōu)勢，但真實環(huán)境環(huán)境容易加深學(xué)生的感性認識和動手能力，因此，一個實驗系統(tǒng)應(yīng)該是既包括真實環(huán)境也包括虛擬環(huán)境的綜合、完整的系統(tǒng)。只有構(gòu)建完善、先進的實驗環(huán)境，才能大大地提高實驗教學(xué)質(zhì)量，提升高校的核心競爭力，真正實現(xiàn)為教學(xué)、科研與開發(fā)工作服務(wù)的使命。
參考文獻：
[1]楊宇行.高校計算機實驗室管理之探討[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2008（1）：64-66.
[2]徐紅，劉羽.計算機專業(yè)虛擬實驗教學(xué)環(huán)境的改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2009，2（2）：90-92.
物理實驗論文標準格式
早檢測論文早檢測論文2013-10-1002：16：13
國家標準的論文格式
1987年，我國出臺了《科學(xué)技術(shù)報告、學(xué)位論文和學(xué)術(shù)論文的編寫格式》，把論文的編寫格式分為四大部分：即前置部分、主體部分、附錄部分和結(jié)尾部分。
前置部分：
封面。封面二（學(xué)術(shù)論文不需要）；題名頁；序或前言（需要時）；摘要；關(guān)鍵詞；目次頁（必要時）；插圖和附表清單（必要時）；符號、標志、縮略語、首字母縮寫、單位、術(shù)語、名詞等；注釋表。
主體部分：引言-1
正文-2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
圖1（或圖2.1）
圖2
表1（或表2.1）
結(jié)論
致謝
參考文獻表
附錄部分：（必要時）
附錄A
附錄B
B.1
B.1.1
B.2
圖B1
表B1
結(jié)尾部分：（必要時）可供參考的文獻題錄；索引；封三、封底。
畢業(yè)論文的通用格式
對于畢業(yè)論文的格式，盡管每個學(xué)校的要求不同，文理科也有差異，但我們認為畢業(yè)論文至少有兩個部分。
前置部分：封面、目錄、寫作提綱、標題、署名、摘要、關(guān)鍵詞。
主體部分：緒論
本論
一、
二、
（一）
（二）
1.
2.
(1)
(2)
結(jié)論
致謝
注釋（必要時），參考文獻
參考范文：
大學(xué)物理實驗信息化教學(xué)與物理實驗教學(xué)方法的研究
摘要：信息技術(shù)將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了任何時代都無可比擬的優(yōu)越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優(yōu)越條件，出色地完成時代賦予我們培養(yǎng)創(chuàng)新人才的歷史使命。圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，本文闡述了對以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法的研究及應(yīng)用信息技術(shù)建立學(xué)生自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，營造教學(xué)互動的信息化平臺，創(chuàng)造多元化教學(xué)模式的研究與教學(xué)實踐。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實驗；信息化教學(xué)；多元化教學(xué)模式；教學(xué)方法
一、信息化教學(xué)在大學(xué)物理實驗中的作用和意義
20世紀末以數(shù)字化為核心的信息技術(shù)的高度發(fā)展，預(yù)示人類在本世紀又將經(jīng)歷一次重大變革。如果說19世紀的工業(yè)革命使人類從依靠體力的勞動中擺脫出來，那么今天的信息革命將使人類社會從繁雜的形式化腦力勞動中解放出來。大規(guī)模的記憶容量，億次計算機的運算速度，互聯(lián)網(wǎng)的交互管理能力，各種智能數(shù)據(jù)庫、CAD等應(yīng)用軟件的功能，以及它們的準確性都是人腦所不能比擬的。21世紀人類對待這類腦力勞動將如同操縱機器完成體力勞動一樣簡單。也就是說在信息化時代，腦力勞動性質(zhì)正在發(fā)生著深刻的變化。站在這個角度來思考，對未來科技人才的培養(yǎng)應(yīng)著重探索、創(chuàng)新和開發(fā)方面能力的培養(yǎng)。信息時代需要大批有實踐能力、創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才，同時信息技術(shù)將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，引發(fā)了信息化教育，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了任何時代都無可比擬的優(yōu)越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優(yōu)越條件，出色地完成時代賦予我們培養(yǎng)創(chuàng)新人才的歷史使命。
物理實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)，大學(xué)物理實驗反映了理工科及各個學(xué)科科學(xué)實驗的共性和普遍性的問題。在培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，特別是與科學(xué)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的綜合能力，以適應(yīng)科技發(fā)展與社會進步對人才需求方面有著不可替代的作用。
近10多年來，圍繞著培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，我校以教育部世界銀行貸款項目、創(chuàng)建國家名牌課程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建設(shè)、國家級精品課程建設(shè)、國家級實驗教學(xué)示范中心等項目為依托，全面進行了實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式等方面的改革，在多年的教學(xué)實踐中產(chǎn)生了教學(xué)理念先進，教學(xué)內(nèi)容豐富，教學(xué)條件優(yōu)良的優(yōu)秀教學(xué)成果。學(xué)校實驗教學(xué)硬件設(shè)備、實驗室條件也發(fā)生了大幅度、跨世紀的改觀，由過去的教學(xué)弱點轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)改革中的亮點。
當(dāng)前如何進一步更新教育理念，深入進行教學(xué)改革；如何進一步鞏固和用好已取得的成果，是目前我們面臨的又一課題。尤其在實驗教學(xué)師資隊伍正在進行新老交替的今天，該課題顯得更加重要。
我們認為實驗教學(xué)方法的研究，尤其是如何真正在教學(xué)實踐中實現(xiàn)以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的教學(xué)方法研究是鞏固十多年來的教學(xué)改革成果、進一步深入進行教學(xué)改革的重要內(nèi)容和舉措，也是實現(xiàn)教學(xué)目標的重要保證。
長期以來，我們的理工科教學(xué)，特別是物理實驗教學(xué)長期受到教學(xué)環(huán)境和師資水平的限制，因襲多年的傳統(tǒng)教學(xué)模式，客觀上引導(dǎo)學(xué)生向形式化、記憶型方式學(xué)習(xí)，制約了學(xué)生的創(chuàng)新能力及科學(xué)素質(zhì)的形成；近幾年來我國面臨高等教育從精英教育到大眾教育的轉(zhuǎn)變，學(xué)校擴大招生和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標都需要大量優(yōu)秀的教育資源。優(yōu)秀教育資源的缺乏成為嚴重困擾教學(xué)質(zhì)量的難題，成為教學(xué)改革發(fā)展的瓶頸。針對上述問題，我們在大學(xué)物理實驗課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)模式等方面進行了改革，并取得了顯著成效。在此基礎(chǔ)上，近幾年來，我們以大學(xué)物理實驗國家級精品課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)為平臺，運用信息化教育思想和技術(shù)進一步研究以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法，改革實驗中的“模仿型”教學(xué)，建設(shè)豐富的優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，創(chuàng)造培養(yǎng)創(chuàng)新人才的新的教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境，在教學(xué)實踐中取得了很好的教學(xué)效果。
二、以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的物理實驗教學(xué)方法的研究與實踐
1、注重實驗教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)過程中積極思考
實驗教學(xué)中獲得實驗數(shù)據(jù)，是實驗課的必然結(jié)果，也是在實驗課教學(xué)中師生都十分重視的重要環(huán)節(jié)，相對而言，對實驗教學(xué)過程重視不夠。從培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力的角度來看，實驗的教學(xué)過程非常重要。實驗課的教學(xué)過程是提高學(xué)生知識，能力和素質(zhì)的過程，也是正確獲得實驗科學(xué)數(shù)據(jù)的重要保證。
實驗教學(xué)過程中的第一步，是引導(dǎo)學(xué)生讀懂實驗的原理、設(shè)計思想、實驗方法及實驗儀器的結(jié)構(gòu)和運行機理等基本知識，只有這樣，他們才能在實驗教學(xué)課堂中積極思考，主動投入，發(fā)揮他們在實驗教學(xué)中的主體作用，這也是實驗課成敗的關(guān)鍵。實驗教學(xué)與課堂教學(xué)的知識密切相關(guān)，但是它們之間往往又沒有直接一一對應(yīng)的關(guān)系。在實驗教學(xué)中，往往一個實驗要用到幾個學(xué)科領(lǐng)域的知識點，并且更加強調(diào)實驗的方法和知識的綜合應(yīng)用，如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會綜合應(yīng)用已學(xué)過的知識，并在此基礎(chǔ)上學(xué)會新知識、新方法，這是實驗教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是物理實驗課教學(xué)中的難點。
我們在實驗教學(xué)中，以實驗方法為主線，應(yīng)用精品課程豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，將學(xué)生已學(xué)過的知識作為切入點，采用研討的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會讀懂物理實驗的原理，理解物理實驗設(shè)計思想、實驗方法，掌握物理實驗的實驗技能，有效地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情，實驗教學(xué)實踐中出現(xiàn)了學(xué)生主動參與，積極思考，勇于創(chuàng)新的熱烈場面。
