时间：2023-02-02 10:03:19
导语：在虚拟实验设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
郑州大学基础医学实验教学中心组建于2001年9月。根据“学科交叉、设备共享”的原则,充分结合各课程特点及资源分布,中心下属各专业实验室优化重组为4大实验室板块,构建起医学形态学、医学机能学、分子医学及人体解剖学四个医学基础实验教学平台。以培养学生综合能力为核心,针对实验教学课程体系与实验教学内容进行了整合,从而组成了与实验教学平台相对应的形态学实验、机能学实验、分子医学实验,人体解剖学实验四大模块。从根本上改革实验教学依附于理论教学的传统观念,构建了既与相应学科的理论教学保持有机联系又相对独立,具有鲜明特色的“一体化,模块式,综合型、开放性”实验教学课程体系。
2分层次设置实验内容,采用多元化教学方法
按照“扎实基础、自主开放、鼓励创新”的原则,大幅度调整实验课程内容和授课程序,以能力培养为主线呈渐进式衔接,按基本技能实验(50%)、综合设计性实验(40%)、研究创新性实验(10%)三个层次设置实验项目,编写与之相适应的基础医学实验教学大纲和实验教材,逐渐形成从宏观至微观、从形态至机能、从简单至综合、从基础至临床,纵横相互联系的实验教学模式,以培养学生的科研素质和创新能力。同时,根据不同学科特点,采用多元化教学方法,最大程度提高学生的学习积极性和主动性[2]。基本技能实验结合理论课教学,开设传统的经典验证性实验、基本仪器使用、实验动物手术操作、实验数据和图形的记录、采集和处理,训练学生基本实验操作和技能。综合设计性实验引导学生以“一个问题”为中心,综合多学科知识点,从人体器官、组织细胞的形态结构、遗传特性、生理生化到疾病发生的分子机理、基本病理过程、药物作用等多个角度来设计实验,使学生以跨学科的思维方式建立整体的概念,增强学生对实验现象的观察与思考。设计性实验让学生选择自己感兴趣的题目,运用已学到的知识和技能,独立设计并开展带有研究性质的综合性实验,搜集必要的实验数据并加以分析,写出实验论文,以学术交流会的形式,讨论各自的实验结果,从而培养学生综合思维能力及创新意识[3]。研究创新性实验结合学校“大学生创新实验计划支持基金”,学生自行组织课外科研小组,在导师的指导下设计感兴趣的小型科研课题,申请创新实验基金或参加指导老师的在研课题。该实验从实验设计、科研实施、结果整理分析到论文撰写,全部由学生独立完成。2007年以来,我校7年制及5年制医科各专业学生共获得资助15余项,资助经费达10万元,公开发表科研论文28篇,获得各种奖励及发明专利20余项。以学生为主体、教师为主导的创新实验,采取自主式、学导式、研究式的教学方法,学生接受了较全面、严格、系统的科研训练,启发了他们在科研过程中提出问题、解决问题的逻辑思维方式,提高了独立工作和科研创新能力[4]。
3积极开展“第二课堂”教学活动,培养学生观察问题、解决问题能力
开展“第二课堂”活动是中心实验教学改革的另一大特色。富有内涵的第二课堂活动,既强化了学生实习、实践环节,也提供了互动的师生交流空间,创造了学生自己动手、动脑的机会。通过引导学生参加社会活动,激发了学生积极探索的精神,缩短了学生与社会的距离。医学昆虫学课程教学中,采取了专题讲授与社会实践相结合的教学方式,结合所讲授的专题,把学生组织成若干社会实践小组,利用周末开展小型调研活动。学生们在辅导教师的指导下,走出实验室,制订医学昆虫调查、防治技术方案,在锻炼学生动手能力和实际工作能力的同时,也培养了学生科研工作的能力及兴趣。临床药理学将实验课搬到工厂车间,让学生现场亲眼目睹制药过程。人体解剖学在课余时间将学生组织成若干课外实践小组,参与解剖技术室的尸体解剖与标本制作,使学生们在实践中进一步学习掌握解剖学知识[5]。第二课堂教学活动的开展,既强化了学生实习、实践环节,也创造了互动的师生交流空间和学生自己动手、动脑的机会,有利于加强学生主动获取知识和动手能力、创新能力的培养。2001级7年制临床医学专业赵菁同学,从大二开始,就参与了“河南省重点科技攻关基金资助项目”的有关课题研究。她提出的将物理和化学中有关载体模型的思想引入到生命科学领域的原理,在我省大中专院校尚属首例。其研究课题“小鼠IFN-γ真核表达载体的构建和转染鼠腹腔巨噬细胞抗肿瘤效应研究”已在基础研究中获得了肯定的治疗结果,可为临床治疗提供可靠的实验依据。在大学学习的几年里,赵菁同学将课余时间和节假日全都用在了科学实验和科技制作上[6]。当中心开展第二课堂活动来发展学生的兴趣和爱好时,赵菁就找来理工科的学生成立课外科研小组,常常领着小组成员研究生物、电子技术,搞科技制作,一项一项的创造发明问世,并连续在“挑战杯”竞赛中获奖。在第二届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛中,《针剂破口器》、《新型解剖床》荣获二、三等奖;在第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中,《针剂破口器》荣获三等奖;在第四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛中赵菁同学主创的《河南医美乐医疗器械有限责任公司》创业计划荣获铜奖;在第三届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛中,赵菁同学的两件作品《解剖室空气净化装置》和《便携式电子防晕动装置》分别获得二等奖和优秀奖。在校期间,她连续四年在全省、全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划竞赛中获奖,2003年被授予“中国大学生跨世纪人才奖———建昊奖”,2004年荣获“青春中华―首届中国青年文化周特别奖”,2005年8月被授予“第二届中国青少年科技创新奖”,2005年11月被授予“首届河南省十佳青少年读书成才奖”,2005年12月荣获“中国十大年度大学生创意人物入围奖”,2006年2月荣获“首届河南省十大教育新闻暨教育新闻人物奖”,2006年6月获得“郑州市学习标兵奖”,截至目前,她已拥有7项国家专利,被誉为“学生发明家”[7]。2004级临床医学专业卢沛琦同学积极参与老师的科研活动,将所学知识与科学实践结合在一起,利用第二课堂活动,在指导教师的带动下顺利完成一项科研内容,其撰写的科研论文《骨髓间充质干细胞体外诱导为心肌细胞的实验研究》,在2006年郑州大学组织的学生科技竞赛活动中,荣获“郑州大学学生科技创新与科技论文”一等奖。
4利用现代化教学手段,提高实验教学质量
中心将网络信息技术引入实验教学,建设了一批数字化、网络化的实验教学平台。包括人体解剖学虚拟实验室、数字网络多媒体解剖学实验室、数码显微互动形态学实验室、多通道生物信号采集系统和机能学仿真实验网络教学系统实验室等。各实验室根据不同需求装备相应的数字化网络设备,使实验室信息网络硬件建设处于国内高校实验室领先地位。虚拟、仿真实验软件与实验硬件配合,多媒体技术,网络教学———三种教学手段,进一步强化了实验教学效果。我们自行研发的一套局部解剖学虚拟教学软件,利用虚拟的人体三维技术实现了“虚拟人体解剖”,学生通过鼠标、键盘等工具输入相应的变量,进行逼真的人体解剖实验,收到了良好的教学效果,受到学生和省内外同行专家的一致好评[8]。借助校园局域网和中心网络实验平台连接,应用现代化网络信息技术,开辟了试验项目网上预约、网上预习、网上复习、在线实验等方式消除空间和时间上的障碍,培养学生利用计算机网络平台猎取本专业发展前沿信息和新技术的方法。在中心网站创建的局部解剖学虚拟实验室、机能学网络仿真实验室、形态学网络标本陈列馆。由于网络教学的个体性和交互性,极大地激发了学生的学习兴趣、主动性与创造性。
5完善实验考核方式,科学评价实验教学效果
针对不同层次的实验,采取不同的考核方式,客观、准确、科学地评价学生成绩,构建了以教学督导与信息反馈为主要手段、以实验过程监控为主要内容、以完善的规章制度为保障的实验教学质量保证体系。基本技能实验的考核主要依据:实验预习与报告,实验操作,实验考试[9];综合设计性实验的考核主要依据:选题的合理性和难度,设计方案的完整性、合理性、经济性,仿真优化的正确性,硬件制作、测试结果和设计报告;研究创新性实验的考核主要与课题、论文完成情况,答辩情况以及竞赛结果相结合。
[关键词]虚拟实验；认知体验；情感体验；模型
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [论文编号]1009－8097(2011)08－0092－04
虚拟实验作为一种特殊的实验形式，随着计算机网络技术的发展受到各领域的广泛关注。相对于一般的真实实验，尽管虚拟实验拥有许多显而易见的优势，但却不能给学习者带来真实触觉等完全的真实世界中的认知体验，而当前的虚拟实验大多只注重实验本身的可用性，往往忽略了学习者的心理过程。虚拟实验学习者的元认知体验对实验效果产生重要影响，从情感体验层次上进行设计，可以改善和优化学习者在不同水平上的实验学习体验，提高学习者的元认知能力。笔者认为，设计优秀的虚拟实验所引起的学习者元认知体验与现实世界所体验到的认知与情感存在相似性，以情感体验设计来促进虚拟实验学习者的元认知体验的形成，从而寻求有助于虚拟实验学习效果与学习者元认知能力的设计模式。
一 元认知体验概述
B・约瑟夫・派恩和詹姆斯・H・吉尔摩在《体验经济》中指出：“体验是一种创造难忘经历的活动，其特征是：在这里，消费是一个过程，当过程结束后，体验的记忆将恒久存在。”对于虚拟实验的学习者而言，体验是其在整个实验的认知过程中获得的“恒久存在”的情感、知识和技能的过程。对于虚拟实验的设计，满足实验本身的物理设计和可用性设计远远不是虚拟实验想要实现的最终目标，基于体验的设计成为虚拟实验设计的落脚点，虚拟实验的“消费者”即学习者，在虚拟实验认知过程中全部的情感体验是决定其“认知程度”和“自我实现”程度的重要因素，而且使个人与理想自我、他人或是文化产生关联。
元认知体验是伴随学习者的认知活动而产生的有意识的认知体验或情感体验。相关学者指出，元认知体验激活了相关的元认知知识，使那些存储在长时记忆中的元认知知识能够与当前的调解活动产生联系，把处于静态的元认知知识与动态的元认知调节连接起来。虚拟实验的学习只有通过元认知体验才能不断获得当前正在进行的实验活动的有关信息，利用相关的元认知知识，对虚拟实验活动进行有效调节。
二 虚拟实验学习者元认知体验形成过程中的体验层次
学习者在虚拟实验学习过程中的元认知体验，是伴随其认知活动而产生的认知情感体验，这种体验是学习者有意识的情感与反思(学习者怎样理解、学习者怎样感觉和评价等)活动。
贝恩特・施密特通过“人脑模块分析”和心理社会学说提出了用户的五大体验体系，即感官体验、情感体验、思考体验、行为体验和关联体验。感官体验是视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉的体验；情感体验是使用者内心的感觉和情感创造；思考体验是使用者创造认知和解决问题的体验；行为体验是影响身体体验、生活方式并与使用者产生互动的体验；关联体验则包含感官、情感、思考，以及与行动体验。
针对用户的产品可以是有形的，也可以是无形的，用户、对于产品的体验，无论产品是有形的还是无形的，这种体验都是相同的和可类比的。贝恩特・施密特根据有形的产品提出了用户的体验体系，而针对无形的产品――虚拟实验，这一“体验”是学习者在特定的情境(虚拟实验环境)中从事的认知活动的全部体验，即在这一过程中学习者全部的认知与元认知体验。此外，对于虚拟实验这一特定的实验学习环境，学习环境认知理论可作为分析虚拟实验环境与学习者元认知体验形成过程的依据。学习环境认知理论认为，“学习者对与其相关的学习环境信息的感知、印象及其评价，包含了学习环境知觉、学习环境印象和学习环境判断三个过程”，学习者的学习包含了对学习环境的认知过程和学习心理与行为，其中，学习者的元认知体验是认知上升为元认知过程中的全部体验，并最终形成学习者对学习的反馈或影响。
