引論：我們?yōu)槟砹?3篇虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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（二）《高錳酸鉀制取氧氣》的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)中的文本展示工具，使學(xué)習(xí)者了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗头椒ā?/p>

（2）通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的操作，掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序，能夠動(dòng)手制取氧氣。

（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象的觀察、分析實(shí)驗(yàn)反應(yīng)機(jī)制，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知和理解。

（三）《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)生要完成虛擬實(shí)驗(yàn)首先需要安裝Secondlife客戶端，進(jìn)入Secondlife虛擬環(huán)境，通過(guò)以下流程完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)。

（1）準(zhǔn)備階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實(shí)驗(yàn)室地標(biāo)并通過(guò)瞬間移動(dòng)工具進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室。

（2）實(shí)驗(yàn)階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)人-機(jī)交互選擇事先通過(guò)3D建模工具創(chuàng)建好的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、藥品并通過(guò)資源工具查詢相關(guān)儀器的使用方法及實(shí)驗(yàn)裝置圖，完成實(shí)驗(yàn)儀器的裝置；點(diǎn)擊各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器、添加藥品來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。

（3）評(píng)價(jià)反饋階段：教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄對(duì)學(xué)習(xí)者本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)評(píng)價(jià)反饋系統(tǒng)及時(shí)反饋給學(xué)習(xí)者。

二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)

本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。以實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)為理論基礎(chǔ)從場(chǎng)景及模型設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、支持工具設(shè)計(jì)、特效設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)這幾方面設(shè)計(jì)三維虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

（一）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的場(chǎng)景及模型主要虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備組成

虛擬教室由講臺(tái)、桌椅、多媒體系統(tǒng)、音響設(shè)備、電子白板、書(shū)柜、書(shū)、電腦組成，供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行交流、報(bào)告、探究、形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論。虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、水池、藥品柜、滅火設(shè)備為為學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。儀器設(shè)備主要是酒精燈、試管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。

（二）交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）人機(jī)交互設(shè)計(jì)：在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)操作交互，學(xué)習(xí)者能夠感受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制感和體驗(yàn)感。在Secondlife中，利用創(chuàng)建工具可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“點(diǎn)擊”“移動(dòng)”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登腳本語(yǔ)言可以設(shè)置改變物體的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡、對(duì)外力的反應(yīng)等等，能夠較好地支持學(xué)習(xí)者的操作交互。

（2）交流工具：學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。

（三）支持工具設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)支持工具是指支持學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具、評(píng)價(jià)反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動(dòng)工具通過(guò)它們是搜索定位各種學(xué)習(xí)場(chǎng)所、用戶，并瞬間移動(dòng)到目的地。資源工具包含Secondlife內(nèi)部資源和外部資源。內(nèi)部資源主要是3D瀏覽器；外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內(nèi)部和外部各種信息資源實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)習(xí)者觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集數(shù)據(jù)提供支持。評(píng)價(jià)反饋工具主要包括問(wèn)卷系統(tǒng)（choicer、Quizchair）、學(xué)習(xí)記錄系統(tǒng)（Tracker）、Web-Intercom，為實(shí)驗(yàn)后學(xué)習(xí)者自評(píng)、反思以及教師評(píng)價(jià)反饋提供支持。

（四）特效設(shè)計(jì)

在Secondlife中，通過(guò)粒子系統(tǒng)結(jié)合林登腳本語(yǔ)言可以營(yíng)造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現(xiàn)象。在本實(shí)驗(yàn)中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應(yīng)過(guò)程中的煙霧、藥品晶體的狀態(tài)變化等效果都可以通過(guò)粒子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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虛擬現(xiàn)實(shí)VR(VirtualReality)是近幾年來(lái)信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物,畢業(yè)論文是一門(mén)在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科。其基本方法和目標(biāo)是集成并利用高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個(gè)使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境,即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個(gè)基本特征。沉浸性,是指觀察者對(duì)虛擬世界的情感反映,這種感覺(jué)能使用戶全方位地投入這個(gè)虛擬世界,這是虛擬現(xiàn)實(shí)的首要特征。交互性,是指虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境,能對(duì)用戶的輸入作出響應(yīng),并能通過(guò)監(jiān)控裝置來(lái)影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是一個(gè)媒體、一個(gè)高級(jí)用戶界面,還是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),它以生動(dòng)形象的形式反映設(shè)計(jì)者的思想。虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)基本特征強(qiáng)調(diào)了人在這個(gè)系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。其中,桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是運(yùn)用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場(chǎng)景,用戶通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬場(chǎng)景交互,它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,易于推廣。

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室

所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng),由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)現(xiàn),也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室,虛擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在虛擬實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)者有逼真的感覺(jué),有身臨其境的感受,好像是真正在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室里近距離進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。在虛擬實(shí)驗(yàn)中,沒(méi)有一個(gè)有形的實(shí)驗(yàn)室,也沒(méi)有以實(shí)物形態(tài)存在的實(shí)驗(yàn)工具與實(shí)驗(yàn)對(duì)象,實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是對(duì)虛擬物的操作。

3.計(jì)算機(jī)專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建

構(gòu)建專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室,其實(shí)就是搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng),包括硬件、軟件及管理三個(gè)方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng),這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個(gè)是實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系;另一個(gè)是網(wǎng)站的內(nèi)容(實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)建設(shè),這是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有可以做的實(shí)驗(yàn)來(lái)支撐,不然軟件平臺(tái)就是一個(gè)空架子,形同虛設(shè)。同時(shí),該平臺(tái)上還應(yīng)有實(shí)驗(yàn)管理的支持,對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)及網(wǎng)上答疑等進(jìn)行有效管理,并對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。

(1)實(shí)驗(yàn)管理模塊,由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績(jī)管理等組成。碩士論文在學(xué)生管理方面,學(xué)生通過(guò)瀏覽器進(jìn)行注冊(cè)登錄,登陸成功后可瀏覽實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,查看實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)資料,預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,在線發(fā)送和接受消息,進(jìn)行問(wèn)題討論,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)登記,實(shí)驗(yàn)完成后可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交報(bào)告。教師管理方面,可對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容添加、修改、整理、刪除,對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告列表,批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告,填寫(xiě)評(píng)語(yǔ)和成績(jī),提交批改結(jié)果,與學(xué)生進(jìn)行討論。儀器管理方面,對(duì)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的虛擬儀器上傳并進(jìn)行分類整理,以便實(shí)驗(yàn)使用。成績(jī)管理方面對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況(實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及完成情況)給出成績(jī),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門(mén)別類地進(jìn)行管理,以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來(lái),供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行選擇。

(3)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)模塊,包括實(shí)驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)及難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求及實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)等。

(4)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊,主要對(duì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后,提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板,供學(xué)生下載,由學(xué)生填寫(xiě)相關(guān)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,完成后上傳電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告,由教師進(jìn)行批閱,并進(jìn)行記載。

(5)實(shí)驗(yàn)答疑模塊,由專業(yè)教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑難問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解答,幫助學(xué)生順利通過(guò)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度,并及時(shí)反饋、調(diào)整教學(xué)。