2、注重實驗的設(shè)計性、研究性、開放性
實驗的設(shè)計性、研究性、開放性是實驗的教學(xué)方法的重要表現(xiàn)形式，同一個實驗，同樣的教學(xué)設(shè)備會因為教學(xué)方法的不同而產(chǎn)生不同的教學(xué)效果。傳統(tǒng)教學(xué)模式常常是以教師為主體，學(xué)生照葫蘆畫瓢，抑制了學(xué)生主動性的發(fā)揮，使得本來就有限的教學(xué)資源沒有發(fā)揮出最好的教學(xué)效果。注重實驗的設(shè)計性、開放性、研究性是在在教學(xué)過程中真正實施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法的具體體現(xiàn)，并能充分用好已有的硬件和軟件教學(xué)資源。
開設(shè)設(shè)計性實驗時，由教師給定的實驗題目、實驗要求及可供學(xué)生選擇的實驗條件，由學(xué)生自己提出設(shè)計思想、擬定實驗方案，選擇測量儀器、確定實驗條件、實驗參數(shù)，并基本獨立完成實驗的全過程。
開設(shè)研究性實驗時，教師組織若干個基礎(chǔ)物理實驗涉及領(lǐng)域的課題，以科研方式組織教學(xué)。學(xué)生在通過查閱資料理解相關(guān)領(lǐng)域的基本知識、基本方法及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在教師指導(dǎo)下確定研究課題或研究內(nèi)容、設(shè)計實驗方案、完成實驗、最后寫出研究性小論文等。研究性實驗可以學(xué)生個體或團隊的形式進行。
實驗的開放性，是指實驗的內(nèi)容、時間和空間對學(xué)生開放。上述設(shè)計性、研究性實驗內(nèi)容和題目由學(xué)生自命題或部分自命題，由教師審核命題，并指導(dǎo)學(xué)生完成實驗。
我校注重實驗的設(shè)計性、研究性、開放性。在每一學(xué)期物理實驗中都安排有設(shè)計性或研究性實驗內(nèi)容。設(shè)計性、研究性、開放性實驗為學(xué)生提供了自主、創(chuàng)新學(xué)習(xí)的平臺。學(xué)生在設(shè)計性、研究性、開放性實驗中，積極思考，主動學(xué)習(xí)，找到了自己在實驗教學(xué)中應(yīng)有的主置，并從實驗教學(xué)中獲得了成就感、滿足感。設(shè)計性、研究性、開放性實驗在啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了很好的作用。
三、建設(shè)精品課程豐富的網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)
營造培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的信息化物理實驗教學(xué)環(huán)境
1、建立精品課程豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，營造教學(xué)互動的信息化平臺
根據(jù)教育部有關(guān)文件精神，國家級精品課程，應(yīng)是具有一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點的示范性課程；應(yīng)建立一個優(yōu)質(zhì)的課程資源體系和網(wǎng)絡(luò)共享平臺。
我們認為，國家級精品課程的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源體系建設(shè)是精品課程建設(shè)的重要方面。精品課程的網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)必須能反映大學(xué)物理實驗課程建設(shè)的先進理念、課程的體系、內(nèi)容和教學(xué)方法；提煉物理實驗課程的基本知識，基本思想和基本方法；體現(xiàn)先進的科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)成果；提供學(xué)生獨立思考、主動學(xué)習(xí)的平臺和師生交互的平臺。
我校大學(xué)物理實驗精品課程網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)綜合了幾十年來我校物理實驗課程的優(yōu)秀教學(xué)資源；融合了10多年來實驗教學(xué)改革的新思想、新成果；反映了與實驗教學(xué)相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新思想、新方法；并不斷提高實驗的開放性、教學(xué)的交互性，滿足了各層次學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
我校大學(xué)物理實驗精品課程網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)按照大學(xué)物理實驗課程的新體系提煉了實驗課的教學(xué)大綱、實驗的教案、實驗的重點、難點、儀器的原理、結(jié)構(gòu)、運行機理，使用方法和常見故障分析等指導(dǎo)信息；圍繞學(xué)生實驗課程的知識點提供了系統(tǒng)的網(wǎng)上講座，以便學(xué)生從看起來零散的各個實驗中，系統(tǒng)地領(lǐng)悟?qū)嶒灥乃枷?、方法、技術(shù)和應(yīng)用；為拓寬學(xué)生的知識面，圍繞現(xiàn)代物理技術(shù)類實驗和研究型實驗提供了系統(tǒng)的網(wǎng)上現(xiàn)代物理技術(shù)講座。目前我校大學(xué)物理實驗國家級精品課程網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)已包括4個學(xué)期，224學(xué)時，78個實驗的授課教案和100多個實驗的習(xí)題；由物理學(xué)史，物理實驗方法，不確定度和數(shù)據(jù)處理方法，力、熱、電、光學(xué)量的測量方法與應(yīng)用，現(xiàn)代物理技術(shù)講座等內(nèi)容組成的28講物理實驗系列講座；力、熱、電、光、近代物理實驗等各類常用儀器的儀器庫，其中包括儀器的實物照片、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運行機理及使用指導(dǎo)等。為便于學(xué)生在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)，資源庫系統(tǒng)具有很強的交互功能和擴充功能。任課教師可以根據(jù)教學(xué)需要，在資源庫系統(tǒng)中動態(tài)更新自己的教案，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會讀懂實驗，指導(dǎo)學(xué)生建立實驗教科書與實驗室實物儀器之間的聯(lián)系，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，提高他們自主學(xué)習(xí)的能力。在幾年的教學(xué)實踐中產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果，一批學(xué)生的優(yōu)秀教學(xué)實踐論文脫穎而出。目前在我校大學(xué)物理實驗精品課程網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)中精選了40篇學(xué)生的代表作。
2、建設(shè)基于web的遠程仿真實驗系統(tǒng)，營造多元化教學(xué)模式
物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力以及對物理理論的理解將起到不可替代的作用。但是，在實際教學(xué)中，由于受到時間和空間的限制，在有限的學(xué)時內(nèi)，要學(xué)生完全理解實驗原理和儀器的運行機理，滿足學(xué)生自己選擇參數(shù)設(shè)計實驗，或進一步做研究性實驗內(nèi)容的強烈欲望，有一定困難。學(xué)生往往在教師設(shè)定好的參數(shù)和步驟中完成實驗的內(nèi)容，這個過程中學(xué)生缺乏思考，很多是盲目操作走了過場，這樣實際上把物理實驗教學(xué)變成了一種呆板式的模仿型教學(xué)。要改變這種狀態(tài)，就要發(fā)揮信息化教育的優(yōu)勢與實際實驗的教學(xué)模式相結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)模式來解決。
由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大學(xué)物理仿真實驗》就是一個具有代表性的創(chuàng)新媒體，是國際上第一套實驗教學(xué)軟件。它利用軟件建模設(shè)計虛擬儀器，建立虛擬實驗環(huán)境，學(xué)生可在這個環(huán)境中自行設(shè)計實驗方案、擬定實驗參數(shù)、操作儀器，模擬真實的實驗過程，深化理解物理知識?！洞髮W(xué)物理仿真實驗》可用于學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及自學(xué)物理實驗，營造了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的環(huán)境和與真實實驗相結(jié)合的二段式、三段式教學(xué)模式，并使實驗教學(xué)在空間和時間上得到延伸。在此基礎(chǔ)上，1999年以來建設(shè)在校園網(wǎng)上的虛擬實驗遠程教學(xué)系統(tǒng)進一步營造了多元化的物理實驗教學(xué)環(huán)境和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的平臺。目前虛擬實驗遠程教學(xué)系統(tǒng)已包括力、熱、電、光、近代物理實驗在內(nèi)的56個大學(xué)物理仿真實驗，多年來在開設(shè)網(wǎng)上實驗選修課、網(wǎng)上實驗輔導(dǎo)課、強化師生間的交互，激發(fā)學(xué)生的主動性和學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)水平等方面發(fā)揮了很好的作用。
大學(xué)物理仿真實驗軟件是不斷發(fā)展的教學(xué)媒體，它的動態(tài)更新、動態(tài)和維護是教學(xué)實踐中迫切需要解決的問題。傳統(tǒng)的教學(xué)軟件方式是用光盤等硬拷貝模式，常常存在著升級和維護困難等問題。為此，近年來我們研究了基于web的大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)，用戶無須手動安裝仿真實驗軟件程序，只需通過瀏覽器就可實現(xiàn)仿真實驗等各種類型教學(xué)軟件的自動下載、更新、運行?；趙eb的大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)更方便更廣泛地為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的平臺、不斷更新的優(yōu)秀教學(xué)資源。同時也為解決由于擴大招生、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力需要增加的教學(xué)資源的問題提供了解決的途徑。
3、建立網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)，教學(xué)交互系統(tǒng)，管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全方位開放的教學(xué)模式