根据用户五大体验体系与学习者元认知体验以及环境认知理论可知，在一般的实验操作中，学习者主要是被动的认知与接收，其主要的途径在于感觉上的感官接受经过人的思维过程而形成的一种认知，而虚拟实验操作所要达到的最终目标应该是使学习者由被动的学习转向主动的学习，即达到元认知状态。在这一过程中，学习者全部的体验即是由认知体验上升到元认知体验的过程，使得学习者在学习中更清楚自己的实验定位和实验操作行为，达到真正的主动地学习与探索，进而提升实验学习效果。虚拟实验学习者元认知体验形成的过程可表述为：认知体验一行为体验一元认知体验。其中，认知体验包含了感觉体验到认知体验的过程，行为体验是学习者主动的实践行为的体验，最高层次的元认知体验即意识性情感体验，是学习者的价值与情感判断以及印象与自我实现的体验。由此，构建了虚拟实验学习者元认知体验形成过程中的体验层次。
1 认知体验层(感觉体验一认知体验)
在虚拟实验学习中，学习者首先从实验环境中获得感官上的感觉体验(听觉、视觉、触觉等)，这种感觉体验经过大脑中枢的处理和判断形成了学习者对虚拟实验的一个完整的形象认识。感觉体验的积累与整合形成了学习者虚拟实验的认知体验。认知体验层包含了对知识信息等的记忆、想象、辨别和综合的过程，并由此形成学习者的实验认知记忆。学习者认知体验的形成是虚拟实验的认知活动与学习者的认知需求发生联系而产生的认知层面的体验。认知的发生到内心体验的形成是学习者感觉体验不断积累联结的结果。环境心理学表明，良好的感官刺激能够增强学习者的参与性，形成整体性认知，引发学习者更加积极的认知体验。
2 行为体验层(主动的实践)
由认知体验的驱动，学习者做出相应的实验行为。学习者主动实践的行为体验，是学习者的行为模式的自我体验与实验系统互动所产生的体验，是学习者体验着的带有目的性的行动过程的集合。在实验中，学习者根据既往的经验及认知水平进行主动的、有意识的行为活动，从而获得自我认知程度、创造认知并进行问题解决的体验。在此过程中，学习者通过行为的体验不断获得与完善操作技能与心智技能的同时，反过来也能够促进学习者的认知体验，使学习者对虚拟实验的操作与目的产生更深层次的认知。
3 元认知体验层(意识性情感体验)
学习者元认知体验的形成，不仅能够促进学习者认知能力的提高，也能深化学习者的认知体验。以主动的行为体验的产生为基础，学习者产生了更深刻的情感体验，这种情感体验是学习者主观的价值判断，而不再是被动的感性认知，这是学习者通过虚拟实验主动地行为实践的结果，是学习者内心可意识到的自我感觉和主动的情感创造。也就是说，元
认知体验层面上的情感体验超越了感知觉层面的被动接受的情感范畴，是学习者对实验认知与进程的价值与情感判断，并引发了学习者对实验行为的控制与调整。另外，印象与自我实现体验是学习者通过与实验的交互对虚拟实验形成的记忆以及对自我价值提升的自我肯定的体验，是学习者元认知情感体验的进一步内化与升华，以及自我满足、自我释放的最高体验，这一体验不仅仅停留在此次实验过程中，而是对学习者学习能力产生更加深远的促进作用，有利于提升学习者对实验学习任务的积极的自我效能感和学习反思。
三 基于元认知的虚拟实验情感体验设计模型构建
基于元认知的虚拟实验情感体验设计超越了以往仅关注于可用性的范畴，不仅要包含丰富的虚拟实验和教学功能，也要将实验中学习者元认知体验的形成过程与虚拟实验设计相结合，使虚拟实验系统与学习者在情感体验上达成共鸣。
Norman[7]在《Emotional Design》一书中指出，人类体验的情感由三种水平引起：本能水平(visceral level)、行为水平(behavioral level)、反思水平(reflective level)。本能水平的设计涉及最初的效果，包含产品的外观；行为水平的设计集中于产品的效用，注重功能、性能和可用性；反思水平的设计注重信息、认知效果的意义以及设计带来的美好的回忆。
这三个水平的设计反映了人(用户、学习者)使用产品时体验过程的本质规律，以学习者元认知为基础的虚拟实验设计同样遵循Norman关于设计的三个情感层次的规律。学习者元认知情感体验的三个层次，即认知体验层、行为体验层、元认知体验层与虚拟实验系统相互作用，指导虚拟实验的设计，最终促进实验学习效率。由此，根据虚拟实验学习者元认知体验形成过程中的体验分析，以及虚拟实验的情感体验设计思想，结合虚拟实验学习的特点，构建出基于元认知的虚拟实验情感体验设计模型。如图l所示，该模型由实验分析、实验学习、自我监控与自我评价三个部分组成，并融合了元认知的情感体验的三个层次。
1 实验分析
实验分析包括学习者分析、情境分析和任务分析。在基于元认知的虚拟实验情感体验的模型构建中，学习者情感等方面的因素是实验设计的核心，分析学习者实验中的情感体验从而挖掘学习者的实验需求，并结合学习者的实验背景与认知特性、学习者特征等方面的分析，指导虚拟实验的设计。此外，学习情境对于虚拟环境下的实验操作至关重要，在类比具体实验情境的基础上，要充分发挥虚拟实验的优势，实现方便、快捷、有效的情感化知识链接与知识迁移，以实现学习者意图与虚拟实验情境的友好匹配为原则，建立虚拟实验学习的情感体验情境，弥补一般实验未能考虑学习者情感、忽略学习者元认知体验的不足。
在实验分析中，将对学习者和实验情境的分析转化为具体的任务，明确实验目标、具体的实验操作过程和学习者的实验行为方式，使实验操作与学习者有目的的实验行为有机地融合起来，从认知体验、行为体验和元认知体验出发，综合学习者的心理需求及其与虚拟实验的交互关系。
2 实验学习
实验学习包括实验学习方式、实验内容、交互界面和虚拟环境等。在实验学习中，虚拟实验系统与学习者的情感体验各层次间相互沟通。在认知体验层上，虚拟实验的物理外观占支配地位，主要与实验系统中学习者的视觉体验、听觉体验、触觉体验等物理特征相联系。其中，主要以交互界面的视觉设计为主，实验带给学习者的视觉体验主要是颜色与布局。运用印象性、象征性的实验色彩设计能够引起学习者的愉悦感；实验布局上的设计要求做到适当大小的实验器材和设施、以及统一的实验界面风格等。感官上的体验直接引起了学习者的认知体验，唤起学习者关于实验难度、渴望进入实验状态的本能情感体验。如果实验界面设计给学习者的第一感觉不满意，就会引起消极体验，影响后续的实验操作。
在学习者行为体验层面上，虚拟实验的学习主要通过以下几方面影响学习者的行为体验：虚拟实验支持学习者的哪些实验活动，即这个虚拟实验的功能性是否符合学习者对实验操作的需求；学习者在虚拟实验环境下进行的实验操作是否流畅、易懂，即这个虚拟实验的设计概念是否与学习者的认知概念相匹配；实验操作内容能够在多大程度上使学习者的认知水平有所提高，即这个虚拟实验能够多好地实现其功能性。因此，在此层次上，主要是以学习者为中心，探究实验与学习者行为心理相一致的虚拟实验模式。虚拟实验要满足易用性和功能性的需求，最重要的是明确学习者的学习方式和对实验操作的需求。心理学研究的结论告诉我们，易用性高的设计会让使用者觉得舒服，进而提高使用效率。也就是说，虚拟实验的设计要在可用性的基础上，实现其“功能美”，使学习者自然地与实验系统进行交互操作，从而获得主动的行为体验。
实验学习的最高层次是元认知体验层，在此层中，学习者与实验的交互体验是一种有意识的情感体验，主要表现为学习者的价值与情感判断以及印象与自我实现体验。元认知体验层目标指向使学习者感到满足和愉快，获得自我认同感。Noman将其情感层次设计的反思水平表述为能够“引起回忆的设计”，虚拟实验设计主要是其与学习者间的联系与交互，学习者沉浸于其中并最终“产生美好的回忆”。该层的设计注重实验设计的传达性，基于元认知的虚拟实验情感体验的设计不仅使学习者有效地完成实验操作部分，而且加入反思的设计，注重对实验完成情况的主动反思，即主动的、有意识的价值和情感判断。印象与自我实现体验，是学习者对实验回忆的印象和自我评价、自我肯定与自我反思。元认知体验层的设计不仅使学习者停留在实验操作平台上，而是形成了记忆印象，使学习者达到主动的元认知体验状态，反思实验学习，指导虚拟实验设计。
3 自我监控与自我评价
自我监控与自我评价是获得实验反馈、促进激发元认知能力的关键，主要包括实时监控、修正调整和评价反思。实时监控是形成反馈的前提，主要通过录制实时视频和记录实验操作步骤中的关键参数的方式加以实现，据此得到及时反馈，并加以修正调整。学习者通过实验反馈对实验进行评价与自我反思，此过程即是一个元认知体验的过程，同时，学习者的自我反思亦调整了虚拟实验的学习策略，提高了学习者的元认知能力。
综上可见，基于元认知的虚拟实验情感体验设计模型充分考虑了学习者在实验学习中的情感体验因素，既包含了情感化的实验分析和有效的自我监控与自我评价，又融合了虚拟实验情感体验的层次设计思想，体现了虚拟实验对形成学习者元认知体验的优势所在。
四 结语
在科学技术日新月异的今天，教学中对学生实践性的要求越来越高，单一的虚拟实验学习很难促进学习者对实验的深层次理解，元认知体验作为连接静态元认知知识和动态元认知调节的中介，将其与虚拟实验有机地结合能够有效地提升学习者学科实验的学习效果。基于学习者元认知的虚拟实验情感体验设计为促进学习者元认知技能和虚拟实验学习提供了依据，帮助学习者更加深入地理解问题和解决问题。
随着学习高度数字化和体验经济时代的到来，虚拟实验的学习将更加注重影响学习者认知和情感的深层次因素。虚拟实验情感体验设计的不断完善和发展，将使虚拟实验的学习者能够清晰地认识到学习目标的价值，产生更强烈的内部动机，最终得到更好的实验学习效果。
参考文献
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论文摘要：针对电子信息类专业实验教学中存在的问题，结合实际的教学条件，对实验教学提出了改革，将仿真技术应用到实验体系中，避免了实验条件的空间和时间限制，充分发挥了学生能动性，提高了实验教学质量。
实验是电子信息类专业学生课程教学的一个重要环节，是对理论教学的补充和深化，其开设方式关系到学生对理论知识的掌握和应用，直接影响着学生的操作技能、主观能动性和实际动手能力的提高，也决定着理论和实验的教学水平。因此，在教学过程中一定要加强实验这个实践性教学环节，充分利用实验资源来培养和提高学生解决问题的能力和创新能力，使学生能够更加快速地适应于将来的工作。加强实验教学环节，最大限度地利用学校的实验教学资源，对提高教学水平，培养学生的实际应用能力和综合素质具有重要的意义。
1 实验教学的传统模式和问题
在我国高校工科教育中，实验教学硬件条件普遍不足，或者是硬件实验条件的发展跟不上技术的要求，同时各高校大幅度扩大招生，实验教学硬件条件更显不足。加大对实践教学条件的投入，加强培养实践教学科技人才，强化实践教学内容和条件的改革与建设，在当前来说具有特殊重要性[1]。我国教育主管部门也在积极得进行着推进实践教学的改革与建设。例如：在全国高校本科教学水平评估中，实验室建设基地和建设经费以及实验教学改革就是一项重要的指标内容。越来越多的高校开始响应教育部的号召，实行了“双基”实验室，并在此基础上进一步建设“实验教学示范中心”。
目前，实验教学的传统模式的缺点主要表现有：
1）实验设备陈旧，实验模式单一；
2）验证性实验分量大，与设计性、综合性和创新性实验之间的比例失调；
3）先进的实验教学手段在实验教学中的引入还不够；等。
2 实验教学方法改革势在必行
随着计算机的普及和应用，在教学中也越来越多地借助计算机来辅助设计方法，同样，在实验中借助计算机仿真技术具有很大优点：减少实验中所需的耗材、降低对实验器材的破坏性、完成更复杂更高难度的设计性实验、更加全面地分析实验对象以及结果的性能指标等，具有高效、快速、直观、完整的优势。开展仿真实验作为一种新型的实验教学方法是在现有实验室设备的基础上采用计算机新型软件对实验进行模拟，大大提高了学生对本专业知识的应用能力和科研创新能力。因此，在当今的实验教学中，仿真实验的引入势在必行。
对当今高校来说，学生人数不断增加，实验室设备和资金满足不了大学中学生的试验要求，为了不断提高实验教学的质量，又进一步解决实验设备少、不好维护、建设费用高等问题。将仿真技术引入实验教学中来，学生一方面可以利用计算机实现实验方案的设计，又可以直观地验证仿真过程和结果，不受实验室条件和空间的限制，可将实验设计带入到课余生活中来进行，大大提高了学生对实验的操作兴趣。利用仿真实验由于方法的灵活性可以充分发挥学生的想像力和创造力，比起传统的实验教学更利于培养科技创新人才，且有利于降低实验成本，能够使得实验室的建设和发展进入一个良性循环中。
3 实验教学改革方案