(6)論壇交流模塊,教師和學(xué)生可以通過(guò)論壇進(jìn)行充分的交流,學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)中的收獲、經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)及問(wèn)題到論壇上,教師可以將一些典型的問(wèn)題提出來(lái),供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見(jiàn)解,教師從中可以得到及時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)反饋信息,以便整改7)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K,是虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要部分。學(xué)生通過(guò)該模塊進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),醫(yī)學(xué)論文以達(dá)到鞏固強(qiáng)化知識(shí)的目的。該模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的具體情況及實(shí)驗(yàn)建設(shè)條件,可不斷增加。計(jì)算機(jī)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的建設(shè),可以引入其他學(xué)校的虛擬實(shí)驗(yàn)室中。這種方式比較簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),見(jiàn)效較快。但需要投入較多的軟件購(gòu)置費(fèi)用,同時(shí)也需要結(jié)合本校的實(shí)際情況進(jìn)行一些調(diào)整,有一個(gè)磨合期。另一種是因地制宜,自主開(kāi)發(fā)。根據(jù)本校的實(shí)際教學(xué)和實(shí)驗(yàn)情況,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平,由任課教師或聘請(qǐng)部分專家組成開(kāi)發(fā)小組,進(jìn)行一系列的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)研究,并將研究的成果連接到虛擬實(shí)驗(yàn)室中,逐漸擴(kuò)充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發(fā)揮教師的積極性,能有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),適合學(xué)生的實(shí)際情況,學(xué)生容易接受,并且經(jīng)費(fèi)投入較少。缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng),系統(tǒng)性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結(jié)合起來(lái),一是引入、購(gòu)置部分自己不宜開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,二是結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)處開(kāi)發(fā)一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如非交互性的、演示性的虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。

二、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理

1.加強(qiáng)用戶管理,為每個(gè)學(xué)生分配賬號(hào)。對(duì)學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室,使用實(shí)驗(yàn)室做虛擬實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行登記保存。鼓勵(lì)學(xué)生經(jīng)常訪問(wèn)虛擬實(shí)驗(yàn)室,在上面提出問(wèn)題、發(fā)表見(jiàn)解,做好實(shí)驗(yàn),努力提高虛擬實(shí)驗(yàn)室的人氣。

2.全天候開(kāi)放虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)自己動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn),自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn),整理和總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),職稱論文提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力,逐步向以“學(xué)生為中心”的自主個(gè)性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3.組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導(dǎo)與答疑,參與論壇討論交流,及時(shí)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告,為學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)提供服務(wù)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中,教師應(yīng)對(duì)學(xué)生提出的疑問(wèn)盡快給出幫助和解答,并進(jìn)行必要的指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)室論壇上發(fā)表觀點(diǎn),提出問(wèn)題讓學(xué)生思考,使師生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中有較強(qiáng)的互動(dòng)性,教師應(yīng)充當(dāng)好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的合作者和知識(shí)的建構(gòu)者的角色。

4.對(duì)學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行

評(píng)價(jià)。針對(duì)學(xué)生每一門(mén)課程的虛擬實(shí)驗(yàn)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、網(wǎng)上提問(wèn)、論壇發(fā)帖的情況,給學(xué)生一個(gè)成績(jī)和評(píng)價(jià),反饋給學(xué)生,英語(yǔ)論文并與該課程的正常實(shí)物實(shí)驗(yàn)一起記入實(shí)驗(yàn)總分。教師也要在對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)的同時(shí),征求學(xué)生對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的意見(jiàn),對(duì)學(xué)生反饋的信息進(jìn)行整改。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立,可以很好地解決目前硬件設(shè)備跟不上實(shí)驗(yàn)的要求、學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間不夠用等問(wèn)題,對(duì)于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力具有非常重要的意義。但在具體應(yīng)用中還要注意處理好“虛擬實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)物實(shí)驗(yàn)”的關(guān)系,不能一味地強(qiáng)調(diào)虛擬實(shí)驗(yàn),要“虛實(shí)”結(jié)合,既相互補(bǔ)充,又各有側(cè)重,這樣才能取得很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。同時(shí),在虛擬實(shí)驗(yàn)中要注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒁唤z不茍的科學(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王嗣源.虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的初步探討.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào),2005(4).

篇3

電腦游戲與網(wǎng)絡(luò)游戲的不斷發(fā)展并被應(yīng)用于企業(yè)、教育、軍事、科學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前的虛擬實(shí)驗(yàn)無(wú)論是設(shè)計(jì)方面還是開(kāi)發(fā)方面，大多數(shù)都只是將實(shí)驗(yàn)器材遷移至計(jì)算機(jī)中來(lái)實(shí)現(xiàn)，單純地追求實(shí)驗(yàn)的仿真，而不是從學(xué)習(xí)者的角度考慮其學(xué)習(xí)效果。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出：“清境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素，一個(gè)自由而充滿趣味性的虛擬環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果有著至關(guān)重要的影響，而游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建則是實(shí)現(xiàn)這一效果的一個(gè)有效途徑。游戲性元素的融入對(duì)于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境的改善以及知識(shí)建構(gòu)、深層次理解都起著促進(jìn)的作用，并且吸引著學(xué)習(xí)者愉悅地解決問(wèn)題。由此可見(jiàn)，游戲性元素的注入需要運(yùn)用游戲策劃、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)的結(jié)合來(lái)表現(xiàn)一個(gè)完整實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)，這并不是簡(jiǎn)單的添加，構(gòu)建模型可以把復(fù)雜的問(wèn)題清晰的表達(dá)出來(lái)，使理論的各組成部分可視化并得到檢驗(yàn)。利用模型構(gòu)建的方法不僅幫助學(xué)習(xí)者理解形成問(wèn)題的影響因素之間復(fù)雜的相互關(guān)系，還給指導(dǎo)者提供了評(píng)估學(xué)生們理解問(wèn)題的外在表征。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模工具Stella軟件具備強(qiáng)大的建模環(huán)境和簡(jiǎn)便的操作方法，以此技術(shù)建模可以清晰的揭示出游戲性與虛擬實(shí)驗(yàn)二者之間的融合，為虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究提供一種新的方法。一　相關(guān)理論

1　游戲性的內(nèi)涵

“游戲性”來(lái)源于英文“Gameplay”，在中文中，“游戲性”可以被籠統(tǒng)地理解為“游戲的核心性質(zhì)”；但在英文中，“游戲性”(Gameplay)可以指“游戲的具體操作方法”和“游戲的抽象趣味整體”等雙重含義。游戲性并不等同于“游戲的性質(zhì)”，游戲具有極為多樣的屬性，游戲性就是當(dāng)排除畫(huà)面、聲音、劇情等因素的刺激所帶給玩家的樂(lè)趣。游戲性元素包括沉浸、情節(jié)、扮演、競(jìng)爭(zhēng)、任務(wù)、動(dòng)作、益智、成長(zhǎng)、管理、創(chuàng)造、探索以及群聚元素，然而虛擬實(shí)驗(yàn)的宗旨是教學(xué)，它不同于游戲的宗旨，因此在引入這些游戲性元素時(shí)，必然有所刪減。融入游戲性元素的根本目的在于增強(qiáng)和提高學(xué)習(xí)者操作、探索和挖掘的樂(lè)趣以及研究和練習(xí)的樂(lè)趣。