開放性教學(xué)模式是滿足學(xué)生個性化教學(xué)的模式。在開放實驗室，學(xué)生可利用實驗室提供的設(shè)備，在教師指導(dǎo)下，自己設(shè)立實驗題目、設(shè)計實驗方案完成實驗，因此它能有效地滿足學(xué)生求知、探索和創(chuàng)新的欲望，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，因此我們非常注重實驗教學(xué)的開放模式。
為了對大面積學(xué)生實現(xiàn)在時間、空間、內(nèi)容上的開放教學(xué)，我們建立了網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)、教學(xué)交互系統(tǒng)和教學(xué)管理系統(tǒng)，并在2個學(xué)期內(nèi)，對2800名學(xué)生開設(shè)的開放性實驗教學(xué)中發(fā)揮了很好的作用。
4、建設(shè)《大學(xué)物理實驗》(第二版)和立體化教材教材是教學(xué)的依據(jù)，它反映了教學(xué)思想、教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。由我校編寫，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陸續(xù)出版的面向21世紀教材，《大學(xué)物理實驗》(一、二、三、四冊)(第二版)在第一版的基礎(chǔ)上，融進了我校近幾年來在教學(xué)、科研中積累的科學(xué)思想、科學(xué)方法、教學(xué)思想和教學(xué)成果。在反映我校大學(xué)物理實驗教學(xué)的新體系、新內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對教材中的大多數(shù)實驗增加了設(shè)計性內(nèi)容或研究性內(nèi)容、研究型課題；并配有基于web的大學(xué)物理仿真實驗系統(tǒng)、大學(xué)物理實驗資源系統(tǒng)等。應(yīng)用信息技術(shù)建設(shè)了體系新穎、內(nèi)容豐富、適應(yīng)于各專業(yè)、各層次學(xué)生多元化教學(xué)模式的立體化教材。
四、結(jié)束語
20世紀末以來以數(shù)字化為核心的信息技術(shù)的高度發(fā)展，帶動了信息化教育的發(fā)展，營造了信息時代培養(yǎng)創(chuàng)新人才的嶄新的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)模式，教學(xué)方法，在教學(xué)中正在發(fā)揮著任何時代無與倫比的作用。任重而道遠，如何進一步融合傳統(tǒng)教育與信息化教育，培養(yǎng)出合格的新世紀創(chuàng)新人才是我們必須不斷面對的課題，我們將為此堅持不懈地努力。
[責(zé)任編輯：文和平]
作者：霍劍青 王曉蒲
關(guān)鍵詞：中藥學(xué)專業(yè)；分層次遞進式；實踐技能；人才培養(yǎng)
實踐教學(xué)在中藥學(xué)專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力與科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中起著重大作用。實踐技能培養(yǎng)是中藥學(xué)專業(yè)教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力、提高綜合素質(zhì)的重要途徑[2]。李凱從大學(xué)生實踐創(chuàng)新教育制度建設(shè)、構(gòu)建大學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力評價體系、建立創(chuàng)新型實踐教學(xué)模式、開展課外科技活動等方面，改良大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式；劉芙等按照基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合、社會實踐“四層次”設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建了“四階段”實踐教學(xué)模式。中藥學(xué)本科專業(yè)不僅要讓學(xué)生掌握足夠的基礎(chǔ)理論和基本技能，更要注重對學(xué)生進行理論聯(lián)系實際過程的訓(xùn)練和培養(yǎng)，以激發(fā)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的興趣和能力，從而培養(yǎng)實踐技能和創(chuàng)造能力。北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院高度重視實踐教學(xué)。在長期研究和實踐的基礎(chǔ)上，近年來對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行大膽改革創(chuàng)新，建立了一套以“實驗技能培養(yǎng)集中實習(xí)實踐科研創(chuàng)新訓(xùn)練專業(yè)綜合實踐”為基本構(gòu)成模塊，涵蓋第一、第二和第三課堂，跨越大學(xué)一年級至四年級，具有“理論與實踐、知識與技能、夯實基礎(chǔ)與創(chuàng)新提高三結(jié)合”教學(xué)特色，全方位，多手段，分層次遞進式的中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)模式，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力奠定了基礎(chǔ)。
1分層遞進式實踐技能培養(yǎng)模式主要內(nèi)容
1.1開設(shè)設(shè)計性綜合性實驗
培養(yǎng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力大力推動設(shè)計性和綜合性實驗開展，從工作量認定、教改經(jīng)費資助等方面予以扶持。每門實驗課至少包含1~2個設(shè)計性實驗，由學(xué)生設(shè)計具有一定創(chuàng)新性的實驗方案。專門開設(shè)綜合性實驗，教師定出實驗題目，由學(xué)生查資料，在綜合現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)計實驗方案，然后師生討論方案的可行性并修改方案，最后由學(xué)生獨立完成實驗。從大學(xué)一年級的專業(yè)基礎(chǔ)課直至專業(yè)實驗課，均要求開設(shè)設(shè)計性或綜合性實驗項目，近年來每學(xué)年的開設(shè)比例占實驗課程總數(shù)50%以上。
1.2組織實驗技能大賽
以賽促教促學(xué)促練中藥學(xué)是實驗性科學(xué)，實驗基本技能是學(xué)生核心競爭力的保證。從2009年起每年組織一次中藥學(xué)實驗技能大賽。旨在規(guī)范、熟練實驗基本操作，提高學(xué)生基本實驗技能；通過競爭發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)工作中的優(yōu)、缺點；培養(yǎng)廣大學(xué)生的實驗興趣和創(chuàng)新意識，給學(xué)生提供一個展現(xiàn)自我的平臺；讓學(xué)生重視實驗技能，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，營造良好的科研與學(xué)習(xí)氛圍。此外，鼓勵學(xué)生參加各類實驗技能大賽，多次組織團隊參加北京市大學(xué)生化學(xué)實驗競賽，并多次獲獎。
1.3強化畢業(yè)論文環(huán)節(jié)
提高學(xué)生實驗綜合素質(zhì)畢業(yè)論文是檢驗和增強學(xué)生自學(xué)能力、分析能力、設(shè)計能力、綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的重要一環(huán)。以往的畢業(yè)論文安排在第8學(xué)期，考慮到此學(xué)期學(xué)生還要參加考研復(fù)試，以及聯(lián)系工作等實際情況，我們嘗試將畢業(yè)論文工作提前到第7學(xué)期開始，保證有充足的時間完成。為充分調(diào)動每一個學(xué)生的積極性，發(fā)揮其特長，畢業(yè)論文題目保證1人1題，不得重復(fù)。
1.4渲染學(xué)術(shù)氛圍
引領(lǐng)學(xué)生實踐為提高學(xué)生對于科研、科技開發(fā)的興趣，渲染學(xué)術(shù)氛圍，學(xué)院每年邀請國內(nèi)外知名學(xué)者前來講學(xué)，包括中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院肖培根院士、中國中醫(yī)科學(xué)院黃璐琦院士、陳士林研究員、302醫(yī)院肖小河研究員、香港浸會大學(xué)趙中振教授、美國國家疾病預(yù)防控制中心（CDC）職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）病理生理研究部首席生理學(xué)家AnnaAShvedova教授、美國Daemen大學(xué)BrendaL.Young教授、AndrewKierWise博士等共20多人。此外，還鼓勵教師帶領(lǐng)對科研有濃厚興趣的學(xué)生從大一下學(xué)期或大二開始進入實驗室，通過學(xué)生自愿申請、科研導(dǎo)師審核，遴選學(xué)生參加教師的科研項目，包括國家自然科學(xué)基金、國家新藥創(chuàng)制重大專項、北京市自然科學(xué)基金等省部級項目、橫向科技開發(fā)項目等研究。自2007年以來，學(xué)生參與科研項目達40余項，以第一作者身份發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)十篇，其中多篇被SCI、EI、SCIE等收錄。
1.5建立學(xué)生科研創(chuàng)新平臺
促進創(chuàng)新思維的形成搭建學(xué)生科研創(chuàng)新平臺，提供全開放的自主學(xué)習(xí)實驗教學(xué)環(huán)境。通過課外創(chuàng)新實踐項目立項，鼓勵學(xué)生積極參加課外創(chuàng)新設(shè)計學(xué)習(xí)，提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)科學(xué)研究能力。①建設(shè)學(xué)生科研創(chuàng)新平臺網(wǎng)站。完善網(wǎng)絡(luò)宣傳交流版塊，包括大學(xué)生科研創(chuàng)新項目招標通知、報名、申報評審程序、項目管理運行機制、科研成果信息公布等信息；②實行導(dǎo)師準入制度。教師只有通過培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力課程的學(xué)習(xí)，通過測試，方可取得導(dǎo)師資格，再通過申請成為導(dǎo)師團隊成員；③實行審批制。學(xué)生確定研究題目或研究方法后，以課題申請的方式提出申請，獲得批準后將為其指派指導(dǎo)教師或?qū)W生自行聯(lián)系指導(dǎo)教師，實驗在教師指導(dǎo)下完成，實驗完成后撰寫并上交論文報告，接受答辯；④實行項目定期考核制度。學(xué)生定期上交研究進展，統(tǒng)一進行標書評優(yōu)，在實施過程中，各小組定期召開組會進行本課題的討論；⑤召開大學(xué)生科研創(chuàng)新例會。定期召開創(chuàng)新工作專題會，討論工作計劃及存在的問題以及解決措施，針對各項工作中遇到的問題，由指導(dǎo)教師團隊進行摸底、總結(jié)、提出解決方案；⑥建立獎勵機制。每年拿出專項經(jīng)費，對在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、參與教師科研活動以及各種競賽中取得優(yōu)異成績的學(xué)生給予獎勵，并通報表彰，激勵拔尖學(xué)生脫穎而出。