3.1 实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验
在实验教学中引入计算机仿真技术，一方面，充分发挥学生的主观能动性，激发学生学习兴趣，另一方面，老师可以利用计算机技术来观察学生的实验过程，采集学生的实验结果，更好地跟踪和指导学生，先进的教学理念和教学手段有助于提高实验教学效果，提高教师的教学水平。而计算机的引入可把实验设备、理论教学、教师指导和学生的思考、操作有机地融合为一体，克服了传统实验教学过程中受到课堂、课时、实验设备等的限制，使实验教学内容进一步灵活化，在时间和空间上得到延伸，也进一步激发了学生的实验热情。
在实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验，可以使得学生在进行实验的过程中培养独立思考能力，激发学生的学习兴趣，提高学生的创新意识，同时为学生提供了更加开放灵活的实验条件。对实验内容和实验教材来说，采用仿真技术把将虚拟实验和真实的电路实验有机地整合起来，充实了实验内容，增强了实验的能动性和趣味性，有利于实现培养学生综合实践和探索创新能力[2]。目前，越来越多的高校重新对实验室建设进行了规划，利用计算机仿真技术改革实验教学是一个新的发展方向。在高校实验室中引入计算机以及相应的软件技术不仅可改善实验条件、改革实验教学方法、充实实验教学内容，还可大大提高实验效率，降低实验成本，增强学生学习的积极性和创新性，为实验教学和科研提供良好的实验平台[3]。
以单片机实验教学为例，在实验过程中我们引入proteus仿真软件，用它来模拟单片机硬件系统。由于软件的灵活性，可以克服实验箱硬件电路固定、实验内容难于改动等局限。整个实验设计都是基于计算机仿真技术的，除了计算机外不再需要任何硬件即可进行实验，这样有利于促成课程和教学改革，更有利于人才的培养。仿真技术的另一应用表现在学生的业余爱好上，比如目前的电子设计大赛，挑战杯等，学生完全可以利用计算机来进行仿真，先用计算机仿真出相应的实验模型，在计算机上进行模拟调试，最后用硬件实现。在整个过程中，学生可充分发挥自己的才能，通过大量仿真对比，达到设计目的，学生也可以大胆地反复调试，避免了损坏器件。在电子设计竞赛中，我们使用proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。
另外，开展仿真教学对于我国的远程教学也是一种很好的尝试，有着重要的意义。
3.2 重新安排各类性质的实验，适量增加综合性、设计性实验
验证性实验是实验中最基本的，可以使学生巩固理论知识，它的实验内容相对简单，重点培养学生的基本操作、数据处理和计算技能，验证和加深对课本知识的掌握和理解。综合性实验则要求学生必须具有一定的专业基础知识和基本操作技能，能够运用某一课程或多门课程的综合知识，进而对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。目前工科高校中越来越多地提出课程设计也是为了加强学生对综合知识的运用。为充分调动学生的学习积极性和主观能动性，设计性实验也必不可少。设计性实验能加深学生对理论知识的认识，由学生自己负责计划和执行，充分提高了学生的思维能力、动手能力、分析和解决工程实际问题的能力[3]，发挥了学生的主观能动性，设计性实验的完成可以充分借助于计算机仿真技术来完成。
验证性、综合性、设计性实验相结合，培养了学生基本的实验技能和方法，同时又促进了学生的创新思维，打破了原有实验教学附属于理论教学的模式，建立与理论教学并行的，既相对独立、又相互联系的实验教学体系。在某些应用性强的实验教学中，综合性和设计性实验的比例至少要达到60%以上，同时设计性实验最好要跟得上科学技术的发展。一方面保证基本实验技能训练，另一方面，实验内容应与当今先进技术的发展相结合，适应社会发展的需要，将科研成果转化为实验内容，提高实验的先进性和代表性。那么，工科院校中一方面加大实验器材的投入，提高实验教学条件，开设先进的实验内容，提高学生的积极性，使学生适应当今社会的发展；另一方面，要充分利用现有的条件，引进先进的仿真技术，使得实验条件进一步升华，充分发挥教师和学生的主观能动性和创新能力。
3.3 硬件软件都要抓，都要硬
计算机仿真实验虽然可以准确地反映整个实验过程， 是一种新型的应用技术，十分有效，但是仿真技术不是万能的，它毕竟不是真正的实验，在许多场合仿真只能起辅助作用。也就是说不能用仿真实验来全部代替硬件电路实验，而是将仿真试验和传统的硬件实验相互结合，根据学校的实际情况和实验的情况灵活运用，虚拟实验不是万能的，如果所有的实验都用虚拟实验替代的话，学生在虚拟环境中实验会产生或多或少的不踏实的虚拟感，实践能力也不可能得到真正的提高。
3.4 加强对实验课教师的培训，通过培训交流更多地了解新的实验技术
在实验教学改革的同时，必然对教师提出更高的要求：一是教师也应加强专业知识和技能的学习，来提高自己的业务能力和综合素质，另外，不断更新专业知识的结构，了解前沿技术的发展也是必需的；二是高校中要大力创造条件促进教师经常参加基础理论知识的培训和实验的培训以及学术研讨会，从而扩大视野，更新教学观念，及时了解嵌入式系统发展趋势和动态，促进电子类实验技术的发展；三是要大力组织专业教师去积极申报相关的创新实验和科研项目，提倡以科研资金来促进实验室的建设，用科研成果去改进实验内容，同时可以提高教师的科研能力，在科研中更好地去锻炼自己，为实验教学服务。
4 结论
随着社会对人才要求的提高，大力推进实验教学改革迫在眉睫，而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步，将仿真技术应用到实验教学中可以充分调动学生的主观能动性，激发学生的创新能力，加快学生适应社会的能力，同时学习了先进的新技术。
参考文献：
[1] 丁美荣,柴少明.基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[j].现代教育技术,2007,7(17):99-102.
[2] 孙晓明.土力学实验课程教学方法的研究与改革[j].黑龙江教育,2006(11):59-60.
摘要：由于资金和条件的限制，传统实验不能完全满足教学发展的需要，因而虚拟实验环境的建设将是实验教学改革的新趋势。本文介绍了虚拟现实技术的概念和基本特征，分析了虚拟实验系统的特点和在实验教学中的优势，探讨了虚拟现实技术在实验教学中的应用，最终提出应构建虚实结合的实验系统。
关键词：传统实验；虚拟现实技术；虚拟实验系统
0引言
实验是与教学活动密切相关的环节，它有助于学生理解知识的产生和发展过程， 容易理解和巩固相关的理论知识，提高依靠实验方法探索科学知识的能力。随着教育的高速发展，传统实验面临的如实验材料成本高、实验仪器昂贵、实验仪器损坏维修成本高、设备更新频率高等诸多问题，都严重束缚了教学质量的提高 [1]。为了改善这种现状，最大程度的实现减少硬件资源和节约空间，同时增强实践教学效果，可以使用虚拟实验系统辅助实验教学的开展。
1虚拟现实技术简介
虚拟现实技术，就是借助于计算机硬件设备和相关支撑技术，创建一种可以通过视、听、触、嗅等手段所体验到的虚拟世界的技术[2]。虚拟现实技术作为一种先进的科学技术，将计算机仿真技术、计算机图形技术、传感技术、3D技术等最新的发展成果进行了综合，并依赖计算机设备构造三维数字模型，构建以视觉感受为主，包括听觉、触觉等可感知的环境。虚拟现实技术的基本特征主要包括：
1.1 交互性[3]。虚拟现实系统中的人机交互可通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等设备操作虚拟环境中的对象，是一种近乎自然的交互。
1.2 沉浸性。虚拟现实技术依赖计算机技术构造三维立体图像，通过特殊显示设备和感知交互设备，把自己放在一个虚拟环境并有一种身临其境的感觉。
1.3 多感知性。虚拟现实系统配备观察、倾听、触摸、动觉传感和反应装置，用户可以在虚拟环境中得到各种各样的感知，并采取相应的实际反应和交互操作。
2虚拟实验系统
2.1 虚拟实验系统的特点
2.1.1 共享程度高。传统的实验有地域与时间限制，而虚拟实验系统可以接受有访问权限的本地和异地用户在任何时间的使用，使信息与实验资源的共享程度得到了极大地提高。
2.1.2强大的交互能力。虚拟实验系统能给用户提供一个逼真的实验环境，虚拟实验对象和用户依赖鼠标拖放操作进行交互，用户也可以实时观测实验现象和实验结果。
2.1.3支持协作。用户间的信息沟通是由虚拟实验系统提供的多种方式进行的。
2．2 虚拟实验教学的优势从实验教学的现状和虚拟实验系统的特点出发，虚拟实验教学的优势主要有以下几个方面：
2.2.1 组织形式开放[4]虚拟实验不受实验内容、时间和地点的约束，保证了用户充分选择的自由。随着实验教学的发展，跨地域、跨学科、同时开展多项实验的要求日益增多，虚拟实验将为实验教学的发展开拓空间。
2.2.2 对象开放在实验教学中，学习者可以分为实验课程学习者、参与者、爱好者等身份；依据虚拟试验系统操作的权限分为实验者、教师和技术人员、系统管理员等三个层次，不同对象依据自己的身份和权限在虚拟实验平台下进行学习和交流。
2.2.3 资源开放虚拟实验的教学资源为实验对象完全开放。实验设计方案的形成与开发可以依靠系统软件程序模块和实验项目设计模板的帮助；实验数据的分析与处理可以利用数据分析与处理工具包进行；学生在实验课程总结和复习中取长补短、巩固知识。
3虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实在教育领域的具体应用，主要体现在虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训基地、虚拟仿真校园、虚拟远程教育等方面。
3.1 虚拟现实技术在计算机实验中的应用虚拟实验系统包括实验设备、实验对象、教学信息资源和实验室环境，虚拟实验室既可以是虚拟构想的实验室，也可以是真实实验室的再现。例如，要加深广域网、城域网的概念理解，不必真正把网络构建起来就可以亲身体验，犹如进行现场的操作。再如，在计算机组装和维护课程中，使用虚拟机软件vmware创建与真实计算机相同的运行环境，也有处理器、存储器、显示设备、输入输出设备等，不仅可以安装各种操作系统，而且也可以尝试安装各种应用软件，安装的过程与在真实的计算机中的感受完全一样，但对计算机中原有的系统和数据不会产生任何影响。
虚拟现实技术还可以对实验者构想的模型进行实验，所产生的实验结果和效果将对实验构想进行可行性和合理性的验证。例如，在组网联通实验中，可以通过虚拟的路由器、交换机、服务器和终端进行网络的设计和设置，减少了购买设备的费用和损坏维修成本高所带来的风险。
3.2 虚拟现实技术在经济管理课程实验系统中的应用高等职业教育文科教学存在理论偏多、实践较少，理论和实践有脱节现象。应该把计算机技术与教学手段和方法的改革充分结合起来，构建与经济管理类课程相关的虚拟试验系统，包括市场营销、电子商务、人力资源开发、股票交易、财务、旅游场景等各种虚拟实验系统，把现实环境中无法全面实现的教学过程通过虚拟试验系统进行完美的展现和操作。例如，房地产营销虚拟系统可以制定适合不同用户的营销解决方案，并对营销环节中的关键环节制定不同的策略。通过虚拟的经历，不仅加深了对理论知识的理解，而且让实验者体会到现代房地产营销的互动式、数字化的营销模式。再如，电子商务模拟试验系统可以建立商店、银行、商品等相应的模型，实验者可以模拟商品的选择、支付、配送等过程。再如，虚拟现实技术模拟旅游景点，以真实的图像、图片等数据为基础，利用计算机制作三维图像，并通过视觉中枢对物体的“深度”信息和观察视差的综合产生三维立体综合效果，依靠头盔式显示器、数据手套、身体部位跟踪器和投影显示设备，并结合感官系统在虚拟的场景中去体会景区的地理环境和特色。
4结束语
虽然虚拟实验环境有诸多优势，但真实环境环境容易加深学生的感性认识和动手能力，因此，一个实验系统应该是既包括真实环境也包括虚拟环境的综合、完整的系统。只有构建完善、先进的实验环境，才能大大地提高实验教学质量，提升高校的核心竞争力，真正实现为教学、科研与开发工作服务的使命。
参考文献：
[1]杨宇行.高校计算机实验室管理之探讨[J].计算机与网络，2008（1）：64-66.