在游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)中各游戲性元素的概念內(nèi)涵包括以下八個(gè)方面的內(nèi)容：①沉浸元素，通過(guò)物理方式或者想象進(jìn)入到一個(gè)與通常環(huán)境不同的場(chǎng)景。②情節(jié)元素，按照因果邏輯或意義邏輯組織起來(lái)的一系列事件。③扮演元素，有意識(shí)地假扮某一特定角色，并從該角色的處境和場(chǎng)合出發(fā)，進(jìn)行思考、表達(dá)和活動(dòng)的方式。④任務(wù)元素，某個(gè)需要被完成的既定目標(biāo)。⑤動(dòng)作元素，實(shí)時(shí)付出行動(dòng)的身體運(yùn)動(dòng)。⑥成長(zhǎng)元素，成長(zhǎng)是指由低級(jí)或簡(jiǎn)單形態(tài)向較高級(jí)或復(fù)雜形態(tài)發(fā)展，或者在數(shù)量、價(jià)值或力量上的增長(zhǎng)。在角色扮演游戲中多表現(xiàn)為升級(jí)和裝備提升。⑦管理元素，管理元素包含兩個(gè)層面的意義：第一是促進(jìn)游戲者的管理性思維的發(fā)展，鼓勵(lì)游戲者運(yùn)用策略和部署來(lái)游戲；第二是將游戲者處于一種較高的管理位置，讓游戲者體驗(yàn)擁有權(quán)勢(shì)和掌控大局的樂(lè)趣。⑧群聚元素，“把兩個(gè)及其以上的玩家聚集在一起的狀態(tài)就是群聚的形式”。

2　游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

在游戲業(yè)初見(jiàn)端倪的歐美自上世紀(jì)80年代初，最早全面論述游戲動(dòng)機(jī)的學(xué)者是Malone，通過(guò)對(duì)已有游戲的一系列的觀察，對(duì)大量玩家訪談，Malone(1980年)總結(jié)出三個(gè)主要的讓視頻游戲使人更快樂(lè)的因素：挑戰(zhàn)、幻想和好奇。在2002年，Garris等人認(rèn)為：幻想、規(guī)則、目的、感官刺激、挑戰(zhàn)、神秘和控制是游戲的六個(gè)動(dòng)機(jī)特征組件。Asgari與Kaufman(2004年)在前人研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為游戲的動(dòng)機(jī)組件是：交互、競(jìng)爭(zhēng)、控制、幻想、好奇、挑戰(zhàn)與反饋。

游戲既有行為層面的游戲，也有心理層面的游戲。將游戲的內(nèi)在品質(zhì)融入虛擬實(shí)驗(yàn)中來(lái)，更能提高和豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，有更廣泛的意義。游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)著重從學(xué)習(xí)者的心理層面和行為層面兩個(gè)方面考慮：

(1)心理層面包括愉悅性和自由性，解決這一層面的問(wèn)題，可以考慮將游戲中沉浸元素、情節(jié)元素、任務(wù)元素加入到虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中來(lái)，以解決這一層面學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的愉悅性和自由性等問(wèn)題。

(2)行為層面包括規(guī)則性、表演性、體驗(yàn)性和對(duì)話性。在行為層面中，將管理、扮演、動(dòng)作元素加入游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，解決學(xué)習(xí)者行為層面的需求。游戲性虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)要以學(xué)習(xí)者為主導(dǎo)，其目的是提高和優(yōu)化學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的理論知識(shí)的深入理解，鍛煉學(xué)生主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)的能力。

篇4

在傳統(tǒng)的教學(xué)體系下，操作系統(tǒng)教學(xué)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：一是缺乏高質(zhì)量的實(shí)踐環(huán)節(jié)支持，學(xué)生不能透徹理解操作系統(tǒng)的具體的實(shí)現(xiàn)機(jī)制；二是缺乏針對(duì)不同培養(yǎng)方向教學(xué)方案，系統(tǒng)方向需要的是和操作系統(tǒng)有關(guān)的所有底層硬件及內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的深入理解，而非系統(tǒng)方向需要知道如何利用操作系統(tǒng)機(jī)制來(lái)支持上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā)；三是操作系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)過(guò)于集中在一門(mén)課當(dāng)中，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)不同課程中有關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系和呼應(yīng)。復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院一直嘗試進(jìn)行改革和探索，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念和課程設(shè)計(jì)，在課程設(shè)置上不僅涵蓋了計(jì)算機(jī)專業(yè)重要的知識(shí)點(diǎn)，更重要的是這些課程在內(nèi)容上互相呼應(yīng)、前后關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生從低年級(jí)開(kāi)始先樹(shù)立整體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念，然后在后續(xù)的課程中不斷深化某一方面知識(shí)的學(xué)習(xí)[1]。論文以操作系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，來(lái)說(shuō)明操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)如何分布在多門(mén)課程中，并針對(duì)不同方向的學(xué)生有針對(duì)性地完成課程內(nèi)容和課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓系統(tǒng)方向和非系統(tǒng)方向的學(xué)生都獲得相應(yīng)操作系統(tǒng)知識(shí)，滿足今后工作或深造的知識(shí)需求。