1.6加強與外界合作
拓展學(xué)生實習(xí)實踐空間，積極加強與外界的合作，進一步拓展學(xué)生實習(xí)實踐空間。①與校內(nèi)科研實驗室的合作。依托學(xué)科優(yōu)勢，大力加強實驗室軟硬件建設(shè)的同時，及時把科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為校內(nèi)實習(xí)實踐基地，將教育部“中藥制藥與新藥開發(fā)工程研究中心”、“中藥材規(guī)范化生產(chǎn)工程研究中心”；北京市“中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點實驗室”；國家中醫(yī)藥管理局“中藥信息工程”重點研究室、國家中醫(yī)藥管理局“中藥經(jīng)典名方有效物質(zhì)發(fā)現(xiàn)”重點研究室和國家中醫(yī)藥管理局三級科研實驗室等科研平臺發(fā)展為校內(nèi)教學(xué)實習(xí)基地。②與校外實習(xí)基地的合作。充分利用學(xué)校在中藥研究領(lǐng)域校友資源等方面的優(yōu)勢，積極建立與校外實習(xí)基地的合作，拓展學(xué)生的實習(xí)實踐空間，與北京康仁堂藥業(yè)等醫(yī)藥企業(yè)和廣安門醫(yī)院等三甲醫(yī)院及安國藥材種植基地、松山植物園共建校外實習(xí)基地。③組織專業(yè)科學(xué)考察。利用節(jié)假日組織學(xué)生走出校門，走入生產(chǎn)實踐一線，進行有計劃、有目的的中藥資源調(diào)查等科學(xué)考察，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、合作精神、創(chuàng)新精神，磨練學(xué)生意志，引導(dǎo)學(xué)生熱愛實踐、勇于實踐、服務(wù)社會。
1.7加大投入
搭建堅實的實踐教學(xué)硬件平臺近年來一直積極申報各類國家財政專項以改善大學(xué)生實驗室條件，同時本著勤儉持家的原則用好各項經(jīng)費。學(xué)院歷來注重實驗內(nèi)容和生產(chǎn)實際相結(jié)合，為滿足專業(yè)教學(xué)需要，已建成能滿足教學(xué)科研需要的研發(fā)基地近五千平米，其中包括符合GMP標準的中藥制劑實訓(xùn)平臺、中藥材標本館和小型藥草園。中藥制劑實訓(xùn)平臺中既有制藥生產(chǎn)中的常用設(shè)備，可供學(xué)生學(xué)習(xí)各種劑型的制備方法，也有萬級、十萬級的模擬車間、環(huán)境，使學(xué)生感受到工廠的氛圍；中藥材標本館和小型藥草園，使學(xué)生親身接觸到中藥飲片和藥用植物，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，達到了“身臨其境，樂在其中”教學(xué)境界。通過上述措施，將專業(yè)實驗與生產(chǎn)實際融為一體，提升理論，注重實用，強化了學(xué)生解決中藥生產(chǎn)與鑒別中實際問題的能力。
1.8加強隊伍建設(shè)
努力造就高素質(zhì)的實踐教學(xué)隊伍提高教師實踐教學(xué)能力，是完成實踐教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的關(guān)鍵。因此，學(xué)院十分注重加強實驗技術(shù)人員隊伍建設(shè)。①加強在職人員的培訓(xùn)。對新留校工作、新調(diào)入人員必須進行實驗技術(shù)崗前培訓(xùn)；支持、鼓勵實踐教學(xué)人員參加國內(nèi)外各種教學(xué)研討會；選派青年教師進修學(xué)習(xí)，以提高隊伍的業(yè)務(wù)水平；②成立實驗教學(xué)督導(dǎo)組。成立由知名專家教授組成的中藥學(xué)實驗教學(xué)督導(dǎo)組，對實驗技術(shù)人員進行定期考核，同時對實踐教學(xué)的改革方案進行專家論證、向?qū)W校教學(xué)指導(dǎo)委員會提出指導(dǎo)性意見和建議。
2分層遞進式實踐技能培養(yǎng)模式特點與創(chuàng)新
2.1全方位
中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)模式涵蓋第一、第二和第三課堂。強化專業(yè)培養(yǎng)方案之內(nèi)的第一課堂教學(xué)，即經(jīng)典的驗證性、設(shè)計性、綜合性實驗和畢業(yè)論文；堅持教學(xué)中心地位，開辟豐富多彩的第二課堂活動，即開辦實驗技能大賽，舉辦學(xué)術(shù)節(jié)，渲染學(xué)術(shù)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研項目，為學(xué)生提供訓(xùn)練和展示平臺，通過比賽和科研活動，促教、促學(xué)、促練；應(yīng)用所學(xué)專業(yè)實踐技能，走出校門，進行科學(xué)考察，走進企業(yè)，調(diào)查中藥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生熱愛實踐、勇于實踐、服務(wù)社會。分層次遞進式培養(yǎng)模式涵蓋了大學(xué)一年級至四年級。大一和大四學(xué)生分別主要以實驗基本技能訓(xùn)練和畢業(yè)論文工作為主，設(shè)計性和綜合性實驗、實驗技能大賽、學(xué)術(shù)節(jié)、學(xué)生科研活動招標、學(xué)生參與教師的科研項目則貫穿大學(xué)一年級至四年級。
2.2多手段
采用多種實驗教學(xué)手段，不斷完善實驗教學(xué)方法。在原有課堂教學(xué)和實物實驗的基礎(chǔ)上，利用先進的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行計算機輔助教學(xué)，建立虛擬仿真實驗數(shù)據(jù)庫，建立實驗仿真教學(xué)平臺和人機互動實驗教學(xué)平臺，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣。中藥學(xué)虛擬仿真實驗平臺優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：①虛擬仿真實驗平臺將圖像、聲音、動畫引入到實驗教學(xué)中，在較短的時間內(nèi)，向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)和傳遞大量信息，充分調(diào)用學(xué)習(xí)者的各種感官，使學(xué)習(xí)者加強對課本知識的理解，有利于提高實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率。②虛擬仿真實驗平臺的交互性可以讓學(xué)生有身臨其境的效果，通過3D效果建立起來的實驗環(huán)境，可以使學(xué)生通過人機交互對整個實驗過程進行全程操控和觀察，讓學(xué)生非常直觀的學(xué)習(xí)實驗過程。③虛擬仿真實驗平臺解決了中藥學(xué)實驗教學(xué)中的以下三點迫切需求：實現(xiàn)中藥學(xué)實驗教學(xué)的遠程教育，可以讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)親臨整個實驗過程；突破傳統(tǒng)實驗形式的限制，對于危險性、毒性極大的實驗可通過模擬仿真平臺實現(xiàn)實驗過程的真實再現(xiàn)；對于資源有限、貴重的藥材，不適宜于實驗室中大量消耗，通過虛擬仿真實驗平臺，實現(xiàn)了資源的保護。通過現(xiàn)代化的虛擬仿真實驗和傳統(tǒng)的課堂教學(xué)、實物實驗有機結(jié)合，克服傳統(tǒng)課程的缺點，通過建模與動態(tài)演示，把中藥學(xué)過程中的實驗直觀形象的展示出來，便于學(xué)生對實驗過程的掌握，為學(xué)生實驗創(chuàng)新能力的提高提供了基礎(chǔ)。2.3分層次探索建立了以“實驗技能培養(yǎng)集中實習(xí)實踐科研創(chuàng)新訓(xùn)練專業(yè)綜合實踐”為基本構(gòu)成模塊，各模塊依次展開，層層遞進，互為依存，有機聯(lián)系，不斷深化的多層次培養(yǎng)模式，形成了“實驗教學(xué)奠定基礎(chǔ)、集中實習(xí)鞏固加強、科研訓(xùn)練培育創(chuàng)新、綜合實踐整合提高”的實踐教學(xué)特色，提出了“理論與實踐、知識與技能、夯實基礎(chǔ)與創(chuàng)新提高三結(jié)合”的實踐教學(xué)理念。同時，以學(xué)生的專業(yè)思想教育為切入點，連續(xù)4年不間斷，而部分優(yōu)秀畢業(yè)生又可以作為專業(yè)思想教育的范例，反饋形成良性循環(huán)。
2.3.1實驗技能培養(yǎng)層次
本層次立足于基本實驗技能和動手能力培養(yǎng)、各項操作技能的熟練掌握、創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)、基礎(chǔ)和專業(yè)知識的鞏固提高，內(nèi)容包括附屬于基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程內(nèi)的課內(nèi)實驗和獨立實驗課程，分為基礎(chǔ)性、專業(yè)性和綜合設(shè)計性實驗三個能力分層遞進的實驗教學(xué)模塊。①基礎(chǔ)性實驗包括無機化學(xué)實驗、有機化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗、化學(xué)分析實驗、儀器分析實驗、物理學(xué)實驗、藥用植物學(xué)實驗、生物化學(xué)實驗、藥理學(xué)實驗等；②專業(yè)性實驗包括中藥化學(xué)實驗、中藥藥理學(xué)實驗、中藥藥劑學(xué)實驗、中藥炮制學(xué)實驗、中藥制劑分析實驗、中藥鑒定學(xué)實驗、中藥制劑顯微鑒別實驗等；③綜合設(shè)計性實驗又包括基礎(chǔ)綜合實驗和專業(yè)綜合實驗。以上所涉課程時間跨度從第一學(xué)年到第四學(xué)年，教學(xué)主要采用多媒體示范教學(xué)、仿真模擬、現(xiàn)場參觀、教師演示和學(xué)生實際觀察和操作等方式進行。
2.3.2集中實習(xí)實踐層次
根據(jù)課程學(xué)習(xí)需要，依托現(xiàn)有的實習(xí)實踐基地，在藥用植物學(xué)、中藥鑒定學(xué)、中藥制劑學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課等課程教學(xué)中安排集中實習(xí)，包括松山藥用植物學(xué)實習(xí)（包括野外藥用植物資源調(diào)查、藥用植物識別）、安國中藥鑒定實習(xí)（包括常用中藥材鑒定、道地藥材產(chǎn)地實習(xí)等）、中藥制劑實習(xí)（包括中藥制劑車間實習(xí)、醫(yī)院藥劑科實習(xí)等）。本層次實習(xí)主要安排在第二學(xué)年和第四學(xué)年。通過集中實習(xí)，加深和鞏固學(xué)生課堂所學(xué)知識，獲取感性知識，開闊視野，擴大知識面，培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)，加強職業(yè)道德教育，為今后工作奠定堅實基礎(chǔ)。
2.3.3科研創(chuàng)新訓(xùn)練層次