[2]徐红，刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理，2009，2（2）：90-92.
物理实验论文标准格式
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国家标准的论文格式
1987年，我国出台了《科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》，把论文的编写格式分为四大部分：即前置部分、主体部分、附录部分和结尾部分。
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主体部分：引言-1
正文-2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
图1（或图2.1）
图2
表1（或表2.1）
结论
致谢
参考文献表
附录部分：（必要时）
附录A
附录B
B.1
B.1.1
B.2
图B1
表B1
结尾部分：（必要时）可供参考的文献题录；索引；封三、封底。
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本论
一、
二、
（一）
（二）
1.
2.
(1)
(2)
结论
致谢
注释（必要时），参考文献
参考范文：
大学物理实验信息化教学与物理实验教学方法的研究
摘要：信息技术将人类从形式化的脑力劳动中解放出来，为培养创新人才提供了任何时代都无可比拟的优越条件，作为教育工作者必须充分利用时代给予我们的优越条件，出色地完成时代赋予我们培养创新人才的历史使命。围绕培养学生的实践能力和创新能力，本文阐述了对以学生为主体、教师为主导的教学方法的研究及应用信息技术建立学生自主学习的网络环境和丰富的网络教学资源，营造教学互动的信息化平台，创造多元化教学模式的研究与教学实践。
关键词：大学物理实验；信息化教学；多元化教学模式；教学方法
一、信息化教学在大学物理实验中的作用和意义
20世纪末以数字化为核心的信息技术的高度发展，预示人类在本世纪又将经历一次重大变革。如果说19世纪的工业革命使人类从依靠体力的劳动中摆脱出来，那么今天的信息革命将使人类社会从繁杂的形式化脑力劳动中解放出来。大规模的记忆容量，亿次计算机的运算速度，互联网的交互管理能力，各种智能数据库、CAD等应用软件的功能，以及它们的准确性都是人脑所不能比拟的。21世纪人类对待这类脑力劳动将如同操纵机器完成体力劳动一样简单。也就是说在信息化时代，脑力劳动性质正在发生着深刻的变化。站在这个角度来思考，对未来科技人才的培养应着重探索、创新和开发方面能力的培养。信息时代需要大批有实践能力、创新能力的优秀人才，同时信息技术将人类从形式化的脑力劳动中解放出来，引发了信息化教育，为培养创新人才提供了任何时代都无可比拟的优越条件，作为教育工作者必须充分利用时代给予我们的优越条件，出色地完成时代赋予我们培养创新人才的历史使命。
物理实验是物理学的基础，大学物理实验反映了理工科及各个学科科学实验的共性和普遍性的问题。在培养学生严谨的科学思维、创新能力，培养学生理论联系实际，特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才需求方面有着不可替代的作用。
近10多年来，围绕着培养具有实践能力、创新思维和创新能力的高素质人才，我校以教育部世界银行贷款项目、创建国家名牌课程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建设、国家级精品课程建设、国家级实验教学示范中心等项目为依托，全面进行了实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革，在多年的教学实践中产生了教学理念先进，教学内容丰富，教学条件优良的优秀教学成果。学校实验教学硬件设备、实验室条件也发生了大幅度、跨世纪的改观，由过去的教学弱点转变为教学改革中的亮点。
当前如何进一步更新教育理念，深入进行教学改革；如何进一步巩固和用好已取得的成果，是目前我们面临的又一课题。尤其在实验教学师资队伍正在进行新老交替的今天，该课题显得更加重要。
我们认为实验教学方法的研究，尤其是如何真正在教学实践中实现以教师为主导、以学生为主体的教学方法研究是巩固十多年来的教学改革成果、进一步深入进行教学改革的重要内容和举措，也是实现教学目标的重要保证。
长期以来，我们的理工科教学，特别是物理实验教学长期受到教学环境和师资水平的限制，因袭多年的传统教学模式，客观上引导学生向形式化、记忆型方式学习，制约了学生的创新能力及科学素质的形成；近几年来我国面临高等教育从精英教育到大众教育的转变，学校扩大招生和培养学生实践能力和创新能力的教学目标都需要大量优秀的教育资源。优秀教育资源的缺乏成为严重困扰教学质量的难题，成为教学改革发展的瓶颈。针对上述问题，我们在大学物理实验课程体系、教学内容、教学方法和教学模式等方面进行了改革，并取得了显著成效。在此基础上，近几年来，我们以大学物理实验国家级精品课程网络资源建设为平台，运用信息化教育思想和技术进一步研究以学生为主体、教师为主导的教学方法，改革实验中的“模仿型”教学，建设丰富的优秀的网络教学资源，创造培养创新人才的新的教学模式、教学方法、教学环境，在教学实践中取得了很好的教学效果。
二、以学生为主体、教师为主导的物理实验教学方法的研究与实践
1、注重实验教学过程，激发学生的学习兴趣，引导学生在教学过程中积极思考
实验教学中获得实验数据，是实验课的必然结果，也是在实验课教学中师生都十分重视的重要环节，相对而言，对实验教学过程重视不够。从培养学生的素质和能力的角度来看，实验的教学过程非常重要。实验课的教学过程是提高学生知识，能力和素质的过程，也是正确获得实验科学数据的重要保证。
实验教学过程中的第一步，是引导学生读懂实验的原理、设计思想、实验方法及实验仪器的结构和运行机理等基本知识，只有这样，他们才能在实验教学课堂中积极思考，主动投入，发挥他们在实验教学中的主体作用，这也是实验课成败的关键。实验教学与课堂教学的知识密切相关，但是它们之间往往又没有直接一一对应的关系。在实验教学中，往往一个实验要用到几个学科领域的知识点，并且更加强调实验的方法和知识的综合应用，如何引导学生学会综合应用已学过的知识，并在此基础上学会新知识、新方法，这是实验教学中的重要环节，也是物理实验课教学中的难点。
我们在实验教学中，以实验方法为主线，应用精品课程丰富的网络资源，将学生已学过的知识作为切入点，采用研讨的方法引导学生学会读懂物理实验的原理，理解物理实验设计思想、实验方法，掌握物理实验的实验技能，有效地激发了他们的学习热情，实验教学实践中出现了学生主动参与，积极思考，勇于创新的热烈场面。
2、注重实验的设计性、研究性、开放性
实验的设计性、研究性、开放性是实验的教学方法的重要表现形式，同一个实验，同样的教学设备会因为教学方法的不同而产生不同的教学效果。传统教学模式常常是以教师为主体，学生照葫芦画瓢，抑制了学生主动性的发挥，使得本来就有限的教学资源没有发挥出最好的教学效果。注重实验的设计性、开放性、研究性是在在教学过程中真正实施以学生为主体、教师为主导的教学方法的具体体现，并能充分用好已有的硬件和软件教学资源。
开设设计性实验时，由教师给定的实验题目、实验要求及可供学生选择的实验条件，由学生自己提出设计思想、拟定实验方案，选择测量仪器、确定实验条件、实验参数，并基本独立完成实验的全过程。
开设研究性实验时，教师组织若干个基础物理实验涉及领域的课题，以科研方式组织教学。学生在通过查阅资料理解相关领域的基本知识、基本方法及其应用的基础上，在教师指导下确定研究课题或研究内容、设计实验方案、完成实验、最后写出研究性小论文等。研究性实验可以学生个体或团队的形式进行。
实验的开放性，是指实验的内容、时间和空间对学生开放。上述设计性、研究性实验内容和题目由学生自命题或部分自命题，由教师审核命题，并指导学生完成实验。
我校注重实验的设计性、研究性、开放性。在每一学期物理实验中都安排有设计性或研究性实验内容。设计性、研究性、开放性实验为学生提供了自主、创新学习的平台。学生在设计性、研究性、开放性实验中，积极思考，主动学习，找到了自己在实验教学中应有的主置，并从实验教学中获得了成就感、满足感。设计性、研究性、开放性实验在启发学生的创新思维、培养他们的创新能力方面发挥了很好的作用。
三、建设精品课程丰富的网络资源系统
营造培养学生创新能力的信息化物理实验教学环境
1、建立精品课程丰富的网络资源，营造教学互动的信息化平台
根据教育部有关文件精神，国家级精品课程，应是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程；应建立一个优质的课程资源体系和网络共享平台。
我们认为，国家级精品课程的优质网络资源体系建设是精品课程建设的重要方面。精品课程的网络资源系统必须能反映大学物理实验课程建设的先进理念、课程的体系、内容和教学方法；提炼物理实验课程的基本知识，基本思想和基本方法；体现先进的科学思想、科学方法和科学成果；提供学生独立思考、主动学习的平台和师生交互的平台。
我校大学物理实验精品课程网络资源系统综合了几十年来我校物理实验课程的优秀教学资源；融合了10多年来实验教学改革的新思想、新成果；反映了与实验教学相关联的现代科学技术的新思想、新方法；并不断提高实验的开放性、教学的交互性，满足了各层次学生学习的主动性。
我校大学物理实验精品课程网络资源系统按照大学物理实验课程的新体系提炼了实验课的教学大纲、实验的教案、实验的重点、难点、仪器的原理、结构、运行机理，使用方法和常见故障分析等指导信息；围绕学生实验课程的知识点提供了系统的网上讲座，以便学生从看起来零散的各个实验中，系统地领悟实验的思想、方法、技术和应用；为拓宽学生的知识面，围绕现代物理技术类实验和研究型实验提供了系统的网上现代物理技术讲座。目前我校大学物理实验国家级精品课程网络资源系统已包括4个学期，224学时，78个实验的授课教案和100多个实验的习题；由物理学史，物理实验方法，不确定度和数据处理方法，力、热、电、光学量的测量方法与应用，现代物理技术讲座等内容组成的28讲物理实验系列讲座；力、热、电、光、近代物理实验等各类常用仪器的仪器库，其中包括仪器的实物照片、内部结构、运行机理及使用指导等。为便于学生在教师指导下学习，资源库系统具有很强的交互功能和扩充功能。任课教师可以根据教学需要，在资源库系统中动态更新自己的教案，引导学生学会读懂实验，指导学生建立实验教科书与实验室实物仪器之间的联系，激发他们的学习热情，提高他们自主学习的能力。在几年的教学实践中产生了良好的教学效果，一批学生的优秀教学实践论文脱颖而出。目前在我校大学物理实验精品课程网络资源系统中精选了40篇学生的代表作。
2、建设基于web的远程仿真实验系统，营造多元化教学模式