一、知識(shí)點(diǎn)的分布

軟件學(xué)院引進(jìn)了CMU和MIT知名高校的計(jì)算機(jī)課程，并且對(duì)這些課程進(jìn)行了合理的改造。在操作系統(tǒng)課程方面，考慮到操作系統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的難度，將操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)合理分布到了不同課程中，組成有機(jī)的知識(shí)系列，前期的知識(shí)儲(chǔ)備為學(xué)生完成操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)打下了很好的基礎(chǔ)。在課程體系設(shè)計(jì)中，和操作系統(tǒng)有關(guān)的課程包括從CMU引進(jìn)的《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》，從MIT引進(jìn)的《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程》，從MIT引進(jìn)的《操作系統(tǒng)》，以及參考CMU的《系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)》。《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》的主要內(nèi)容包括信息的表示和處理、程序的機(jī)器級(jí)表示、處理器體系結(jié)構(gòu)、優(yōu)化程序性能、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、異常控制流、網(wǎng)絡(luò)編程、并發(fā)編程等。課程從程序運(yùn)行的角度介紹了程序的內(nèi)存布局、虛擬內(nèi)存的管理，以及系統(tǒng)級(jí)IO編程方法等和操作系統(tǒng)有關(guān)的重要概念，通過(guò)該課程學(xué)生已經(jīng)完全能夠從概念上理解基于頁(yè)面機(jī)制的虛擬內(nèi)存的轉(zhuǎn)換方法，以及程序的內(nèi)存布局等知識(shí)。《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程》深入而廣泛地介紹了構(gòu)造計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要原理和概念，包括系統(tǒng)和復(fù)雜性，命名機(jī)制以及系統(tǒng)模塊之間的引用和訪問(wèn)；從虛擬化的角度來(lái)講解線程、內(nèi)存以及進(jìn)程間的通信；在性能設(shè)計(jì)方面討論了CPU的調(diào)度、內(nèi)存的替換策略、磁盤(pán)調(diào)度；討論了系統(tǒng)容錯(cuò)的原理和方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)原子性進(jìn)行了討論，說(shuō)明了如何實(shí)現(xiàn)線程之間的一致性數(shù)據(jù)保護(hù)。通過(guò)該課程，學(xué)生建立了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，同時(shí)也掌握了操作系統(tǒng)必要的調(diào)度、內(nèi)存、文件系統(tǒng)等概念。系統(tǒng)方向的《操作系統(tǒng)》是完成操作系統(tǒng)教學(xué)的核心課程，該課程從理論上涵蓋了所有操作系統(tǒng)的概念和實(shí)現(xiàn)機(jī)制。由于在前期的課程中虛擬內(nèi)存、IO和進(jìn)程的概念已經(jīng)涉及過(guò)，在溫習(xí)這些知識(shí)的基礎(chǔ)上，主要講解如何實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，比如在x86架構(gòu)下的段頁(yè)內(nèi)存管理機(jī)制，Linux的內(nèi)存管理方式，虛擬內(nèi)存管理，為學(xué)生的實(shí)踐項(xiàng)目（project）中的進(jìn)程控制開(kāi)發(fā)提供支持。正是因?yàn)橛辛酥啊队?jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》和《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程》的知識(shí)準(zhǔn)備，學(xué)生才能在操作系統(tǒng)課程中完成高質(zhì)量的實(shí)踐項(xiàng)目[2]。非系統(tǒng)方向的操作系統(tǒng)課程是《系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)》，將系統(tǒng)方向和非系統(tǒng)方向的學(xué)習(xí)內(nèi)容有所區(qū)分，一方面保證系統(tǒng)方向的內(nèi)容和MIT的實(shí)踐項(xiàng)目保持一致，另一方面滿足非系統(tǒng)方向?qū)W生的對(duì)操作系統(tǒng)的知識(shí)需求。《系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)》課程是針對(duì)非系統(tǒng)方向?qū)W生開(kāi)設(shè)的課程，該課程通過(guò)對(duì)UNIX系統(tǒng)的底層編程細(xì)節(jié)討論來(lái)認(rèn)識(shí)操作系統(tǒng)概念在UNIX系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)。主要內(nèi)容包括文件系統(tǒng)和IO的性能，緩沖區(qū)對(duì)IO性能的提升，進(jìn)程的控制方法，過(guò)fork以及內(nèi)存頁(yè)面的優(yōu)化策略，信號(hào)機(jī)制，多線程編程方法，高級(jí)IO的一些方法和終端設(shè)備IO進(jìn)行了討論。通過(guò)這些知識(shí)及補(bǔ)充材料，非系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生可以掌握在開(kāi)發(fā)上層應(yīng)用時(shí)，如何利用操作系統(tǒng)提供的機(jī)制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了解UNIX操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)理，提高應(yīng)用程序性能。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》和《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程》中關(guān)于虛擬內(nèi)存、IO和CPU調(diào)度雖然沒(méi)有編程的實(shí)驗(yàn)，但是通過(guò)手工計(jì)算、畫(huà)結(jié)構(gòu)圖等幫助學(xué)生建立了知識(shí)的框架，為后續(xù)的課程打下了理論基礎(chǔ)。引進(jìn)國(guó)外大學(xué)的操作系統(tǒng)課程后，特別是實(shí)踐部分和MIT同步之后，學(xué)生有機(jī)會(huì)通過(guò)完成操作系統(tǒng)中的主要模塊來(lái)深入理解如何通過(guò)硬件的支持完成操作系統(tǒng)的功能。《操作系統(tǒng)》的實(shí)踐項(xiàng)目將要完成一個(gè)基本的操作系統(tǒng)內(nèi)核，整個(gè)項(xiàng)目被分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，首先完成進(jìn)程的創(chuàng)建，主要完成內(nèi)核和用戶進(jìn)程空間的內(nèi)存分配，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)fork和exec系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程切換以及CPU調(diào)度，完成基本的文件系統(tǒng)。通過(guò)完成這個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目能夠幫助學(xué)生徹底理解實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)核心功能的軟硬件機(jī)制[2]。《系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)》課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括：（1）IO性能對(duì)比，了解不同的IO的方式在讀寫(xiě)性能，了解操作系統(tǒng)中IO和文件系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)策略對(duì)性能的影響。（2）信號(hào)機(jī)制：通過(guò)信號(hào)機(jī)制來(lái)控制進(jìn)程。（3）并行程序設(shè)計(jì)，通過(guò)多線程和openMP實(shí)現(xiàn)并行程序設(shè)計(jì)；（4）實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠支持流媒體服務(wù)器。（5）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的Linux驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，非系統(tǒng)方向的學(xué)生能夠掌握系統(tǒng)內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)方法，掌握操作系統(tǒng)對(duì)上層應(yīng)用性能的影響和系統(tǒng)優(yōu)化方法。

三、教學(xué)方法改革

除了課程體系的改進(jìn)之外，軟件學(xué)院在教學(xué)方法上也進(jìn)行了改革，將不同課程中有關(guān)操作系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)的有機(jī)的串聯(lián)，在不同課程中進(jìn)行合理的分工，既要避免重復(fù)又相互支持和呼應(yīng)。在具體的知識(shí)講解方面，各個(gè)課程都能根據(jù)課程分工抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行透徹分析，而對(duì)于一般性的問(wèn)題只是將問(wèn)題提出，讓學(xué)生通過(guò)課后學(xué)習(xí)，通過(guò)作業(yè)等方式來(lái)檢查學(xué)生的掌握情況。為了擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，加深對(duì)書(shū)本上概念的理解，針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)安排相應(yīng)的課后閱讀材料，并提交相應(yīng)的作業(yè)或設(shè)計(jì)。在《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程中》設(shè)計(jì)了一系列的課后閱讀的論文，包括：《Worse Is Better》討論了兩種設(shè)計(jì)哲學(xué)的優(yōu)劣，引導(dǎo)如何找到適合的設(shè)計(jì)方法；《Fast File System》對(duì)現(xiàn)有文件系統(tǒng)的各種缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化；《Map Reduce Google》幫助學(xué)生了解目前最重要的關(guān)于大數(shù)據(jù)處理的方案；《RAID》講解關(guān)于RAID磁盤(pán)陣列的原理與簡(jiǎn)單的性能比較；《End To End control in network》講解網(wǎng)絡(luò)中端對(duì)端層的設(shè)計(jì)原理，并針對(duì)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。在《操作系統(tǒng)》課程中則要求學(xué)生閱讀x86 CPU的白皮書(shū)中細(xì)節(jié)，閱讀《深入理解Linux內(nèi)核》的對(duì)應(yīng)章節(jié)了解Linux在x86架構(gòu)上的實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)大量補(bǔ)充相關(guān)閱讀材料，學(xué)生加深了對(duì)課程內(nèi)容的理解。為了保證實(shí)踐項(xiàng)目的順利完成，各個(gè)課程都增加了教師助教和學(xué)生助教，幫助學(xué)生理解實(shí)踐項(xiàng)目的目的、要求、知識(shí)需求等，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試環(huán)境，保證了課程體系改革的成功。