開展形式多樣的科研實踐活動，以此強化學(xué)生專業(yè)基本技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。本層次的創(chuàng)新訓(xùn)練主要面向已經(jīng)完成基礎(chǔ)和綜合實驗培訓(xùn)的二、三、四年級的學(xué)生，重點是“創(chuàng)新性、探索性”。具體包括：建立“科研創(chuàng)新實驗”導(dǎo)師庫，按照“以學(xué)生自行設(shè)計、操作為主，導(dǎo)師指導(dǎo)為輔”的原則，開設(shè)學(xué)生自行設(shè)計的“創(chuàng)新探索綜合實驗”；鼓勵學(xué)生積極參加各級各類科研課題申報；參加“挑戰(zhàn)杯”等各種創(chuàng)業(yè)大賽；進入教師實驗室參與教師科研項目；參加學(xué)校舉辦的專家、企業(yè)家系列講座等。
2.3.4專業(yè)綜合實踐層次
畢業(yè)專題實習(xí)是學(xué)生走上工作崗位的一次重要實踐，同時也是實現(xiàn)中藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標的一個極為重要的環(huán)節(jié)。在第七學(xué)期教學(xué)任務(wù)結(jié)束后即進入畢業(yè)專題實習(xí)，時間共16周。要求學(xué)生通過實習(xí)，了解本專業(yè)發(fā)展動態(tài)和趨勢，熟悉本專題所涉及的基本理論、基本知識和基本技能，掌握文獻查閱、實驗設(shè)計、實驗研究、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、論文撰寫等科學(xué)研究的基本方法，并熟悉論文答辯過程，為即將開始的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。在第八學(xué)期末，根據(jù)學(xué)生入學(xué)以來的實驗、實習(xí)實踐、畢業(yè)論文等情況進行畢業(yè)綜合考核。多年教學(xué)實踐結(jié)果表明，通過以上四個不同層次的專業(yè)化訓(xùn)練，學(xué)生切實具備了扎實的實踐技能與創(chuàng)新能力，能夠勝任中藥學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的工作，并在工作中顯示出較強的競爭實力。
2.4將科研過程及科技成果轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)資源
積極引導(dǎo)教師把科研過程中產(chǎn)生的科研及科技開發(fā)成果引入到實踐教學(xué)之中，積極將設(shè)計性綜合性實驗和畢業(yè)論文與教師的科研課題相結(jié)合。三年來，結(jié)合縱、橫向科研課題的畢業(yè)論文300余篇，占畢業(yè)設(shè)計總課題數(shù)的36%以上；結(jié)合科研課題的綜合設(shè)計性實驗題目達85個，占實驗項目總數(shù)的61%，綜合設(shè)計性實驗項目開設(shè)比例占實驗課程總數(shù)40%以上；學(xué)生參與項目研究的課題占科研項目總數(shù)的70%以上。
2.5改革測評方法
建立能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的考核體系建立能夠體現(xiàn)培養(yǎng)目標的、完整的實驗教學(xué)考核體系。采取多元化的考試方法，將過程考核與終結(jié)考試相結(jié)合，以考察能力、操作為主，全面考察學(xué)生的綜合能力。該考核體系涵蓋了實驗技能培養(yǎng)集中實習(xí)實踐科研創(chuàng)新訓(xùn)練專業(yè)綜合實踐四個階段的各個環(huán)節(jié)。①在實驗技能培養(yǎng)階段，將實驗技能考核分成平時實驗?zāi)芰y評和統(tǒng)考測評兩種，平時實驗?zāi)芰y評主要包括：結(jié)合虛擬仿真實驗平臺實驗預(yù)習(xí)網(wǎng)上過關(guān)自動積分、實驗預(yù)習(xí)積分、實驗操作能力積分、實驗結(jié)果積分、實驗報告積分；統(tǒng)考測評又分為實驗理論考試和實驗操作技能考試兩部分。若平時實驗?zāi)芰y評優(yōu)秀者，可免統(tǒng)考測評；平時實驗?zāi)芰Τ煽冞_不到優(yōu)秀者，須參加統(tǒng)考測評；規(guī)定實驗技能考核成績不及格不得參加理論課考試；②在集中實習(xí)實踐階段，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標，要求學(xué)生提交實習(xí)報告和小結(jié)；③在科研創(chuàng)新訓(xùn)練階段，要求學(xué)生撰寫課題申報書、實驗方案和詳細實施計劃；④在專業(yè)綜合實踐階段，注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過選題、開題、實驗、論文撰寫和答辯等環(huán)節(jié)，使學(xué)生得到全面訓(xùn)練。多年實踐證明，該體系保證了實驗教學(xué)各環(huán)節(jié)的教學(xué)秩序與質(zhì)量，為正確評價學(xué)生實踐能力提供客觀指標體系，同時也是新世紀中藥學(xué)專門人才能力培養(yǎng)的基本保證。
3模式應(yīng)用效果
分層遞進式中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)模式構(gòu)建完成后已進行了多年實踐，并取得了良好的成效。
3.1提高了本專業(yè)師資綜合水平
2007—2016年，本校中藥學(xué)專業(yè)相關(guān)教師有22人晉升教授或研究員職稱，35人晉升副教授或副研究員職稱。
3.2形成了多項教學(xué)改革成果
2007—2016年，該成果相關(guān)完成人獲得各級教學(xué)成果獎5項，發(fā)表實踐技能培養(yǎng)相關(guān)教研教改論文80余篇，建成北京市級精品課程2門，建設(shè)校級精品教材5部。鑒于在構(gòu)建本科生實驗技能培養(yǎng)體系的綜合性、特色化和成效顯著，實驗研究成果突出，實驗室管理科學(xué)合理，注重科研促進本科教學(xué)和科技服務(wù)，中藥學(xué)實驗中心于2007年被評為“北京市實驗教學(xué)示范中心”，2012年還申報了國家級實驗教學(xué)示范中心。此外，中藥學(xué)專業(yè)于2007年獲批國家級特色專業(yè)建設(shè)點，2008年獲批北京市特色專業(yè)建設(shè)點。
3.3培育了學(xué)生的實踐創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力
經(jīng)過全方位、多手段、分層遞進式的實踐技能培養(yǎng)模式訓(xùn)練后，學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能得到進一步強化。許多學(xué)生反映，在經(jīng)過該模式的系統(tǒng)訓(xùn)練后，實踐技能和實踐創(chuàng)新思維能力得到了較大提高。在學(xué)校連年舉行的大學(xué)生科研課題招標活動中，中藥學(xué)專業(yè)每年有數(shù)十個學(xué)生團體積極參與這一活動，在此過程中他們經(jīng)歷了科研全程訓(xùn)練，其科研實踐能力和綜合素質(zhì)得到顯著提升。近年來共參加國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目40項，教育部創(chuàng)新性試驗計劃項目近30項，北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃項目5項，校級自主課題100余項；在第三屆“挑戰(zhàn)杯”首都高校大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽中取得一、二、三等獎各1名，在第四屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽中取得銅獎1名；獲第八屆“全國大學(xué)生藥苑論壇”創(chuàng)新成果三等獎2項；累計發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)十篇，其中被SCI收錄論文多篇。
3.4提高了畢業(yè)生的社會競爭力
就業(yè)考研情況良好通過分層遞進式中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)模式的實踐，學(xué)生的就業(yè)形勢得到明顯改善，縮短了中藥學(xué)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)后的“磨合期”，提高了畢業(yè)生的社會競爭力。許多學(xué)生反映在經(jīng)過全方位的實踐技能綜合培養(yǎng)模式訓(xùn)練后，就業(yè)面試時的自信心增強，提高了成功率。多年來，本科生就業(yè)率在95%以上。中藥學(xué)專業(yè)本科生參與實踐，特別是科研實驗工作大大激發(fā)了他們對于中藥學(xué)專業(yè)的興趣和進一步深造的愿望。近年來本專業(yè)學(xué)生踴躍報考研究生，40%學(xué)生報考研究生，錄取率30%左右，已考取的院校包括清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國中醫(yī)科學(xué)院、中國科學(xué)院等國內(nèi)知名大學(xué)或研究機構(gòu)，學(xué)生的實踐技能受到碩士研究生培養(yǎng)單位的一致好評。此外，有多名同學(xué)由于實踐技能突出，被美國、英國、法國及香港和澳門等地的大學(xué)錄取為研究生。
4小結(jié)
實踐技能培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，應(yīng)當(dāng)基于實踐教學(xué)的實踐性、系統(tǒng)性、主體性、現(xiàn)場情境性、完整性等特點[4]。對中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)模式進行有益探索，對于教育思想觀念轉(zhuǎn)變、實踐教學(xué)內(nèi)容改革、課程體系的構(gòu)建及人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，具有重要的現(xiàn)實意義[5]。分層遞進式本科生實踐技能培養(yǎng)模式是多年探索、研究的成果，已經(jīng)多年實踐，該模式對于培育學(xué)生的實踐創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強畢業(yè)生的社會競爭力起到了明顯的促進作用，對中藥學(xué)專業(yè)本科生實踐技能培養(yǎng)和提高具有示范作用，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】虛擬實驗；真實實驗；整合；初中化學(xué)實驗教學(xué)
【中圖分類號】G420【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2011）02―0132―05
《初中化學(xué)新課程標準》中倡導(dǎo)化學(xué)教學(xué)應(yīng)多采用以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式，強化評價的診斷、激勵與發(fā)展功能[1]。但是要實現(xiàn)標準中提倡的內(nèi)容，單靠傳統(tǒng)課堂實驗教學(xué)還遠遠不夠。此時以計算機網(wǎng)絡(luò)為平臺的虛擬實驗開始與真實實驗進行整合，并應(yīng)用到中學(xué)化學(xué)等學(xué)科教學(xué)中，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機、提高課堂教學(xué)效果。但是在整合的過程中卻出現(xiàn)了很多問題，比如在整合時教師找不到一種理想的結(jié)合點，往往是顧此失彼。筆者認為在進行虛擬實驗與真實實驗整合時應(yīng)先分析實驗?zāi)繕?、類型等，把握好整合的時機和度。