物理学是以实验为基础的学科，物理实验教学对培养学生创新思维和实践能力以及对物理理论的理解将起到不可替代的作用。但是，在实际教学中，由于受到时间和空间的限制，在有限的学时内，要学生完全理解实验原理和仪器的运行机理，满足学生自己选择参数设计实验，或进一步做研究性实验内容的强烈欲望，有一定困难。学生往往在教师设定好的参数和步骤中完成实验的内容，这个过程中学生缺乏思考，很多是盲目操作走了过场，这样实际上把物理实验教学变成了一种呆板式的模仿型教学。要改变这种状态，就要发挥信息化教育的优势与实际实验的教学模式相结合，创新教学模式来解决。
由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大学物理仿真实验》就是一个具有代表性的创新媒体，是国际上第一套实验教学软件。它利用软件建模设计虚拟仪器，建立虚拟实验环境，学生可在这个环境中自行设计实验方案、拟定实验参数、操作仪器，模拟真实的实验过程，深化理解物理知识。《大学物理仿真实验》可用于学生预习、复习以及自学物理实验，营造了学生自主学习的环境和与真实实验相结合的二段式、三段式教学模式，并使实验教学在空间和时间上得到延伸。在此基础上，1999年以来建设在校园网上的虚拟实验远程教学系统进一步营造了多元化的物理实验教学环境和学生自主学习的平台。目前虚拟实验远程教学系统已包括力、热、电、光、近代物理实验在内的56个大学物理仿真实验，多年来在开设网上实验选修课、网上实验辅导课、强化师生间的交互，激发学生的主动性和学习热情，提高教学水平等方面发挥了很好的作用。
大学物理仿真实验软件是不断发展的教学媒体，它的动态更新、动态和维护是教学实践中迫切需要解决的问题。传统的教学软件方式是用光盘等硬拷贝模式，常常存在着升级和维护困难等问题。为此，近年来我们研究了基于web的大学物理仿真实验系统，用户无须手动安装仿真实验软件程序，只需通过浏览器就可实现仿真实验等各种类型教学软件的自动下载、更新、运行。基于web的大学物理仿真实验系统更方便更广泛地为学生提供了自主学习的平台、不断更新的优秀教学资源。同时也为解决由于扩大招生、培养学生创新能力需要增加的教学资源的问题提供了解决的途径。
3、建立网络选课系统，教学交互系统，管理系统，实现全方位开放的教学模式
开放性教学模式是满足学生个性化教学的模式。在开放实验室，学生可利用实验室提供的设备，在教师指导下，自己设立实验题目、设计实验方案完成实验，因此它能有效地满足学生求知、探索和创新的欲望，有效地培养学生的创新思维与创新能力，因此我们非常注重实验教学的开放模式。
为了对大面积学生实现在时间、空间、内容上的开放教学，我们建立了网络选课系统、教学交互系统和教学管理系统，并在2个学期内，对2800名学生开设的开放性实验教学中发挥了很好的作用。
4、建设《大学物理实验》(第二版)和立体化教材教材是教学的依据，它反映了教学思想、教学目标、教学内容和教学方法。由我校编写，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陆续出版的面向21世纪教材，《大学物理实验》(一、二、三、四册)(第二版)在第一版的基础上，融进了我校近几年来在教学、科研中积累的科学思想、科学方法、教学思想和教学成果。在反映我校大学物理实验教学的新体系、新内容的基础上，对教材中的大多数实验增加了设计性内容或研究性内容、研究型课题；并配有基于web的大学物理仿真实验系统、大学物理实验资源系统等。应用信息技术建设了体系新颖、内容丰富、适应于各专业、各层次学生多元化教学模式的立体化教材。
四、结束语
20世纪末以来以数字化为核心的信息技术的高度发展，带动了信息化教育的发展，营造了信息时代培养创新人才的崭新的教学环境、教学模式，教学方法，在教学中正在发挥着任何时代无与伦比的作用。任重而道远，如何进一步融合传统教育与信息化教育，培养出合格的新世纪创新人才是我们必须不断面对的课题，我们将为此坚持不懈地努力。
[责任编辑：文和平]
作者：霍剑青 王晓蒲
关键词：中药学专业；分层次递进式；实践技能；人才培养
实践教学在中药学专业大学生创新能力与科学素养培养中起着重大作用。实践技能培养是中药学专业教学工作的重要环节，是培养学生创新意识和能力、提高综合素质的重要途径[2]。李凯从大学生实践创新教育制度建设、构建大学生创新意识和创新能力评价体系、建立创新型实践教学模式、开展课外科技活动等方面，改良大学生实践创新能力培养模式；刘芙等按照基础、专业、综合、社会实践“四层次”设计教学内容，构建了“四阶段”实践教学模式。中药学本科专业不仅要让学生掌握足够的基础理论和基本技能，更要注重对学生进行理论联系实际过程的训练和培养，以激发学生提出问题、分析问题和解决问题的兴趣和能力，从而培养实践技能和创造能力。北京中医药大学中药学院高度重视实践教学。在长期研究和实践的基础上，近年来对实践教学环节进行大胆改革创新，建立了一套以“实验技能培养集中实习实践科研创新训练专业综合实践”为基本构成模块，涵盖第一、第二和第三课堂，跨越大学一年级至四年级，具有“理论与实践、知识与技能、夯实基础与创新提高三结合”教学特色，全方位，多手段，分层次递进式的中药学专业本科生实践技能培养模式，为培养学生的创新精神和实践能力奠定了基础。
1分层递进式实践技能培养模式主要内容
1.1开设设计性综合性实验
培养设计能力和创新能力大力推动设计性和综合性实验开展，从工作量认定、教改经费资助等方面予以扶持。每门实验课至少包含1~2个设计性实验，由学生设计具有一定创新性的实验方案。专门开设综合性实验，教师定出实验题目，由学生查资料，在综合现有研究成果的基础上设计实验方案，然后师生讨论方案的可行性并修改方案，最后由学生独立完成实验。从大学一年级的专业基础课直至专业实验课，均要求开设设计性或综合性实验项目，近年来每学年的开设比例占实验课程总数50%以上。
1.2组织实验技能大赛
以赛促教促学促练中药学是实验性科学，实验基本技能是学生核心竞争力的保证。从2009年起每年组织一次中药学实验技能大赛。旨在规范、熟练实验基本操作，提高学生基本实验技能；通过竞争发现实验教学工作中的优、缺点；培养广大学生的实验兴趣和创新意识，给学生提供一个展现自我的平台；让学生重视实验技能，激发学生学习的积极性和主动性，营造良好的科研与学习氛围。此外，鼓励学生参加各类实验技能大赛，多次组织团队参加北京市大学生化学实验竞赛，并多次获奖。
1.3强化毕业论文环节
提高学生实验综合素质毕业论文是检验和增强学生自学能力、分析能力、设计能力、综合应用能力及创新能力的重要一环。以往的毕业论文安排在第8学期，考虑到此学期学生还要参加考研复试，以及联系工作等实际情况，我们尝试将毕业论文工作提前到第7学期开始，保证有充足的时间完成。为充分调动每一个学生的积极性，发挥其特长，毕业论文题目保证1人1题，不得重复。
1.4渲染学术氛围
引领学生实践为提高学生对于科研、科技开发的兴趣，渲染学术氛围，学院每年邀请国内外知名学者前来讲学，包括中国医学科学院肖培根院士、中国中医科学院黄璐琦院士、陈士林研究员、302医院肖小河研究员、香港浸会大学赵中振教授、美国国家疾病预防控制中心（CDC）职业安全与健康研究所（NIOSH）病理生理研究部首席生理学家AnnaAShvedova教授、美国Daemen大学BrendaL.Young教授、AndrewKierWise博士等共20多人。此外，还鼓励教师带领对科研有浓厚兴趣的学生从大一下学期或大二开始进入实验室，通过学生自愿申请、科研导师审核，遴选学生参加教师的科研项目，包括国家自然科学基金、国家新药创制重大专项、北京市自然科学基金等省部级项目、横向科技开发项目等研究。自2007年以来，学生参与科研项目达40余项，以第一作者身份发表学术论文数十篇，其中多篇被SCI、EI、SCIE等收录。
1.5建立学生科研创新平台
促进创新思维的形成搭建学生科研创新平台，提供全开放的自主学习实验教学环境。通过课外创新实践项目立项，鼓励学生积极参加课外创新设计学习，提高学生创新实践能力，培养科学研究能力。①建设学生科研创新平台网站。完善网络宣传交流版块，包括大学生科研创新项目招标通知、报名、申报评审程序、项目管理运行机制、科研成果信息公布等信息；②实行导师准入制度。教师只有通过培养大学生科研创新能力课程的学习，通过测试，方可取得导师资格，再通过申请成为导师团队成员；③实行审批制。学生确定研究题目或研究方法后，以课题申请的方式提出申请，获得批准后将为其指派指导教师或学生自行联系指导教师，实验在教师指导下完成，实验完成后撰写并上交论文报告，接受答辩；④实行项目定期考核制度。学生定期上交研究进展，统一进行标书评优，在实施过程中，各小组定期召开组会进行本课题的讨论；⑤召开大学生科研创新例会。定期召开创新工作专题会，讨论工作计划及存在的问题以及解决措施，针对各项工作中遇到的问题，由指导教师团队进行摸底、总结、提出解决方案；⑥建立奖励机制。每年拿出专项经费，对在大学生创新创业活动、参与教师科研活动以及各种竞赛中取得优异成绩的学生给予奖励，并通报表彰，激励拔尖学生脱颖而出。
1.6加强与外界合作
拓展学生实习实践空间，积极加强与外界的合作，进一步拓展学生实习实践空间。①与校内科研实验室的合作。依托学科优势，大力加强实验室软硬件建设的同时，及时把科研优势转化为校内实习实践基地，将教育部“中药制药与新药开发工程研究中心”、“中药材规范化生产工程研究中心”；北京市“中药基础与新药研究重点实验室”；国家中医药管理局“中药信息工程”重点研究室、国家中医药管理局“中药经典名方有效物质发现”重点研究室和国家中医药管理局三级科研实验室等科研平台发展为校内教学实习基地。②与校外实习基地的合作。充分利用学校在中药研究领域校友资源等方面的优势，积极建立与校外实习基地的合作，拓展学生的实习实践空间，与北京康仁堂药业等医药企业和广安门医院等三甲医院及安国药材种植基地、松山植物园共建校外实习基地。③组织专业科学考察。利用节假日组织学生走出校门，走入生产实践一线，进行有计划、有目的的中药资源调查等科学考察，培养学生的探索精神、合作精神、创新精神，磨练学生意志，引导学生热爱实践、勇于实践、服务社会。
1.7加大投入
搭建坚实的实践教学硬件平台近年来一直积极申报各类国家财政专项以改善大学生实验室条件，同时本着勤俭持家的原则用好各项经费。学院历来注重实验内容和生产实际相结合，为满足专业教学需要，已建成能满足教学科研需要的研发基地近五千平米，其中包括符合GMP标准的中药制剂实训平台、中药材标本馆和小型药草园。中药制剂实训平台中既有制药生产中的常用设备，可供学生学习各种剂型的制备方法，也有万级、十万级的模拟车间、环境，使学生感受到工厂的氛围；中药材标本馆和小型药草园，使学生亲身接触到中药饮片和药用植物，增加学生学习的积极性和主动性，达到了“身临其境，乐在其中”教学境界。通过上述措施，将专业实验与生产实际融为一体，提升理论，注重实用，强化了学生解决中药生产与鉴别中实际问题的能力。
1.8加强队伍建设
努力造就高素质的实践教学队伍提高教师实践教学能力，是完成实践教学任务，培养学生创新精神和实践能力的关键。因此，学院十分注重加强实验技术人员队伍建设。①加强在职人员的培训。对新留校工作、新调入人员必须进行实验技术岗前培训；支持、鼓励实践教学人员参加国内外各种教学研讨会；选派青年教师进修学习，以提高队伍的业务水平；②成立实验教学督导组。成立由知名专家教授组成的中药学实验教学督导组，对实验技术人员进行定期考核，同时对实践教学的改革方案进行专家论证、向学校教学指导委员会提出指导性意见和建议。