通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的課程，并合理組織操作系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)在不同課程中的分布，改革教學(xué)方法加強(qiáng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)，針對(duì)不同方向的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的實(shí)踐項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的輔導(dǎo)，幾年的實(shí)踐證明，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)有助于學(xué)生加深對(duì)操作系統(tǒng)概念的深入理解，學(xué)生能夠完成世界一流大學(xué)的實(shí)踐項(xiàng)目，使軟件學(xué)院的操作系統(tǒng)教學(xué)接近國(guó)際水平，為培養(yǎng)國(guó)際化的合格人才做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

篇5

一 引言

高等教育的質(zhì)量與國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)密切相關(guān),其中良好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于人才的培養(yǎng)有著直接的影響。《自動(dòng)控制理論》課程作為電氣、自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是聯(lián)系前期基礎(chǔ)課和后續(xù)專業(yè)課的橋梁。如何借助于實(shí)驗(yàn)課的輔助教學(xué),生動(dòng)、形象地幫助學(xué)生理解基本概念、建立理論與實(shí)際相結(jié)合的觀點(diǎn)、培養(yǎng)大學(xué)生的初步工程實(shí)踐能力,符合高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才的需要。

LabVIEW是由美國(guó)國(guó)家儀器(NI)公司推出的一種使用基于圖形化編程方式的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。具有直觀易學(xué)、編程效率高,與Internet方便鏈接等特點(diǎn)。通過(guò)改變、增減系統(tǒng)的功能、可方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的復(fù)雜性,能為各層次學(xué)生提供廣闊的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐空間。為此,建立基于LabVIEW的自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)展設(shè)計(jì)性、綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),不僅有利于通過(guò)直觀形象的實(shí)驗(yàn)圖形與結(jié)果激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且對(duì)于全面提升學(xué)生動(dòng)手構(gòu)建物理系統(tǒng)和軟硬件調(diào)試的綜合能力具有重要意義[1-2]。

二 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近年來(lái)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),作為一種工程、教學(xué)輔助工具,在簡(jiǎn)化問(wèn)題、節(jié)約成本、縮短調(diào)試周期等方面特點(diǎn)突出,有利于發(fā)展學(xué)生借助計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力。傳統(tǒng)實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn),由于外部條件變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及信息的影響不同[3],則對(duì)于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際綜合解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)具有不可替代的作用。目前,遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展也逐步獲得關(guān)注重視。基于以上分析,所設(shè)計(jì)的LabVIEW自動(dòng)控制理論綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,可以融合以上三種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膬?yōu)點(diǎn),力圖通過(guò)交替互補(bǔ),以不同的實(shí)驗(yàn)要求,通過(guò)設(shè)立資源學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)與探索學(xué)習(xí)這三類學(xué)習(xí)模式,全方位提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理論與技能。

1 仿真實(shí)驗(yàn)

LabVIEW在數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域提供了一個(gè)功能強(qiáng)大、方便靈活的虛擬儀器的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。降低了環(huán)境干擾和系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,改善了以往費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,便于學(xué)生集中精力對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

以非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)法為例,圖2為非線性系統(tǒng)框圖,其中線性部分的頻率特性函數(shù)為 ,非線性部分的算子以 表示。如何求取非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)并進(jìn)行分析,由于其獨(dú)特的復(fù)雜性與抽象性,一直是自動(dòng)控制理論教學(xué)的難點(diǎn),理論計(jì)算繁瑣,實(shí)驗(yàn)研究費(fèi)時(shí)。

為此,采用基于圖形化的計(jì)算機(jī)仿真的方法通過(guò)對(duì)非線性、線性環(huán)節(jié)的類型、參數(shù)進(jìn)行選擇,而后設(shè)定分析的頻率范圍、初值、步長(zhǎng)、循環(huán)次數(shù)等,可有效避免繁復(fù)的頻率調(diào)整、計(jì)數(shù)、描點(diǎn)等工作,迅速獲取系統(tǒng)的幅相特性曲線。友好的仿真實(shí)驗(yàn)界面如圖3所示。

設(shè)定線性區(qū)寬度 ,飽和特性信號(hào)限幅 后,輸入到實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的如圖3所示的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面,運(yùn)行后,即可獲取如圖4所示的對(duì)應(yīng)的幅相特性曲線圖。

這樣,利用仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以靈活設(shè)定仿真條件,方便、省時(shí)地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種非線性環(huán)節(jié)描述函數(shù)的求取與直觀分析,達(dá)到了對(duì)抽象的非線性理論概念進(jìn)行直觀理解的目的。這部分內(nèi)容,設(shè)定了2學(xué)時(shí)由教師講解LabVIEW的基礎(chǔ)知識(shí),安排4學(xué)時(shí)課后時(shí)間用于相關(guān)資源學(xué)習(xí)。

2 模擬型實(shí)物實(shí)驗(yàn)

NI公司提供的ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將DAQ硬件和LabVIEW軟件組合成的一個(gè)定制靈活的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)DAQ捕獲實(shí)際系統(tǒng)中真實(shí)的物理信號(hào),并輸入到計(jì)算機(jī)中,而后利用LabVIEW編制相應(yīng)的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、記錄、顯示及分析,可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取及后續(xù)數(shù)據(jù)處理等過(guò)程。

目前本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)針對(duì)實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)立了演示實(shí)驗(yàn)[4]和學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩部分。演示實(shí)驗(yàn)包括RC電路暫態(tài)電壓變化實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集及濾波處理實(shí)驗(yàn)以及直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)控實(shí)驗(yàn)。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)的展示與講解,以幫助學(xué)生逐步掌握NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用與開(kāi)發(fā)流程、技巧,為后續(xù)進(jìn)行獨(dú)立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究奠定基礎(chǔ)。而后,結(jié)合基于LabVIEW編程后提供的內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器和示波器等檢測(cè)分析儀表,配合ELVIS提供的實(shí)驗(yàn)面包板,要求學(xué)生獨(dú)立在實(shí)驗(yàn)板上通過(guò)模擬運(yùn)放電路的搭建,完成二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)、典型環(huán)節(jié)頻率特性、系統(tǒng)串聯(lián)校正等實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn),并與理論分析值進(jìn)行比較、分析。此處設(shè)定為任務(wù)驅(qū)動(dòng)型學(xué)習(xí)方式,課內(nèi)保留4學(xué)時(shí)用于提問(wèn)、測(cè)試、成績(jī)?cè)u(píng)定。

如圖5所示,為求取典型積分環(huán)節(jié)頻率特性而構(gòu)建的模擬實(shí)驗(yàn)電路。

圖5中運(yùn)算放大器采用op07,輸入正弦信號(hào) ,其幅值 及頻率 可調(diào)。當(dāng)調(diào)節(jié)正弦信號(hào)幅值 過(guò)大時(shí),系統(tǒng)可能進(jìn)入運(yùn)算放大器的飽和非線性特性工作區(qū)域,系統(tǒng)輸出 信號(hào)則會(huì)輸出周期畸變信號(hào); 當(dāng)調(diào)節(jié)正弦信號(hào)幅值 過(guò)小, 靜電感應(yīng)電壓對(duì)系統(tǒng)輸出 信號(hào)的疊加影響不可忽略, 會(huì)影響輸出 信號(hào)測(cè)試的準(zhǔn)確度(此處,可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信號(hào)處理方法進(jìn)行思索、研究)。僅當(dāng)調(diào)節(jié)正弦信號(hào)幅值 處于適當(dāng)范圍內(nèi),輸出 才可清晰獲取同頻率的正弦信號(hào)。針對(duì)這一現(xiàn)象,與1節(jié)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)積分環(huán)節(jié)頻率特性的求取方法進(jìn)行對(duì)比,提出問(wèn)題1:仿真實(shí)驗(yàn)與模擬型實(shí)物實(shí)驗(yàn)的區(qū)別與聯(lián)系?問(wèn)題2:確定一個(gè)環(huán)節(jié)是線性還是非線性的原則是什么?問(wèn)題3:理論與實(shí)踐的相互作用關(guān)系在科學(xué)研究中是怎樣的?以此建立新舊知識(shí)的聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生的自主發(fā)現(xiàn)與探究意識(shí),引發(fā)其解決問(wèn)題的興趣,鼓勵(lì)其進(jìn)行協(xié)作交流,進(jìn)而形成自己對(duì)問(wèn)題的獨(dú)立見(jiàn)解,綜合實(shí)踐能力得到提高。