一 虛擬實驗與真實實驗整合的現(xiàn)狀
筆者在查閱文獻的過程中，發(fā)現(xiàn)關(guān)于虛擬實驗方面的研究很多。國外的有麻省理工學(xué)院的WEBLAB、Science Space等，國內(nèi)的有中科院上海有機化學(xué)研究所的虛擬化學(xué)實驗室、浙江大學(xué)的虛擬化學(xué)實驗等。然而，關(guān)于虛擬實驗與真實實驗整合的研究較少，其中有“整合資源構(gòu)建‘虛實結(jié)合’的計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗室[2]”、“電工電子虛擬實驗與真實實驗的互補性[3]”、“基于虛擬實驗與真實實驗整合的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革[4]”等文獻。以上這些文章指出了二者整合在理論層次上的優(yōu)勢，但是關(guān)于實踐應(yīng)用的卻很少。另外，上述文獻大多將虛擬實驗應(yīng)用于課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)，教學(xué)過程中應(yīng)用的較少，對于何時整合、整合什么、為什么整合、如何整合等更實際的問題，幾乎很少涉及。
二 整合中存在的問題及反思
虛擬實驗可以彌補真實實驗的不足，從而達到優(yōu)勢互補。任何新的事物在投入使用的過程中，難免會出現(xiàn)一些問題。虛擬實驗與真實實驗的整合也不例外：
1 側(cè)重理論的闡述，缺乏實踐操作性
現(xiàn)有的整合研究的一般思路是先闡述虛擬實驗和真實實驗的概念、類型、優(yōu)勢和不足，再說明如何將二者優(yōu)勢互補。這種研究思路也在一定程度上發(fā)揮了作用，但是這些純理論的闡述究竟能給一線教師帶來什么？能否促使他們在實際的教學(xué)過程中有效運用虛擬實驗？何時整合？如何進行有效地整合？一線教師真正需要什么？這些問題在上述的研究中卻不曾提到。理論提的固然好，卻不具備實踐操作性。這是現(xiàn)有的以理論為主的虛擬實驗與真實實驗的整合在推廣過程中常常會遇到的尷尬處境，究竟如何解決這些問題才是我們應(yīng)當(dāng)考慮的當(dāng)務(wù)之急。
2 夸大虛擬實驗的作用，忽視真實實驗
現(xiàn)有的整合研究中，有的盲目夸大虛擬實驗的作用，一定程度上忽視了真實實驗的重要性。但是筆者認為，虛擬實驗不能代替真實實驗，因為虛擬實驗畢竟會使學(xué)生產(chǎn)生“虛擬感”，而真實實驗?zāi)芟龑W(xué)生在理論學(xué)習(xí)和虛擬實驗中“不真實”的感覺，真實實驗在這方面以及在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力方面是虛擬實驗無法取代的。虛擬實驗是對真實實驗的模擬，真實實驗是虛擬實驗的基礎(chǔ)，虛擬實驗的局限性恰恰又是真實實驗的優(yōu)點，二者是相輔相成的。只有發(fā)揮各自的優(yōu)勢，精心組織實驗教學(xué)，才會收到更好的效果。
3 缺乏優(yōu)質(zhì)資源，不利于整合
目前虛擬實驗多是演示性的，交互程度低。造成這種現(xiàn)象的原因可能是開發(fā)這些實驗的人員多是計算機方面的技術(shù)人員，他們?nèi)狈ο鄳?yīng)的學(xué)科背景知識和一定的教學(xué)設(shè)計能力；或者是開發(fā)這些實驗的是學(xué)科教師，但是由于他們?nèi)狈ο鄳?yīng)的信息技術(shù)能力，縱然他們有很豐富的學(xué)科知識和很強的教學(xué)設(shè)計能力，也不能開發(fā)出高質(zhì)量的虛擬實驗。歸根結(jié)底，如果沒有優(yōu)質(zhì)的資源，整合就是紙上談兵。
4 缺乏系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計能力
教學(xué)設(shè)計是以學(xué)習(xí)理論、教學(xué)理論和傳播理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)理論的觀點和方法，調(diào)查、分析教學(xué)中的問題和需求，確定教學(xué)目標，建立解決教學(xué)問題的步驟，選擇相應(yīng)的教學(xué)活動和教學(xué)資源，評價其結(jié)果，從而優(yōu)化教學(xué)效果[5]。但是，有一些教師在虛擬實驗與真實實驗整合的過程中只是為了使用虛擬實驗而使用虛擬實驗，缺乏將虛擬實驗與教學(xué)過程有機結(jié)合的意識與方法。因此，如何進行系統(tǒng)的、整體的教學(xué)設(shè)計，如何對教學(xué)過程中的各個要素及其關(guān)系進行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和安排，如何用一種新的教學(xué)設(shè)計思想與方法來指導(dǎo)虛擬實驗與真實實驗進行有效的整合，以改進教學(xué)工作，是目前教師亟待發(fā)展的一種新能力。
三 虛擬實驗與真實實驗有效整合的模式
當(dāng)前的關(guān)于虛擬實驗與真實實驗整合的研究，多采用如圖1所示的模式。虛擬實驗多用于課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)之中，在課堂教學(xué)過程中卻很少涉及。虛擬實驗可以為學(xué)生提供一個實戰(zhàn)前演習(xí)的場所，讓學(xué)生對實驗的原理、現(xiàn)象、儀器的使用等有一定的了解，從而在進行真實實驗時可以減少失誤的次數(shù)。在課后復(fù)習(xí)的過程中，學(xué)習(xí)者可能還會遇到一些關(guān)于實驗儀器的操作技巧、實驗現(xiàn)象觀察等方面的問題，一般情況下，由于受實驗時間、空間和實驗儀器藥品的限制，再去重復(fù)真實實驗的過程是不可能的。這時，虛擬實驗以其高度的資源共享性、可重復(fù)利用性成了學(xué)生的好幫手，學(xué)習(xí)者可以在任何時間、任何地點進行自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。
難道虛擬實驗與真實實驗整合的過程中，虛擬實驗只能用于課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)嗎？顯然不是，在整合的過程中不能拘泥于固有的模式，應(yīng)以系統(tǒng)科學(xué)理論的觀點和方法，調(diào)查、分析整個教學(xué)過程，找出虛擬實驗與真實實驗進行整合的最佳契合點。當(dāng)然由于教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容的不同，相應(yīng)的教學(xué)過程階段的劃分也有所差異。但是一般情況下，可以將整個化學(xué)教學(xué)過程劃分為以下四個階段分別為：（1）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)動機；（2）演示講解，探求新知；（3）設(shè)計練習(xí)，鞏固新知；（4）聯(lián)系實際，拓展深化。在這四個階段中，我們該如何整合？怎么才能使二者真正實現(xiàn)優(yōu)勢互補呢？經(jīng)過研究，我們提出了如圖2所示的模式。
下面我們從教學(xué)設(shè)計的角度來探討。首先，分析實驗教學(xué)的目標，以確定當(dāng)前必需學(xué)習(xí)與掌握的知識。其次，分析學(xué)習(xí)者的特征，教學(xué)設(shè)計的目的是為了有效促進學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，進行學(xué)習(xí)者分析，目的是為了了解學(xué)生的學(xué)習(xí)準備和學(xué)習(xí)風(fēng)格，以便為后續(xù)的教學(xué)設(shè)計步驟提供依據(jù)。再次，確定實驗教學(xué)的起點，這一項的目的是明確學(xué)習(xí)者是否具備了相應(yīng)的行為能力；了解學(xué)習(xí)者對所要學(xué)習(xí)的知識已經(jīng)知道了多少[6]。最后，根據(jù)實驗內(nèi)容和實驗類型確定是以虛擬實驗或者真實實驗為主進行教學(xué)。
四 虛擬實驗與真實實驗整合案例
下面以“實驗室制取氫氣”為例，來闡述虛擬實驗與真實實驗的整合模式在初中化學(xué)實驗教學(xué)中的運用。
1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)動機
虛擬實驗可以將抽象化為具體，將局部的實驗現(xiàn)象放大顯示，以利于學(xué)習(xí)者觀察實驗現(xiàn)象，增強課堂教學(xué)的表現(xiàn)力，提高學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)更貼近生活和生產(chǎn)實際，這就在一定程度上彌補了真實實驗的不足。在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過 “實驗室制取氧氣”的內(nèi)容，而且氣體的制取具有相似性，因此我們可以使用它來創(chuàng)設(shè)情境。例如：讓學(xué)生回憶在實驗室制取氧氣的過程中，必須先做什么？這時學(xué)生可能回答檢驗氣密性等。然后教師提問引導(dǎo)“實驗室制取氫氣需要檢驗氣密性嗎”？此時教師可采用實驗室制取氧氣的虛擬實驗來展示檢驗氣密性的過程。若采用真實實驗，需要花費大量的時間，另外也受實驗藥品和儀器的限制。而虛擬實驗操作簡便、節(jié)省資源、時間，是一個比較好的選擇。教師引導(dǎo)提問實驗室制取氧氣的檢查氣密性的操作與制取氫氣的有什么不同？提出問題，引起學(xué)習(xí)者注意，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機。
2 課堂演示講解，探求新知
可以采用虛擬實驗輔助講解，例如：利用排水法制取氫氣時，怎么判斷氫氣已經(jīng)收集滿了呢？由于這個問題比較抽象，可以利用虛擬實驗展示過程并讓學(xué)生思考，在設(shè)計時我們在旁邊加入了一個文本輸入框，讓學(xué)生輸入觀察到的現(xiàn)象。輸入之后提交，緊接著會有一個反饋，在設(shè)計反饋這一環(huán)節(jié)時，我們采取了一些激勵性的、暗示性的圖片或者語言，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題并找出解決問題的方法，點燃學(xué)生思考問題的火花，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
另外，學(xué)生也可以反復(fù)操作虛擬實驗，為進入真實實驗打好基礎(chǔ)。但是這種反復(fù)的操作并不是簡簡單單的重復(fù)點擊鼠標，因為我們在設(shè)計虛擬實驗的過程中，添加了很多交互動作。比如，在如圖3 的“實驗操作”項“儀器的選擇”中，添加實驗所需的儀器和一些干擾項（干擾項的設(shè)計與實驗中用到的儀器相似，是學(xué)生的認知模糊點）。同時為了減小選擇的難度，使學(xué)生做起來不至于太吃力，我們添加了文字提示，例如“有三次選擇的機會，共需6種”。為了避免學(xué)生漫無目的的操作，采取了這樣的設(shè)計方法即在本步?jīng)]有完成之前，“下一步”的按鈕或者鏈接就不會出現(xiàn)，只有在學(xué)生做了本步實驗才能進入下一步的操作。并且如果操作不正確或者是不規(guī)范，相應(yīng)的步驟都會有反饋。這樣設(shè)計有利于學(xué)生加深印象，掌握相應(yīng)的知識，也體現(xiàn)了過程性評價的思想。
3 學(xué)習(xí)者進入真實實驗操作