2分层递进式实践技能培养模式特点与创新
2.1全方位
中药学专业本科生实践技能培养模式涵盖第一、第二和第三课堂。强化专业培养方案之内的第一课堂教学，即经典的验证性、设计性、综合性实验和毕业论文；坚持教学中心地位，开辟丰富多彩的第二课堂活动，即开办实验技能大赛，举办学术节，渲染学术氛围，引导学生参与教师的科研项目，为学生提供训练和展示平台，通过比赛和科研活动，促教、促学、促练；应用所学专业实践技能，走出校门，进行科学考察，走进企业，调查中药行业发展现状，引导学生热爱实践、勇于实践、服务社会。分层次递进式培养模式涵盖了大学一年级至四年级。大一和大四学生分别主要以实验基本技能训练和毕业论文工作为主，设计性和综合性实验、实验技能大赛、学术节、学生科研活动招标、学生参与教师的科研项目则贯穿大学一年级至四年级。
2.2多手段
采用多种实验教学手段，不断完善实验教学方法。在原有课堂教学和实物实验的基础上，利用先进的现代化网络技术，进行计算机辅助教学，建立虚拟仿真实验数据库，建立实验仿真教学平台和人机互动实验教学平台，提高学生学习专业课程的兴趣。中药学虚拟仿真实验平台优势体现在以下方面：①虚拟仿真实验平台将图像、声音、动画引入到实验教学中，在较短的时间内，向学习者呈现和传递大量信息，充分调用学习者的各种感官，使学习者加强对课本知识的理解，有利于提高实验教学的质量和效率。②虚拟仿真实验平台的交互性可以让学生有身临其境的效果，通过3D效果建立起来的实验环境，可以使学生通过人机交互对整个实验过程进行全程操控和观察，让学生非常直观的学习实验过程。③虚拟仿真实验平台解决了中药学实验教学中的以下三点迫切需求：实现中药学实验教学的远程教育，可以让学生通过网络亲临整个实验过程；突破传统实验形式的限制，对于危险性、毒性极大的实验可通过模拟仿真平台实现实验过程的真实再现；对于资源有限、贵重的药材，不适宜于实验室中大量消耗，通过虚拟仿真实验平台，实现了资源的保护。通过现代化的虚拟仿真实验和传统的课堂教学、实物实验有机结合，克服传统课程的缺点，通过建模与动态演示，把中药学过程中的实验直观形象的展示出来，便于学生对实验过程的掌握，为学生实验创新能力的提高提供了基础。2.3分层次探索建立了以“实验技能培养集中实习实践科研创新训练专业综合实践”为基本构成模块，各模块依次展开，层层递进，互为依存，有机联系，不断深化的多层次培养模式，形成了“实验教学奠定基础、集中实习巩固加强、科研训练培育创新、综合实践整合提高”的实践教学特色，提出了“理论与实践、知识与技能、夯实基础与创新提高三结合”的实践教学理念。同时，以学生的专业思想教育为切入点，连续4年不间断，而部分优秀毕业生又可以作为专业思想教育的范例，反馈形成良性循环。
2.3.1实验技能培养层次
本层次立足于基本实验技能和动手能力培养、各项操作技能的熟练掌握、创新思维和能力的培养、基础和专业知识的巩固提高，内容包括附属于基础课程、专业基础课程及专业课程内的课内实验和独立实验课程，分为基础性、专业性和综合设计性实验三个能力分层递进的实验教学模块。①基础性实验包括无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、化学分析实验、仪器分析实验、物理学实验、药用植物学实验、生物化学实验、药理学实验等；②专业性实验包括中药化学实验、中药药理学实验、中药药剂学实验、中药炮制学实验、中药制剂分析实验、中药鉴定学实验、中药制剂显微鉴别实验等；③综合设计性实验又包括基础综合实验和专业综合实验。以上所涉课程时间跨度从第一学年到第四学年，教学主要采用多媒体示范教学、仿真模拟、现场参观、教师演示和学生实际观察和操作等方式进行。
2.3.2集中实习实践层次
根据课程学习需要，依托现有的实习实践基地，在药用植物学、中药鉴定学、中药制剂学等专业基础课及专业课等课程教学中安排集中实习，包括松山药用植物学实习（包括野外药用植物资源调查、药用植物识别）、安国中药鉴定实习（包括常用中药材鉴定、道地药材产地实习等）、中药制剂实习（包括中药制剂车间实习、医院药剂科实习等）。本层次实习主要安排在第二学年和第四学年。通过集中实习，加深和巩固学生课堂所学知识，获取感性知识，开阔视野，扩大知识面，培养专业素质，加强职业道德教育，为今后工作奠定坚实基础。
2.3.3科研创新训练层次
开展形式多样的科研实践活动，以此强化学生专业基本技能训练，培养学生创新精神和实践能力，提高学生综合素质。本层次的创新训练主要面向已经完成基础和综合实验培训的二、三、四年级的学生，重点是“创新性、探索性”。具体包括：建立“科研创新实验”导师库，按照“以学生自行设计、操作为主，导师指导为辅”的原则，开设学生自行设计的“创新探索综合实验”；鼓励学生积极参加各级各类科研课题申报；参加“挑战杯”等各种创业大赛；进入教师实验室参与教师科研项目；参加学校举办的专家、企业家系列讲座等。
2.3.4专业综合实践层次
毕业专题实习是学生走上工作岗位的一次重要实践，同时也是实现中药学专业培养目标的一个极为重要的环节。在第七学期教学任务结束后即进入毕业专题实习，时间共16周。要求学生通过实习，了解本专业发展动态和趋势，熟悉本专题所涉及的基本理论、基本知识和基本技能，掌握文献查阅、实验设计、实验研究、数据处理、结果分析、论文撰写等科学研究的基本方法，并熟悉论文答辩过程，为即将开始的工作奠定坚实的基础。在第八学期末，根据学生入学以来的实验、实习实践、毕业论文等情况进行毕业综合考核。多年教学实践结果表明，通过以上四个不同层次的专业化训练，学生切实具备了扎实的实践技能与创新能力，能够胜任中药学相关领域的工作，并在工作中显示出较强的竞争实力。
2.4将科研过程及科技成果转化为实践教学资源
积极引导教师把科研过程中产生的科研及科技开发成果引入到实践教学之中，积极将设计性综合性实验和毕业论文与教师的科研课题相结合。三年来，结合纵、横向科研课题的毕业论文300余篇，占毕业设计总课题数的36%以上；结合科研课题的综合设计性实验题目达85个，占实验项目总数的61%，综合设计性实验项目开设比例占实验课程总数40%以上；学生参与项目研究的课题占科研项目总数的70%以上。
2.5改革测评方法
建立能力培养为导向的考核体系建立能够体现培养目标的、完整的实验教学考核体系。采取多元化的考试方法，将过程考核与终结考试相结合，以考察能力、操作为主，全面考察学生的综合能力。该考核体系涵盖了实验技能培养集中实习实践科研创新训练专业综合实践四个阶段的各个环节。①在实验技能培养阶段，将实验技能考核分成平时实验能力测评和统考测评两种，平时实验能力测评主要包括：结合虚拟仿真实验平台实验预习网上过关自动积分、实验预习积分、实验操作能力积分、实验结果积分、实验报告积分；统考测评又分为实验理论考试和实验操作技能考试两部分。若平时实验能力测评优秀者，可免统考测评；平时实验能力成绩达不到优秀者，须参加统考测评；规定实验技能考核成绩不及格不得参加理论课考试；②在集中实习实践阶段，以培养学生综合能力为目标，要求学生提交实习报告和小结；③在科研创新训练阶段，要求学生撰写课题申报书、实验方案和详细实施计划；④在专业综合实践阶段，注意培养学生的创新能力，通过选题、开题、实验、论文撰写和答辩等环节，使学生得到全面训练。多年实践证明，该体系保证了实验教学各环节的教学秩序与质量，为正确评价学生实践能力提供客观指标体系，同时也是新世纪中药学专门人才能力培养的基本保证。
3模式应用效果
分层递进式中药学专业本科生实践技能培养模式构建完成后已进行了多年实践，并取得了良好的成效。
3.1提高了本专业师资综合水平
2007—2016年，本校中药学专业相关教师有22人晋升教授或研究员职称，35人晋升副教授或副研究员职称。
3.2形成了多项教学改革成果
2007—2016年，该成果相关完成人获得各级教学成果奖5项，发表实践技能培养相关教研教改论文80余篇，建成北京市级精品课程2门，建设校级精品教材5部。鉴于在构建本科生实验技能培养体系的综合性、特色化和成效显著，实验研究成果突出，实验室管理科学合理，注重科研促进本科教学和科技服务，中药学实验中心于2007年被评为“北京市实验教学示范中心”，2012年还申报了国家级实验教学示范中心。此外，中药学专业于2007年获批国家级特色专业建设点，2008年获批北京市特色专业建设点。
3.3培育了学生的实践创新精神和创新能力
经过全方位、多手段、分层递进式的实践技能培养模式训练后，学生基础知识和基本技能得到进一步强化。许多学生反映，在经过该模式的系统训练后，实践技能和实践创新思维能力得到了较大提高。在学校连年举行的大学生科研课题招标活动中，中药学专业每年有数十个学生团体积极参与这一活动，在此过程中他们经历了科研全程训练，其科研实践能力和综合素质得到显著提升。近年来共参加国家大学生创新训练项目40项，教育部创新性试验计划项目近30项，北京市大学生科学研究与创业行动计划项目5项，校级自主课题100余项；在第三届“挑战杯”首都高校大学生创业计划竞赛中取得一、二、三等奖各1名，在第四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛中取得铜奖1名；获第八届“全国大学生药苑论坛”创新成果三等奖2项；累计发表学术论文数十篇，其中被SCI收录论文多篇。
3.4提高了毕业生的社会竞争力
就业考研情况良好通过分层递进式中药学专业本科生实践技能培养模式的实践，学生的就业形势得到明显改善，缩短了中药学专业毕业生就业后的“磨合期”，提高了毕业生的社会竞争力。许多学生反映在经过全方位的实践技能综合培养模式训练后，就业面试时的自信心增强，提高了成功率。多年来，本科生就业率在95%以上。中药学专业本科生参与实践，特别是科研实验工作大大激发了他们对于中药学专业的兴趣和进一步深造的愿望。近年来本专业学生踊跃报考研究生，40%学生报考研究生，录取率30%左右，已考取的院校包括清华大学、北京大学、中国医学科学院、中国中医科学院、中国科学院等国内知名大学或研究机构，学生的实践技能受到硕士研究生培养单位的一致好评。此外，有多名同学由于实践技能突出，被美国、英国、法国及香港和澳门等地的大学录取为研究生。
4小结
实践技能培养模式的改革与创新，应当基于实践教学的实践性、系统性、主体性、现场情境性、完整性等特点[4]。对中药学专业本科生实践技能培养模式进行有益探索，对于教育思想观念转变、实践教学内容改革、课程体系的构建及人才培养质量的提高，具有重要的现实意义[5]。分层递进式本科生实践技能培养模式是多年探索、研究的成果，已经多年实践，该模式对于培育学生的实践创新精神和创新能力，全面提升人才培养质量，增强毕业生的社会竞争力起到了明显的促进作用，对中药学专业本科生实践技能培养和提高具有示范作用，具有很好的推广应用价值。
参考文献
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[4]刘芙，王韶春.高等教育实践教学模式的构建与实施[J].现代教育管理，2011（3）：88-90.