最后,考慮部分能力較強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求及后續(xù)課程設(shè)計(jì)的需要,選購(gòu)了8套球桿(ball balancer)系統(tǒng)作為被控對(duì)象。采用LabVIEW編制軟件算法, 通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制伺服電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速與位置調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)此非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行控制。這部分實(shí)驗(yàn)的設(shè)立為探索學(xué)習(xí)模式階段,通過(guò)介紹難點(diǎn)的方式,引導(dǎo)學(xué)生深入思索、學(xué)習(xí)、探索前沿的控制方法。

3 遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)

基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室可以最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源的共享[5],因此本綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也包含了這部分內(nèi)容。遠(yuǎn)程虛擬儀器能從與Internet/Intranet相連的遠(yuǎn)端獲得動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)或?qū)⒖刂菩盘?hào)傳送到遠(yuǎn)端,使在本地PC機(jī)上監(jiān)控遠(yuǎn)端成為可能。遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)不僅提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,而且方便學(xué)生靈活安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間,強(qiáng)化了學(xué)生的主體作用,同時(shí)有利于教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程的管理,實(shí)現(xiàn)了利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資源交互學(xué)習(xí)等目的。

利用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室具有易于開(kāi)發(fā),投資少,擴(kuò)充方便等特點(diǎn)。在LabVIEW 開(kāi)發(fā)環(huán)境中,有多種方式可以方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和儀器控制,主要有:基于NI公司的遠(yuǎn)程設(shè)備訪問(wèn)(remote device access, RDA)技術(shù),可通過(guò)分別配置RDA Server和RDA Client實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的共享采集設(shè)備數(shù)據(jù);功能強(qiáng)大、但開(kāi)發(fā)將對(duì)較復(fù)雜的適用于較大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的DataSocket數(shù)據(jù)共享技術(shù);簡(jiǎn)便、易學(xué)的基于WEB Publish的遠(yuǎn)程前面板(Remote Front Panels)技術(shù)。

考慮實(shí)驗(yàn)規(guī)模不大及時(shí)間限制等因素,本實(shí)驗(yàn)室選用了基于WEB Publish的遠(yuǎn)程前面板(Remote Front Panels)技術(shù),構(gòu)建B/S模式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。遠(yuǎn)程前面板技術(shù)是把一個(gè)VI的前面板直接嵌入到Web網(wǎng)頁(yè)中,并具有自動(dòng)更新功能。此外,通過(guò)授權(quán),不僅可以使得客戶端能觀測(cè)到一個(gè)動(dòng)態(tài)刷新的實(shí)時(shí)畫(huà)面,而且還可以對(duì)前面板進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

考慮到一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在某一確定時(shí)間段內(nèi)只可以由一個(gè)用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)控制,因此,需要設(shè)定教師管理員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理。學(xué)生通過(guò)客戶端注冊(cè)登錄后,在預(yù)定時(shí)間內(nèi)享有對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)指定編號(hào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制權(quán)限。后續(xù)計(jì)劃針對(duì)大四學(xué)生和研究生采用大作業(yè)形式,征集優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理方案,取消人員管理,實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效的自動(dòng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)預(yù)約、監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)記錄等管理功能。

三 結(jié)束語(yǔ)

基于LabVIEW技術(shù)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)控制理論綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)設(shè)定仿真實(shí)驗(yàn)、真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)互相結(jié)合與補(bǔ)充,不僅提供了豐富的計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源,而且注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的智能化與真實(shí)性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性、綜合性和靈活性。通過(guò)關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程,改變了傳統(tǒng)教師講授的單一模式,不僅便于學(xué)生形象理解和掌握與課程相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),促進(jìn)學(xué)生的編程能力與動(dòng)手能力的提升,而且使其自信心獲得提升。這些都將助力學(xué)生從理論學(xué)習(xí)向?qū)嵺`研究進(jìn)行跨越式轉(zhuǎn)變,為探索培養(yǎng)具有創(chuàng)造力與創(chuàng)新性的當(dāng)代大學(xué)生教育進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)積累。

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篇6

(1)驗(yàn)證性虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁(yè)組成驗(yàn)證性虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面由圖1所示。(2)實(shí)驗(yàn)例證基因體外擴(kuò)增技術(shù)(PCR實(shí)驗(yàn))①原理:先圖示或動(dòng)畫(huà)PCR原理、過(guò)程和應(yīng)用，并解釋相關(guān)概念，包括引物、DNA聚合酶、核苷酸、模板等基本概念。②樣品、材料準(zhǔn)備:包括相關(guān)試劑、PCR儀、手套、無(wú)菌操作臺(tái)、槍、槍頭等，并配上相關(guān)圖片。③PCR擴(kuò)增:包含PCR過(guò)程、結(jié)果，用動(dòng)畫(huà)和圖片，充分讓學(xué)生了解其原理和過(guò)程。④PCR結(jié)果檢測(cè):對(duì)出現(xiàn)的結(jié)果分別進(jìn)行分析。有單一條帶是表明PCR是特異性擴(kuò)增，無(wú)條帶可能是什么原因，條帶不單一可能是什么原因，每一結(jié)果都用不同的圖片來(lái)顯示給實(shí)驗(yàn)者，讓學(xué)生在虛擬情況下就能分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用虛擬PCR儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)圖片或動(dòng)畫(huà)將每個(gè)步驟的過(guò)程展現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)者，把每個(gè)步驟中容易出錯(cuò)的部分給標(biāo)記出來(lái)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的不同結(jié)果進(jìn)行分析，這樣能有效地幫助學(xué)生理解問(wèn)題并對(duì)錯(cuò)誤操作有感性認(rèn)識(shí)。