在以往的整合過程中，有些人認為學(xué)生已經(jīng)在虛擬的環(huán)境中操作過多次，此環(huán)節(jié)就可有可無了，其實這種觀念是相當(dāng)不可取的。因為虛擬實驗系統(tǒng)畢竟是一個虛擬的環(huán)境，重要的操作技能的獲得還需要在真實的實驗室中進行。并且由于虛擬實驗設(shè)計能考慮到的意外情況有限，而在真實的實驗室中，學(xué)生每操作一次實驗可能都會遇到不同的問題，這些都需要學(xué)生去思考。這些思考的過程本身就是實踐能力和動手操作能力提高的過程，是虛擬實驗無法取代的。在進行真實實驗的過程中，學(xué)生可能會遇到一些問題，而這些問題由于時空或者實驗儀器藥品的限制，不能利用真實實驗解決，這時可以繼續(xù)使用虛擬實驗來探究產(chǎn)生問題的原因，以及解決問題的方法。并且可以利用虛擬實驗中的“在線討論”模塊就某一問題與同學(xué)交流討論，協(xié)同解決。
4 半自動生成實驗報告
實驗報告是做任何實驗必不可少的一部分，它可以記錄學(xué)生的實驗步驟、結(jié)論、實驗中出現(xiàn)的問題。由于紙質(zhì)的實驗報告中有很多是重復(fù)性勞動，這既加重了學(xué)生的負擔(dān)，也給老師的批閱帶來了一定的困難。為了解決該問題，在“實驗報告”模塊的設(shè)計中，我們將虛擬實驗與數(shù)據(jù)庫連接起來，學(xué)生在做虛擬實驗的過程中，實驗儀器藥品的選擇次數(shù)、現(xiàn)象和化學(xué)方程式的填寫會在實驗報告中自動生成。比如檢驗氫氣的純度時，我們設(shè)計了一個輸入文本框，學(xué)生在做實驗的過程中，需要將觀察到的實驗現(xiàn)象輸入文本框內(nèi)，這時用一個變量a來記錄學(xué)生輸入的內(nèi)容，再將變量a保存到數(shù)據(jù)庫中，就可自動生成。此處呈灰色顯示，學(xué)生在提取實驗報告時不能隨意修改，這種設(shè)計方法能在一定程度上防止學(xué)生在做完實驗之后，互相抄襲實驗報告，也減少了學(xué)生的工作量，更有利于教師對學(xué)生進行評價，提高了評價的信度。
5 實驗教學(xué)的修改、效果的評價
雖然將這一環(huán)節(jié)放在了最后，但是并不意味著評價是在教學(xué)之后進行的，而是始終貫穿于實驗教學(xué)過程的始終，是檢查、總結(jié)和指導(dǎo)教學(xué)的先決條件和重要依據(jù)，它的科學(xué)性、導(dǎo)向性直接影響著課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率，更是實驗教學(xué)能否取得成功的保障[7]。
為了更好地進行評價我們設(shè)計了兩種類型的虛擬實驗：一種用于讓學(xué)生反復(fù)操作，培養(yǎng)能力；另外一種考查學(xué)生知識、技能的掌握程度，并將相關(guān)要考查的知識、實驗技能一一做了統(tǒng)計，設(shè)計了不同類型的考查方法。當(dāng)學(xué)生完成實驗之后，相應(yīng)的實驗時間、說明，填寫的實驗現(xiàn)象、方程式等會在實驗報告中自動生成，并且客觀選擇試題的得分也是自動生成的，一些主觀性試題答案則呈灰色顯示，教師在調(diào)取實驗報告時只需批閱主觀性試題部分并給出相應(yīng)的分值，最后按“提交”按鈕，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計得分，并給出相應(yīng)的反饋提示，如：學(xué)生的哪些知識技能比較薄弱，需要強化等。
五 整合應(yīng)用的原則
1 依據(jù)實驗?zāi)繕恕?nèi)容和類型
在整合的過程中，必須要考慮到實驗的教學(xué)目標、內(nèi)容和實驗類型。只有這樣才能確定學(xué)生當(dāng)前必需學(xué)習(xí)與掌握的知識，確定實驗教學(xué)的起點，明確學(xué)習(xí)者是否具備了相應(yīng)的行為能力，為選擇以虛擬實驗或真實實驗為主提供操作依據(jù)。
2 依據(jù)教師能力和學(xué)習(xí)者特征
進行整合時，必須考慮到教師的知識能力結(jié)構(gòu)，比如信息技術(shù)能力、信息化教學(xué)設(shè)計能力。教師是否具備相應(yīng)的能力，是整合成功與否的關(guān)鍵。進行學(xué)習(xí)者特征分析，目的是為了了解學(xué)生的學(xué)習(xí)準備和學(xué)習(xí)風(fēng)格，對所要學(xué)習(xí)的知識已經(jīng)知道了多少，以便為后續(xù)如何整合、何時整合提供依據(jù)。
3 依據(jù)學(xué)校現(xiàn)有條件
在整合時，必須依據(jù)學(xué)校現(xiàn)有條件，即是否具備優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。比如性能較好的計算機硬件、虛擬實驗軟件等，這些是整合所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。
4 虛擬實驗與真實實驗優(yōu)勢互補
進行整合時，應(yīng)當(dāng)首先明確虛擬實驗和真實實驗各自的優(yōu)缺點，只有這樣才能做到揚長補短、優(yōu)勢互補。以上是筆者在研究基于虛擬實驗與真實實驗的整合在初中化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用的一些看法，并對于為什么整合、整合什么、何時整合、如何整合等問題，給出了筆者的一些觀點，以期能為初中實驗教學(xué)提供一些有益的幫助。
參考文獻
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Further Discussion of Integration of Both Virtual Experiment and True Experiment
―The Case of ‘To Produce Hydrogen on the Condition of the Laboratory ’in the Chemistry of the Junior Middle School
ZHANG Xue-jun WANG A-xi
(The College Of Educational Technology And Communication, Northwest Normal University, Lanzhou,Gansu 730070,China)
Abstract：The thesis firstly analyzes the current research status and the problems in the process of integration, then proposes the general integration mode of virtual experiment and true experiment in the process of experimental teaching in middle schools, and the case about the model applied to chemical experimental teaching. Finally some application principles of integration are proposed.
Keywords: virtual experiment; true experiment; integration; junior middle school chemical experimental teaching
論文摘要：開放實驗教學(xué)作為高校化學(xué)實驗教學(xué)中的一種教學(xué)方法，其特點在于一定范圍內(nèi)實驗的內(nèi)容與時間可由學(xué)生自由地選擇。本文分析了高校開放式化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決方法。
一 高校開放式化學(xué)實驗教學(xué)的問題
1．開放式化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的選擇難度較大
一般情況下，開放式實驗教學(xué)要求教學(xué)的內(nèi)容要體現(xiàn)一定的趣味性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、先進性以及綜合性。在不同的階段，這幾方面各有側(cè)重，不僅應(yīng)循序漸進、便于實施，也應(yīng)為學(xué)生提供較大的個性發(fā)展空間，逐漸引導(dǎo)學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)能力。然而，很多實驗項目都受到傳統(tǒng)實驗教學(xué)的影響，難以使學(xué)生在開放式化學(xué)實驗教學(xué)中增強主動能動性，也無法在開放式實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2．開放式化學(xué)實驗教學(xué)的教學(xué)手段和實驗室資源存在局限性
實行開放式實驗教學(xué)，應(yīng)做到讓學(xué)生“隨時”都能夠進入實驗室，也就是說做到“全天候”的開放。然而，隨著大量的新工藝、新技術(shù)、新材料應(yīng)用和現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，教學(xué)設(shè)備已出現(xiàn)了老化的現(xiàn)象，同時實驗室資源也越來越貧乏，在高校不斷擴招的同時，全天開放實驗室已成為一個很大的難題，從而對提高教學(xué)質(zhì)量造成了很大的影響，嚴重制約著實驗教學(xué)的改革進程。
3．開放式化學(xué)實驗教學(xué)的考核機制不完善
實驗考核能夠有效地檢查學(xué)生對相關(guān)技能的掌握情況，而客觀合理地評定學(xué)生的綜合能力，會對學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性產(chǎn)生不良影響，同時也影響著實驗教學(xué)的質(zhì)量。
4．盲目地選擇開放式化學(xué)實驗項目
現(xiàn)階段，在實驗選課平臺中，缺乏必要的實驗項目介紹，降低了項目的透明度。只有將實驗選課平臺、實驗教學(xué)管理平臺和實驗教學(xué)平臺融為一體，才能很好地提升教學(xué)質(zhì)量與管理水平。
二 高校開放式化學(xué)實驗教學(xué)的解決方法
1．開放實驗時間
開放實驗時間指的是實驗教學(xué)不應(yīng)統(tǒng)一來安排實驗課表，而應(yīng)定期將實驗的時間、內(nèi)容、設(shè)備與儀器等一些基本情況公布給學(xué)生，這樣一來，學(xué)生就不再受班級與專業(yè)的限制，以各自的興趣、學(xué)習(xí)進度及要求同實驗室聯(lián)系在一起，并自己決定什么時間完成自己的實驗室內(nèi)容。另外，開放實驗時間還應(yīng)向?qū)W生提供足夠的自選時間以及實驗時間。
2．區(qū)分開放式化學(xué)實驗教學(xué)的內(nèi)容
在內(nèi)容方面，應(yīng)將開放式實驗教學(xué)劃分為科研型開放式實驗教學(xué)和教學(xué)型開放式實驗教學(xué)。其中，教學(xué)型開放實驗應(yīng)把現(xiàn)存的實驗內(nèi)容重新組合在一起，增加內(nèi)容密度，從而消除單一內(nèi)容與單一實驗的弊端，更新傳統(tǒng)模式中一種做法、一本教材的現(xiàn)象，并鼓勵學(xué)生自己選擇實驗的內(nèi)容，自己擬定實驗的方案，自行組織以及完成實驗。實驗內(nèi)容主要包括必做實驗、選做實驗和綜合設(shè)計性實驗。轉(zhuǎn)貼于 其中，必做實驗指的是全部教學(xué)內(nèi)容中的主要部分，要求學(xué)生要按規(guī)定完成。學(xué)生通過這些實驗，能夠掌握科學(xué)實驗的基本方法、基本知識和基本技能，形成一定的理論聯(lián)系實際以及分析、解決實際問題的能力。而選做實驗則具有一定的靈活性，可讓學(xué)生根據(jù)自身的實際情況來有針對性地做實驗，從而充分地調(diào)動他們的積極性，強化他們的實踐能力。