【关键词】虚拟实验；真实实验；整合；初中化学实验教学
【中图分类号】G420【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2011）02―0132―05
《初中化学新课程标准》中倡导化学教学应多采用以科学探究为主的多样化的学习方式，强化评价的诊断、激励与发展功能[1]。但是要实现标准中提倡的内容，单靠传统课堂实验教学还远远不够。此时以计算机网络为平台的虚拟实验开始与真实实验进行整合，并应用到中学化学等学科教学中，以激发学习者的学习动机、提高课堂教学效果。但是在整合的过程中却出现了很多问题，比如在整合时教师找不到一种理想的结合点，往往是顾此失彼。笔者认为在进行虚拟实验与真实实验整合时应先分析实验目标、类型等，把握好整合的时机和度。
一 虚拟实验与真实实验整合的现状
笔者在查阅文献的过程中，发现关于虚拟实验方面的研究很多。国外的有麻省理工学院的WEBLAB、Science Space等，国内的有中科院上海有机化学研究所的虚拟化学实验室、浙江大学的虚拟化学实验等。然而，关于虚拟实验与真实实验整合的研究较少，其中有“整合资源构建‘虚实结合’的计算机网络课程实验室[2]”、“电工电子虚拟实验与真实实验的互补性[3]”、“基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[4]”等文献。以上这些文章指出了二者整合在理论层次上的优势，但是关于实践应用的却很少。另外，上述文献大多将虚拟实验应用于课前预习与课后复习，教学过程中应用的较少，对于何时整合、整合什么、为什么整合、如何整合等更实际的问题，几乎很少涉及。
二 整合中存在的问题及反思
虚拟实验可以弥补真实实验的不足，从而达到优势互补。任何新的事物在投入使用的过程中，难免会出现一些问题。虚拟实验与真实实验的整合也不例外：
1 侧重理论的阐述，缺乏实践操作性
现有的整合研究的一般思路是先阐述虚拟实验和真实实验的概念、类型、优势和不足，再说明如何将二者优势互补。这种研究思路也在一定程度上发挥了作用，但是这些纯理论的阐述究竟能给一线教师带来什么？能否促使他们在实际的教学过程中有效运用虚拟实验？何时整合？如何进行有效地整合？一线教师真正需要什么？这些问题在上述的研究中却不曾提到。理论提的固然好，却不具备实践操作性。这是现有的以理论为主的虚拟实验与真实实验的整合在推广过程中常常会遇到的尴尬处境，究竟如何解决这些问题才是我们应当考虑的当务之急。
2 夸大虚拟实验的作用，忽视真实实验
现有的整合研究中，有的盲目夸大虚拟实验的作用，一定程度上忽视了真实实验的重要性。但是笔者认为，虚拟实验不能代替真实实验，因为虚拟实验毕竟会使学生产生“虚拟感”，而真实实验能消除学生在理论学习和虚拟实验中“不真实”的感觉，真实实验在这方面以及在培养学生的动手操作能力方面是虚拟实验无法取代的。虚拟实验是对真实实验的模拟，真实实验是虚拟实验的基础，虚拟实验的局限性恰恰又是真实实验的优点，二者是相辅相成的。只有发挥各自的优势，精心组织实验教学，才会收到更好的效果。
3 缺乏优质资源，不利于整合
目前虚拟实验多是演示性的，交互程度低。造成这种现象的原因可能是开发这些实验的人员多是计算机方面的技术人员，他们缺乏相应的学科背景知识和一定的教学设计能力；或者是开发这些实验的是学科教师，但是由于他们缺乏相应的信息技术能力，纵然他们有很丰富的学科知识和很强的教学设计能力，也不能开发出高质量的虚拟实验。归根结底，如果没有优质的资源，整合就是纸上谈兵。
4 缺乏系统的教学设计能力
教学设计是以学习理论、教学理论和传播理论为基础，应用系统科学理论的观点和方法，调查、分析教学中的问题和需求，确定教学目标，建立解决教学问题的步骤，选择相应的教学活动和教学资源，评价其结果，从而优化教学效果[5]。但是，有一些教师在虚拟实验与真实实验整合的过程中只是为了使用虚拟实验而使用虚拟实验，缺乏将虚拟实验与教学过程有机结合的意识与方法。因此，如何进行系统的、整体的教学设计，如何对教学过程中的各个要素及其关系进行统一的协调和安排，如何用一种新的教学设计思想与方法来指导虚拟实验与真实实验进行有效的整合，以改进教学工作，是目前教师亟待发展的一种新能力。
三 虚拟实验与真实实验有效整合的模式
当前的关于虚拟实验与真实实验整合的研究，多采用如图1所示的模式。虚拟实验多用于课前预习和课后复习之中，在课堂教学过程中却很少涉及。虚拟实验可以为学生提供一个实战前演习的场所，让学生对实验的原理、现象、仪器的使用等有一定的了解，从而在进行真实实验时可以减少失误的次数。在课后复习的过程中，学习者可能还会遇到一些关于实验仪器的操作技巧、实验现象观察等方面的问题，一般情况下，由于受实验时间、空间和实验仪器药品的限制，再去重复真实实验的过程是不可能的。这时，虚拟实验以其高度的资源共享性、可重复利用性成了学生的好帮手，学习者可以在任何时间、任何地点进行自主学习和复习。
难道虚拟实验与真实实验整合的过程中，虚拟实验只能用于课前预习和课后复习吗？显然不是，在整合的过程中不能拘泥于固有的模式，应以系统科学理论的观点和方法，调查、分析整个教学过程，找出虚拟实验与真实实验进行整合的最佳契合点。当然由于教学目标、教学内容的不同，相应的教学过程阶段的划分也有所差异。但是一般情况下，可以将整个化学教学过程划分为以下四个阶段分别为：（1）创设情境，激发动机；（2）演示讲解，探求新知；（3）设计练习，巩固新知；（4）联系实际，拓展深化。在这四个阶段中，我们该如何整合？怎么才能使二者真正实现优势互补呢？经过研究，我们提出了如图2所示的模式。
下面我们从教学设计的角度来探讨。首先，分析实验教学的目标，以确定当前必需学习与掌握的知识。其次，分析学习者的特征，教学设计的目的是为了有效促进学习者的学习，进行学习者分析，目的是为了了解学生的学习准备和学习风格，以便为后续的教学设计步骤提供依据。再次，确定实验教学的起点，这一项的目的是明确学习者是否具备了相应的行为能力；了解学习者对所要学习的知识已经知道了多少[6]。最后，根据实验内容和实验类型确定是以虚拟实验或者真实实验为主进行教学。
四 虚拟实验与真实实验整合案例
下面以“实验室制取氢气”为例，来阐述虚拟实验与真实实验的整合模式在初中化学实验教学中的运用。
1 创设情境，激发动机
虚拟实验可以将抽象化为具体，将局部的实验现象放大显示，以利于学习者观察实验现象，增强课堂教学的表现力，提高学习兴趣，使教学更贴近生活和生产实际，这就在一定程度上弥补了真实实验的不足。在此之前，学生已经学过 “实验室制取氧气”的内容，而且气体的制取具有相似性，因此我们可以使用它来创设情境。例如：让学生回忆在实验室制取氧气的过程中，必须先做什么？这时学生可能回答检验气密性等。然后教师提问引导“实验室制取氢气需要检验气密性吗”？此时教师可采用实验室制取氧气的虚拟实验来展示检验气密性的过程。若采用真实实验，需要花费大量的时间，另外也受实验药品和仪器的限制。而虚拟实验操作简便、节省资源、时间，是一个比较好的选择。教师引导提问实验室制取氧气的检查气密性的操作与制取氢气的有什么不同？提出问题，引起学习者注意，激发其学习动机。
2 课堂演示讲解，探求新知
可以采用虚拟实验辅助讲解，例如：利用排水法制取氢气时，怎么判断氢气已经收集满了呢？由于这个问题比较抽象，可以利用虚拟实验展示过程并让学生思考，在设计时我们在旁边加入了一个文本输入框，让学生输入观察到的现象。输入之后提交，紧接着会有一个反馈，在设计反馈这一环节时，我们采取了一些激励性的、暗示性的图片或者语言，引导学生去发现问题并找出解决问题的方法，点燃学生思考问题的火花，培养学生的创新思维能力。
另外，学生也可以反复操作虚拟实验，为进入真实实验打好基础。但是这种反复的操作并不是简简单单的重复点击鼠标，因为我们在设计虚拟实验的过程中，添加了很多交互动作。比如，在如图3 的“实验操作”项“仪器的选择”中，添加实验所需的仪器和一些干扰项（干扰项的设计与实验中用到的仪器相似，是学生的认知模糊点）。同时为了减小选择的难度，使学生做起来不至于太吃力，我们添加了文字提示，例如“有三次选择的机会，共需6种”。为了避免学生漫无目的的操作，采取了这样的设计方法即在本步没有完成之前，“下一步”的按钮或者链接就不会出现，只有在学生做了本步实验才能进入下一步的操作。并且如果操作不正确或者是不规范，相应的步骤都会有反馈。这样设计有利于学生加深印象，掌握相应的知识，也体现了过程性评价的思想。
3 学习者进入真实实验操作
在以往的整合过程中，有些人认为学生已经在虚拟的环境中操作过多次，此环节就可有可无了，其实这种观念是相当不可取的。因为虚拟实验系统毕竟是一个虚拟的环境，重要的操作技能的获得还需要在真实的实验室中进行。并且由于虚拟实验设计能考虑到的意外情况有限，而在真实的实验室中，学生每操作一次实验可能都会遇到不同的问题，这些都需要学生去思考。这些思考的过程本身就是实践能力和动手操作能力提高的过程，是虚拟实验无法取代的。在进行真实实验的过程中，学生可能会遇到一些问题，而这些问题由于时空或者实验仪器药品的限制，不能利用真实实验解决，这时可以继续使用虚拟实验来探究产生问题的原因，以及解决问题的方法。并且可以利用虚拟实验中的“在线讨论”模块就某一问题与同学交流讨论，协同解决。
4 半自动生成实验报告
实验报告是做任何实验必不可少的一部分，它可以记录学生的实验步骤、结论、实验中出现的问题。由于纸质的实验报告中有很多是重复性劳动，这既加重了学生的负担，也给老师的批阅带来了一定的困难。为了解决该问题，在“实验报告”模块的设计中，我们将虚拟实验与数据库连接起来，学生在做虚拟实验的过程中，实验仪器药品的选择次数、现象和化学方程式的填写会在实验报告中自动生成。比如检验氢气的纯度时，我们设计了一个输入文本框，学生在做实验的过程中，需要将观察到的实验现象输入文本框内，这时用一个变量a来记录学生输入的内容，再将变量a保存到数据库中，就可自动生成。此处呈灰色显示，学生在提取实验报告时不能随意修改，这种设计方法能在一定程度上防止学生在做完实验之后，互相抄袭实验报告，也减少了学生的工作量，更有利于教师对学生进行评价，提高了评价的信度。
5 实验教学的修改、效果的评价
虽然将这一环节放在了最后，但是并不意味着评价是在教学之后进行的，而是始终贯穿于实验教学过程的始终，是检查、总结和指导教学的先决条件和重要依据，它的科学性、导向性直接影响着课堂教学的质量和效率，更是实验教学能否取得成功的保障[7]。
为了更好地进行评价我们设计了两种类型的虚拟实验：一种用于让学生反复操作，培养能力；另外一种考查学生知识、技能的掌握程度，并将相关要考查的知识、实验技能一一做了统计，设计了不同类型的考查方法。当学生完成实验之后，相应的实验时间、说明，填写的实验现象、方程式等会在实验报告中自动生成，并且客观选择试题的得分也是自动生成的，一些主观性试题答案则呈灰色显示，教师在调取实验报告时只需批阅主观性试题部分并给出相应的分值，最后按“提交”按钮，系统会自动统计得分，并给出相应的反馈提示，如：学生的哪些知识技能比较薄弱，需要强化等。
五 整合应用的原则
1 依据实验目标、内容和类型
在整合的过程中，必须要考虑到实验的教学目标、内容和实验类型。只有这样才能确定学生当前必需学习与掌握的知识，确定实验教学的起点，明确学习者是否具备了相应的行为能力，为选择以虚拟实验或真实实验为主提供操作依据。