綜合性虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)組成

虛擬實(shí)驗(yàn)室也可增加綜合性實(shí)驗(yàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，嘗試用已有的報(bào)道的研究資料作為綜合實(shí)驗(yàn)的來(lái)源。將生物實(shí)驗(yàn)研究的學(xué)習(xí)置于探究的背景下，將綜合性實(shí)驗(yàn)已有報(bào)道看成“問(wèn)題是什么”，“用何種實(shí)驗(yàn)?zāi)芑卮疬@個(gè)問(wèn)題”，“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證”，也就是“What?How?Why?”從而重視在探究過(guò)程中獲得綜合素質(zhì)的提高，使科學(xué)知識(shí)能在不斷的設(shè)問(wèn)中得到升華。(1)綜合性虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁(yè)組成本實(shí)驗(yàn)室所作的綜合性實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁(yè)如圖2所示。其中研究文獻(xiàn)包括本實(shí)驗(yàn)的研究報(bào)告及相關(guān)文獻(xiàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)還可通過(guò)讓學(xué)生自由選題，設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案后，利用虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并作出結(jié)果預(yù)測(cè)，從而來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。(2)實(shí)驗(yàn)例證研究干旱對(duì)植物抗氧化酶的影響［6］。①寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)的研究背景，研究目的。首先闡明植物受不良外因影響后，會(huì)出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。研究干旱地方植物抗旱生理生化狀況，對(duì)干旱地方植被恢復(fù)奠定良好的理論基礎(chǔ)。開(kāi)展植物抗旱的生理抗(耐)性機(jī)理能為植物物種栽培提供依據(jù)。②列出實(shí)驗(yàn)的假設(shè)，并據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。植物在不良環(huán)境，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)生理生化變化，測(cè)定相應(yīng)氣體交換參數(shù)，測(cè)定相關(guān)的抗氧化酶的活性變化。各種抗氧化酶在生物體中的作用，并分別寫(xiě)出相關(guān)酶的測(cè)定方法。③結(jié)果分析。對(duì)不同狀態(tài)下的結(jié)果進(jìn)行分析。④后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步完善。對(duì)實(shí)驗(yàn)證明不完善的地方加以分析，并提出完善的方法，運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)方法加以改進(jìn)研究。本實(shí)驗(yàn)則可以在測(cè)定生理生化變化后，進(jìn)一步進(jìn)行基因表達(dá)的研究，檢測(cè)不同條件下基因表達(dá)的變化。再將相關(guān)的文獻(xiàn)附上［7－9］，即可讓學(xué)生明白研究具體課題的一個(gè)基本步驟，為其今后的科研打下良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)室的綜合性實(shí)驗(yàn)包括植物的抗氧化酶研究、內(nèi)生菌的抗菌物質(zhì)提取、多糖的抗腫瘤研究等8個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)，通過(guò)選取不同的實(shí)驗(yàn)材料，采用不同的實(shí)驗(yàn)方法，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的過(guò)程有一個(gè)深入的了解，能彌補(bǔ)簡(jiǎn)單的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)不足，對(duì)學(xué)生今后的更進(jìn)一步的深造打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，效果顯著。學(xué)生普遍反映對(duì)其生物化學(xué)知識(shí)有了深入的了解，并對(duì)科研論文有了基本認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與實(shí)際動(dòng)手能力。

虛擬實(shí)驗(yàn)視頻

篇7

1 重視基本實(shí)驗(yàn)操作技能

機(jī)能學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練是指一段時(shí)間內(nèi)，在教師指導(dǎo)下對(duì)學(xué)生進(jìn)行集中培訓(xùn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性練習(xí)及強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)生提高基本實(shí)驗(yàn)操作技能。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生由于缺少專門(mén)實(shí)驗(yàn)技能的強(qiáng)化練習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作不夠熟練、不準(zhǔn)確、不規(guī)范，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)器材易損壞及藥品試劑的浪費(fèi)或?qū)嶒?yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，甚至實(shí)驗(yàn)失敗。

2 增加綜合性實(shí)驗(yàn)比重

綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)的課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)，是通過(guò)實(shí)驗(yàn)著重訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力。在選題的內(nèi)容上要有一定的廣度和深度。所謂廣度，就是題目的內(nèi)容有綜合性，使學(xué)生能獲得運(yùn)用所學(xué)的各種知識(shí)去分析、解決問(wèn)題的鍛煉機(jī)會(huì)；所謂深度，就是課題內(nèi)容在某一方面具有探索性，使學(xué)生得以發(fā)揮其聰明才智。實(shí)踐表明，凡深廣度適當(dāng)?shù)念}目，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)的積極性，既能增長(zhǎng)知識(shí)又能達(dá)到培養(yǎng)能力的目的[1]。機(jī)能學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)將部分生理學(xué)、藥理學(xué)的三學(xué)科的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綜合性設(shè)計(jì)，使之能相互融合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享及合理配置，刪減重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，減小單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，按人體系統(tǒng)機(jī)能設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)，即在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中能觀察到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理變化、病理生理學(xué)變化和藥物作用后的變化，大大加強(qiáng)了學(xué)科間的交叉與滲透，提高了實(shí)驗(yàn)難度。

3 開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力

探索性實(shí)驗(yàn)一方面根據(jù)已學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)或近期將要學(xué)的知識(shí)提出自己感興趣的實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目，并利用圖書(shū)館及Internet網(wǎng)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后在老師的指導(dǎo)下修改完善，利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另一方面學(xué)生也可參加老師的科研課題，和老師一起選題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。此類實(shí)驗(yàn)學(xué)生在選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案中，需查閱大量的文獻(xiàn)，復(fù)量的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法，這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力[2]，也有助于學(xué)生真正體驗(yàn)到從立題、建立假說(shuō)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、開(kāi)題論證、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、資料整理和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理、分析和結(jié)論到撰寫(xiě)完成實(shí)驗(yàn)論文這一完整的步驟。學(xué)生積極性大為提高。

4 建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)是指按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。虛擬實(shí)驗(yàn)一方面是課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的虛擬設(shè)置，學(xué)生通過(guò)虛擬操作，既可達(dá)到預(yù)習(xí)的目的，也可達(dá)到再學(xué)習(xí)練習(xí)的目的；另一方面是現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬設(shè)置，學(xué)生通過(guò)操作，可拓展知識(shí)面。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)可以節(jié)約動(dòng)物經(jīng)費(fèi)，降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，不受時(shí)間和動(dòng)物客觀條件的影響，并且提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)成功率。作為機(jī)能實(shí)驗(yàn)的輔助教學(xué)手段，虛擬實(shí)驗(yàn)在對(duì)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)體現(xiàn)出越來(lái)越多的優(yōu)勢(shì)。

5 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，在教師引導(dǎo)和啟發(fā)下，學(xué)生綜合運(yùn)用所掌握的基礎(chǔ)理論知識(shí)、醫(yī)學(xué)專業(yè)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，針對(duì)自身興趣與特長(zhǎng)，或在相關(guān)文獻(xiàn)檢索中發(fā)現(xiàn)、選擇醫(yī)學(xué)科學(xué)問(wèn)題，并自行擬定研究方案，主動(dòng)探索的教學(xué)活動(dòng)方式。它是在機(jī)能實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改革探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，并以開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室為載體，以訓(xùn)練學(xué)生主體意識(shí)和問(wèn)題意識(shí)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新愿望，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為目標(biāo)定位的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[3]。實(shí)踐證明，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，滿足了學(xué)生不同的求知欲望，充分利用了教學(xué)資源，較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新思維；同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生尋找問(wèn)題和拓展意識(shí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有效增強(qiáng)了師生互動(dòng)交流。