而科研開放型實驗則是指為優(yōu)秀的學(xué)生配備導(dǎo)師，并指導(dǎo)他們參與科研工作。通常情況下，老師應(yīng)在其開展的科研領(lǐng)域內(nèi)，選出部分小課題讓學(xué)生自由報名，并參加各個開放性課題。此類實驗的重點在于文獻調(diào)研和實驗設(shè)計，目標是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
3．充分利用現(xiàn)代開放式化學(xué)實驗教學(xué)手段
在實驗教學(xué)中積極運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬實驗技術(shù)等現(xiàn)代教學(xué)手段，可有效地降低實驗教學(xué)過程中的消耗，使虛擬、仿真實驗與實際實驗有機的結(jié)合起來，從而最大程度地提升實驗教學(xué)的質(zhì)量與效果。另外，還應(yīng)建立化學(xué)實驗網(wǎng)頁，以構(gòu)建實驗選課平臺，進行實驗項目介紹，提高項目透明度，同時開發(fā)實驗管理軟件，并開通網(wǎng)上實驗預(yù)約以及網(wǎng)上成績查詢等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。
4．加強對實驗考核手段的改革
當(dāng)前，我國大部分高校已基本實現(xiàn)了化學(xué)實驗結(jié)果的量化考核，并編制成軟件。這樣學(xué)生在做完實驗之后可以及時地將數(shù)據(jù)錄入到計算機中，有效地避免了數(shù)據(jù)被篡改的可能，從而保證成績的公平和真實。另外，計算機在計算之后給出成績，也可以極大地減少教師的工作量，使教師將更多的精力投入到改進教學(xué)質(zhì)量中去。
三 結(jié)束語
綜上所述，高校實行開放式化學(xué)實驗教學(xué)有利于解決傳統(tǒng)教學(xué)中的一些問題，而且能夠促進教學(xué)質(zhì)量的提高。但是，現(xiàn)階段在開放式化學(xué)實驗教學(xué)中，存在一定的不足，高校應(yīng)針對自身的不足，采取有效的彌補措施，強化開放式實驗教學(xué)，以取得良好的教學(xué)成果。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：機械工程；應(yīng)用技術(shù)型人才；實踐教學(xué)體系
現(xiàn)今，應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)建設(shè)成為教育發(fā)展趨勢，其中機械工程類專業(yè)方向迫切需要培養(yǎng)制造業(yè)方面具有創(chuàng)新設(shè)計能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的應(yīng)用技術(shù)型人才。培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，就必須構(gòu)建圍繞學(xué)生能力培養(yǎng)的實踐課程體系，讓學(xué)生將所學(xué)的知識與工程實際問題結(jié)合起來，學(xué)以致用鍛煉學(xué)生實踐能力。因此，本文主要以西安交通工程學(xué)院為例，討論機械工程專業(yè)工程實踐教育體系的改革。
1當(dāng)前實踐教學(xué)存在的問題
我國高等工程教育長期定位為研究型教育，一直側(cè)重專業(yè)科學(xué)知識教學(xué)，對于學(xué)生的應(yīng)用實踐能力與綜合技術(shù)素質(zhì)往往選擇性忽視，高校教育同質(zhì)化和科學(xué)化的問題十分突出，主要存在以下問題：
1.1實踐教學(xué)沒有進行全面系統(tǒng)地統(tǒng)籌安排
獨立設(shè)課的實驗較少，實驗課基本上成為理論課的附屬，實驗學(xué)時短，內(nèi)容滯后、形式單一，各門理論課程實驗開展只考慮本課程內(nèi)容，缺乏對整個專業(yè)的整體思考，致使實驗內(nèi)容分散、重復(fù)、遺漏、不能形成系統(tǒng)聯(lián)系。
1.2演示性、驗證性實驗過多，綜合設(shè)計性和研究創(chuàng)新型實驗不足
實踐教學(xué)沒有達到對學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力進行系統(tǒng)性訓(xùn)練和培養(yǎng)的目的，它而只是作為理論課的補充和驗證。一般學(xué)生做實驗時，通過試驗資料或指導(dǎo)書就已經(jīng)完整的了解了實驗步驟，學(xué)生不需要進行思考，甚至于都不愿意動手操作，這對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣打擊較大。
1.3實驗室管理方式散亂，不能形成合力
實驗教學(xué)設(shè)備和儀器配置不足，資金投入分配不均衡；實驗教師隊伍薄弱等問題也制約著實踐教學(xué)體系的建立。
2實踐教學(xué)體系的建設(shè)和發(fā)展
上述問題嚴重影響了教師投入實驗教學(xué)研究與改革的積極性和學(xué)生參與實驗的熱情，也制約了學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此，我們迫切需要改革現(xiàn)有實踐教學(xué)現(xiàn)狀，形成以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為目的的實踐教學(xué)體系。
2.1指導(dǎo)思想和建設(shè)原則
機械工程類專業(yè)主要的目標是培養(yǎng)能從事機械設(shè)計、制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究和經(jīng)營管理等方面的應(yīng)用型工程人才。學(xué)院以修訂人才培養(yǎng)方案為抓手，確定了以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技術(shù)能力為主的指導(dǎo)思想，增大了實踐教學(xué)比例，確定了按照現(xiàn)代機械工程師的基本要求，以訓(xùn)練學(xué)生機械產(chǎn)品設(shè)計、制造及設(shè)備維修、生產(chǎn)組織管理、分析和解決實際問題的基本能力為基本原則的人才培養(yǎng)思路。其中，對實踐教學(xué)部分進行系統(tǒng)化研究和設(shè)置。
2.2機械工程實踐教學(xué)體系的建設(shè)
實踐教學(xué)的重點是讓學(xué)生在實踐教學(xué)過程中由淺入深逐步形成工程思維，鍛煉工程實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計能力。因此必須積極轉(zhuǎn)變實踐教學(xué)觀念，針對工程崗位需求總體目標，科學(xué)規(guī)劃，形成以基礎(chǔ)型、綜合型、工程型3個實踐教學(xué)階段為架構(gòu)，層層推進不斷提高的實踐教學(xué)體系。第一階段為基礎(chǔ)型實踐。其目的是使學(xué)生通過系統(tǒng)實驗室參觀、模型拆裝和制作、計算機繪圖等，加深對機械結(jié)構(gòu)及材料的認識，使學(xué)生對機械學(xué)科有一個比較全面的了解，為之后的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第二階段為綜合性實踐。即通過金工實習(xí)、電工電子實習(xí)、機械基礎(chǔ)實驗、機械原理與制造課程設(shè)計等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解典型機械的局部設(shè)計方案、機械零部件的設(shè)計制造、自動化控制的基本工程知識與設(shè)計過程。特別在此過程中加強實驗設(shè)計，多設(shè)立創(chuàng)新型、設(shè)計型綜合實驗，提高教師和學(xué)生參與興趣，訓(xùn)練學(xué)生的工程觀念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生解決工程實際問題的能力。第三階段為工程型實踐。通過工程型實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握現(xiàn)代機械制造方法、先進制造技術(shù)，鍛煉學(xué)生掌握對現(xiàn)代機械過程的認識及實際動手能力，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生實踐技能。學(xué)生在此階段，通過做論文、設(shè)計及其各種科技小制作、課程設(shè)計大作業(yè)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識與技能的綜合應(yīng)用能力等工程師基本素質(zhì)，為學(xué)生就業(yè)做好準備工作。在構(gòu)建機械實驗教學(xué)體系的同時，我院本著堅持實驗與理論相結(jié)合，與科研相結(jié)合，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)相結(jié)合的模式，嚴抓基礎(chǔ)型實踐教學(xué)質(zhì)量，跟蹤綜合性設(shè)計實驗進展，加強工程型實踐建設(shè)（以校企合作實習(xí)基地建設(shè)為主）等實踐教學(xué)階段落實情況，全方位全過程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造才能。
2.3加強師資建設(shè)，提升實踐教學(xué)水平
實踐教學(xué)體系的核心是建立一支專業(yè)能力強、年齡構(gòu)成合理具有創(chuàng)新能力的實踐教學(xué)教師隊伍。一方面需要對現(xiàn)有年輕教師和實驗人員的專業(yè)知識和技能素養(yǎng)進行培養(yǎng)；另一方面，也需不斷要引進經(jīng)驗豐富的教師，均衡科研型人才和技術(shù)型人才的配比；同時，要鼓勵教師開展探索性的實驗研究，努力培養(yǎng)出大批創(chuàng)新型的高素質(zhì)教師。此外，要進一步加大實踐教學(xué)投入力度。充分利用國家財政撥款和校內(nèi)資金，加強基礎(chǔ)實驗和綜合性試驗投資力度，完善實驗室軟件和硬件建設(shè)。利用校企合作單位資源，校企共建實習(xí)實訓(xùn)基地拓寬工程實踐覆蓋面。最后我院按照學(xué)生的認識規(guī)律和實際水平進行實驗教學(xué)方法的改革，建立以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)，學(xué)生自我訓(xùn)練為目的的教學(xué)模式。由基礎(chǔ)、綜合到工程實踐，根據(jù)機械專業(yè)培養(yǎng)特點，靈活運用各種教學(xué)方法，誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。同時緊跟時代步伐，通過利用虛擬仿真技術(shù)等先進的實驗教學(xué)手段，使虛擬仿真實驗與實際實驗的有機結(jié)合，克服了高校實驗投資不足的缺點，提高實驗教學(xué)效果。
3結(jié)語
近年來，西安交通工程學(xué)院根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)模式，進行了實踐教學(xué)體系的重大革新，取得了較大的進步。對機械專業(yè)學(xué)生應(yīng)用型、技術(shù)型和創(chuàng)新型能力培養(yǎng)提供了一條成功經(jīng)驗。
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