2 依据教师能力和学习者特征
进行整合时，必须考虑到教师的知识能力结构，比如信息技术能力、信息化教学设计能力。教师是否具备相应的能力，是整合成功与否的关键。进行学习者特征分析，目的是为了了解学生的学习准备和学习风格，对所要学习的知识已经知道了多少，以便为后续如何整合、何时整合提供依据。
3 依据学校现有条件
在整合时，必须依据学校现有条件，即是否具备优质的教学资源。比如性能较好的计算机硬件、虚拟实验软件等，这些是整合所必需的物质基础。
4 虚拟实验与真实实验优势互补
进行整合时，应当首先明确虚拟实验和真实实验各自的优缺点，只有这样才能做到扬长补短、优势互补。以上是笔者在研究基于虚拟实验与真实实验的整合在初中化学实验教学中应用的一些看法，并对于为什么整合、整合什么、何时整合、如何整合等问题，给出了笔者的一些观点，以期能为初中实验教学提供一些有益的帮助。
参考文献
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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
论文摘要：开放实验教学作为高校化学实验教学中的一种教学方法，其特点在于一定范围内实验的内容与时间可由学生自由地选择。本文分析了高校开放式化学实验教学中存在的问题，并提出了相应的解决方法。
一 高校开放式化学实验教学的问题
1．开放式化学实验教学内容的选择难度较大
一般情况下，开放式实验教学要求教学的内容要体现一定的趣味性、基础性、应用性、先进性以及综合性。在不同的阶段，这几方面各有侧重，不仅应循序渐进、便于实施，也应为学生提供较大的个性发展空间，逐渐引导学生形成自主学习能力。然而，很多实验项目都受到传统实验教学的影响，难以使学生在开放式化学实验教学中增强主动能动性，也无法在开放式实验教学中培养学生的创新能力。
2．开放式化学实验教学的教学手段和实验室资源存在局限性
实行开放式实验教学，应做到让学生“随时”都能够进入实验室，也就是说做到“全天候”的开放。然而，随着大量的新工艺、新技术、新材料应用和现代制造业的发展，教学设备已出现了老化的现象，同时实验室资源也越来越贫乏，在高校不断扩招的同时，全天开放实验室已成为一个很大的难题，从而对提高教学质量造成了很大的影响，严重制约着实验教学的改革进程。
3．开放式化学实验教学的考核机制不完善
实验考核能够有效地检查学生对相关技能的掌握情况，而客观合理地评定学生的综合能力，会对学生参与实验教学的积极性产生不良影响，同时也影响着实验教学的质量。
4．盲目地选择开放式化学实验项目
现阶段，在实验选课平台中，缺乏必要的实验项目介绍，降低了项目的透明度。只有将实验选课平台、实验教学管理平台和实验教学平台融为一体，才能很好地提升教学质量与管理水平。
二 高校开放式化学实验教学的解决方法
1．开放实验时间
开放实验时间指的是实验教学不应统一来安排实验课表，而应定期将实验的时间、内容、设备与仪器等一些基本情况公布给学生，这样一来，学生就不再受班级与专业的限制，以各自的兴趣、学习进度及要求同实验室联系在一起，并自己决定什么时间完成自己的实验室内容。另外，开放实验时间还应向学生提供足够的自选时间以及实验时间。
2．区分开放式化学实验教学的内容
在内容方面，应将开放式实验教学划分为科研型开放式实验教学和教学型开放式实验教学。其中，教学型开放实验应把现存的实验内容重新组合在一起，增加内容密度，从而消除单一内容与单一实验的弊端，更新传统模式中一种做法、一本教材的现象，并鼓励学生自己选择实验的内容，自己拟定实验的方案，自行组织以及完成实验。实验内容主要包括必做实验、选做实验和综合设计性实验。转贴于 其中，必做实验指的是全部教学内容中的主要部分，要求学生要按规定完成。学生通过这些实验，能够掌握科学实验的基本方法、基本知识和基本技能，形成一定的理论联系实际以及分析、解决实际问题的能力。而选做实验则具有一定的灵活性，可让学生根据自身的实际情况来有针对性地做实验，从而充分地调动他们的积极性，强化他们的实践能力。
而科研开放型实验则是指为优秀的学生配备导师，并指导他们参与科研工作。通常情况下，老师应在其开展的科研领域内，选出部分小课题让学生自由报名，并参加各个开放性课题。此类实验的重点在于文献调研和实验设计，目标是培养学生发现问题和解决问题的能力。
3．充分利用现代开放式化学实验教学手段
在实验教学中积极运用计算机网络技术、多媒体技术以及虚拟实验技术等现代教学手段，可有效地降低实验教学过程中的消耗，使虚拟、仿真实验与实际实验有机的结合起来，从而最大程度地提升实验教学的质量与效果。另外，还应建立化学实验网页，以构建实验选课平台，进行实验项目介绍，提高项目透明度，同时开发实验管理软件，并开通网上实验预约以及网上成绩查询等网络服务功能。
4．加强对实验考核手段的改革
当前，我国大部分高校已基本实现了化学实验结果的量化考核，并编制成软件。这样学生在做完实验之后可以及时地将数据录入到计算机中，有效地避免了数据被篡改的可能，从而保证成绩的公平和真实。另外，计算机在计算之后给出成绩，也可以极大地减少教师的工作量，使教师将更多的精力投入到改进教学质量中去。
三 结束语
综上所述，高校实行开放式化学实验教学有利于解决传统教学中的一些问题，而且能够促进教学质量的提高。但是，现阶段在开放式化学实验教学中，存在一定的不足，高校应针对自身的不足，采取有效的弥补措施，强化开放式实验教学，以取得良好的教学成果。
参考文献
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［2］周蓉等.现代工业工程柔性开放式教学实验体系的构建［J］.实验技术与管理，2007（05）
关键词：机械工程；应用技术型人才；实践教学体系
现今，应用技术型大学建设成为教育发展趋势，其中机械工程类专业方向迫切需要培养制造业方面具有创新设计能力和创新创业意识的应用技术型人才。培养应用技术型人才，就必须构建围绕学生能力培养的实践课程体系，让学生将所学的知识与工程实际问题结合起来，学以致用锻炼学生实践能力。因此，本文主要以西安交通工程学院为例，讨论机械工程专业工程实践教育体系的改革。
1当前实践教学存在的问题
我国高等工程教育长期定位为研究型教育，一直侧重专业科学知识教学，对于学生的应用实践能力与综合技术素质往往选择性忽视，高校教育同质化和科学化的问题十分突出，主要存在以下问题：
1.1实践教学没有进行全面系统地统筹安排
独立设课的实验较少，实验课基本上成为理论课的附属，实验学时短，内容滞后、形式单一，各门理论课程实验开展只考虑本课程内容，缺乏对整个专业的整体思考，致使实验内容分散、重复、遗漏、不能形成系统联系。
1.2演示性、验证性实验过多，综合设计性和研究创新型实验不足
实践教学没有达到对学生实践能力、创新能力和应用能力进行系统性训练和培养的目的，它而只是作为理论课的补充和验证。一般学生做实验时，通过试验资料或指导书就已经完整的了解了实验步骤，学生不需要进行思考，甚至于都不愿意动手操作，这对学生学习兴趣打击较大。
1.3实验室管理方式散乱，不能形成合力
实验教学设备和仪器配置不足，资金投入分配不均衡；实验教师队伍薄弱等问题也制约着实践教学体系的建立。
2实践教学体系的建设和发展
上述问题严重影响了教师投入实验教学研究与改革的积极性和学生参与实验的热情，也制约了学生创新能力和应用能力的培养。因此，我们迫切需要改革现有实践教学现状，形成以培养应用技术型人才为目的的实践教学体系。
2.1指导思想和建设原则
机械工程类专业主要的目标是培养能从事机械设计、制造、科技开发、应用研究和经营管理等方面的应用型工程人才。学院以修订人才培养方案为抓手，确定了以培养学生应用技术能力为主的指导思想，增大了实践教学比例，确定了按照现代机械工程师的基本要求，以训练学生机械产品设计、制造及设备维修、生产组织管理、分析和解决实际问题的基本能力为基本原则的人才培养思路。其中，对实践教学部分进行系统化研究和设置。
2.2机械工程实践教学体系的建设
实践教学的重点是让学生在实践教学过程中由浅入深逐步形成工程思维，锻炼工程实践能力，培养创新设计能力。因此必须积极转变实践教学观念，针对工程岗位需求总体目标，科学规划，形成以基础型、综合型、工程型3个实践教学阶段为架构，层层推进不断提高的实践教学体系。第一阶段为基础型实践。其目的是使学生通过系统实验室参观、模型拆装和制作、计算机绘图等，加深对机械结构及材料的认识，使学生对机械学科有一个比较全面的了解，为之后的专业学习奠定基础。第二阶段为综合性实践。即通过金工实习、电工电子实习、机械基础实验、机械原理与制造课程设计等环节，让学生了解典型机械的局部设计方案、机械零部件的设计制造、自动化控制的基本工程知识与设计过程。特别在此过程中加强实验设计，多设立创新型、设计型综合实验，提高教师和学生参与兴趣，训练学生的工程观念，培养学生的创新意识，提高学生解决工程实际问题的能力。第三阶段为工程型实践。通过工程型实践教学环节，使学生掌握现代机械制造方法、先进制造技术，锻炼学生掌握对现代机械过程的认识及实际动手能力，开阔学生视野，培养学生实践技能。学生在此阶段，通过做论文、设计及其各种科技小制作、课程设计大作业、生产实习、毕业设计等，培养学生的创新能力，训练学生专业技术知识与技能的综合应用能力等工程师基本素质，为学生就业做好准备工作。在构建机械实验教学体系的同时，我院本着坚持实验与理论相结合，与科研相结合，与创新创业能力培养相结合的模式，严抓基础型实践教学质量，跟踪综合性设计实验进展，加强工程型实践建设（以校企合作实习基地建设为主）等实践教学阶段落实情况，全方位全过程培养学生创造才能。
2.3加强师资建设，提升实践教学水平
实践教学体系的核心是建立一支专业能力强、年龄构成合理具有创新能力的实践教学教师队伍。一方面需要对现有年轻教师和实验人员的专业知识和技能素养进行培养；另一方面，也需不断要引进经验丰富的教师，均衡科研型人才和技术型人才的配比；同时，要鼓励教师开展探索性的实验研究，努力培养出大批创新型的高素质教师。此外，要进一步加大实践教学投入力度。充分利用国家财政拨款和校内资金，加强基础实验和综合性试验投资力度，完善实验室软件和硬件建设。利用校企合作单位资源，校企共建实习实训基地拓宽工程实践覆盖面。最后我院按照学生的认识规律和实际水平进行实验教学方法的改革，建立以学生为中心、教师为主导，学生自我训练为目的的教学模式。由基础、综合到工程实践，根据机械专业培养特点，灵活运用各种教学方法，诱发学生的学习欲望。同时紧跟时代步伐，通过利用虚拟仿真技术等先进的实验教学手段，使虚拟仿真实验与实际实验的有机结合，克服了高校实验投资不足的缺点，提高实验教学效果。
3结语
近年来，西安交通工程学院根据应用技术型人才培养模式，进行了实践教学体系的重大革新，取得了较大的进步。对机械专业学生应用型、技术型和创新型能力培养提供了一条成功经验。
参考文献：
[1]李俊华.改革机械设计基础实验教学提高学生的创新能力[J].中国科技信息,2005,17:200．
[2]汪超.机械创新设计实验教学改革的探讨[J].装备制造技术,2008(8):179-180．
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