以上是對(duì)提高機(jī)能實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)看法，希望能對(duì)提高機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量提供一些有益的參考。同時(shí)筆者相信，只要機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量提高了，其學(xué)科特色和優(yōu)勢(shì)就能真正發(fā)揮出來(lái)，最終達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合的素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (ⅥrnJal ReaJ時(shí)，簡(jiǎn)稱 vR技術(shù))出現(xiàn)于 20世紀(jì) 60年代，隨著處理器技術(shù)的大幅度提高以及圖形繪制技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展，近幾十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外形成了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的研究熱潮。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種先進(jìn)的人機(jī)界面，它通過(guò)為用戶提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等直觀而自然的實(shí)時(shí)感知交互的方法和手段，最大程度地方便用戶的操作，從而減輕了用戶的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的工作效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有 3個(gè)突出特征：沉浸性、交互性、想象性。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由兩部分組成：一部分為創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，另一部分為介入者。虛擬現(xiàn)實(shí)的核心是強(qiáng)調(diào)兩者之間的交互操作，即反映出人在虛擬環(huán)境中的體驗(yàn)。我們可以給出如圖 1的虛擬現(xiàn)實(shí)的概念模型。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)共享程度高。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在地域和時(shí)間上的限制，它不僅可以接受本地用戶的訪問(wèn)，有訪問(wèn)權(quán)限的異地用戶也可以使用系統(tǒng)。并且也無(wú)需考慮使用時(shí)間的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)者可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，極大地提高了信息與實(shí)驗(yàn)資源的共享程度。

(2)強(qiáng)大的交互能力。為了向用戶提供一個(gè)逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)往往都具有強(qiáng)大的交互能力，實(shí)驗(yàn)者和虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間可以通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或者拖曳操作進(jìn)行交互，實(shí)驗(yàn)者可以實(shí)時(shí)地觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(3)支持協(xié)作。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了多種方式來(lái)完成用戶間的信息交流。

2．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建模

如何構(gòu)建教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使其能夠擁有豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容表現(xiàn)方式、提供形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感知到理解的過(guò)程，一直是研究教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建是將多種技術(shù)綜合運(yùn)用，首先構(gòu)建實(shí)驗(yàn)過(guò)程所需要的各種儀器設(shè)備，對(duì)于場(chǎng)景進(jìn)行建模。三維虛擬場(chǎng)景模塊的建立是以某一實(shí)景為基礎(chǔ)的，因此在虛擬場(chǎng)景建模之前需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察并對(duì)建筑物進(jìn)行篩選，從而構(gòu)建具有真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。對(duì)于儀器設(shè)備完全用Ⅵ ML語(yǔ)言建立復(fù)雜的三維模型是相當(dāng)煩瑣的，而且建模方法缺乏直觀性，而3DSMAX強(qiáng)大的三維建模功能以及對(duì)具有轉(zhuǎn)換為V文件格式輸出的功能，使其在三維虛擬場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用。我們?cè)趯?shí)際的建模過(guò)程中根據(jù)要建立模型的特點(diǎn)選擇建模方法。簡(jiǎn)單模型，直接采用VRML中簡(jiǎn)單幾何體拼貼紋理的方法，對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景則采用3DsMAx建模后以VRMI，文件格式輸出。當(dāng)然在虛擬實(shí)驗(yàn)的建模過(guò)程中的龐大建模工作量對(duì)軟件的建模效率以提出了很高的要求，于是，在該建模過(guò)程中我還采用了高效的照片建模軟件Canoma，Canoma是MetaCreations公司 (即現(xiàn)在的Vie、vpoint公司)的軟件產(chǎn)品，利用它可以讓我們無(wú)需建模，即可直接從一張或幾張照片制作三維模型，因?yàn)槭褂谜鎸?shí)照片直接生成三維模型，所以效果非常真實(shí)；而且CaIloma可生成網(wǎng)絡(luò)使用的VRM，文件格式。為了能夠反映真實(shí)儀器設(shè)備的特性，有時(shí)還采用FLASH技術(shù)來(lái)達(dá)到儀器設(shè)備外觀的逼真性，并提供一些基本的交互。

3．虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的交互

交互性是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要問(wèn)題。一類是用戶在瀏覽場(chǎng)景的時(shí)候，主要的輸入設(shè)備就是鼠標(biāo)，這時(shí)候檢測(cè)器實(shí)際上是檢測(cè)用戶對(duì)于鼠標(biāo)的各種操作動(dòng)作，如鼠標(biāo)的單擊、指向、拖動(dòng)等等，從而場(chǎng)景做出相應(yīng)的反應(yīng)。檢測(cè)這類動(dòng)作的監(jiān)測(cè)器是接觸型監(jiān)測(cè)器。描述這類監(jiān)測(cè)器的節(jié)點(diǎn)有接觸監(jiān)測(cè)器節(jié)點(diǎn)TouchSensor以及PlaneSensor節(jié)點(diǎn)、SphereSensor節(jié)點(diǎn)、CylinderSenS0r節(jié)點(diǎn)；另一類是用戶和場(chǎng)景中某對(duì)象接近的程度，對(duì)象做出相應(yīng)的反應(yīng)，使得用戶和虛擬對(duì)象之間形成交互。

將所有儀器設(shè)備成功地加入到場(chǎng)景當(dāng)中之后，用戶應(yīng)該可以隨意地拿起自己需要的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以要提供用戶選取實(shí)驗(yàn)器材的接口。當(dāng)用戶在選擇某件儀器，為了提供給用戶選擇的接口，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)儀器原型中設(shè)計(jì)了供用戶選擇的按鈕。如果選中時(shí)就可以點(diǎn)擊按鈕“tal(e ，無(wú)需使用就只要點(diǎn)擊“放回”按鈕。由于用戶需要與系統(tǒng)進(jìn)行交互，同時(shí)系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的選擇與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，因此我們使用Java Applet。Applet具有 良好的網(wǎng)絡(luò)傳輸透明性，圖2顯示了瀏覽器通過(guò)Appl 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的整個(gè)過(guò)程 。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)集成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1．軟件程序集成

軟件程序是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要內(nèi)容，是系統(tǒng)的靈魂所在。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，我們將軟件程序部分按照層次化和模塊化的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行集成。集成化的軟件程序依據(jù)集成度的大小分為不同層次的模塊，分屬不同層次的模塊充分體現(xiàn)了整體和部分的關(guān)系，各模塊都可以看成是下一層次多個(gè)模塊集成的整體，每一個(gè)模塊又都可以看成是上一層次模塊中的一部分，各層次之間互為整體和部分的關(guān)系為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架提供了靈活的方式。

2．系統(tǒng)功能集成

系統(tǒng)功能集成是建立在軟件程序集成的基礎(chǔ)之上的，系統(tǒng)功能集成是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成的重要體現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有效集成度是系統(tǒng)功能集成的重要基礎(chǔ)。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，軟件程序的集成保證了系統(tǒng)功能在不同層面上的集成度和在各層面之間的靈活性。以不同集成度來(lái)形成的系統(tǒng)功能整體在系統(tǒng)構(gòu)建、修改、維護(hù)等方面起到了重要的結(jié)構(gòu)化支持作用。

3．儀器軟面板集成

儀器軟面板是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要特色之一。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，儀器設(shè)備一般會(huì)自帶一個(gè)顯示屏，以及相關(guān)的操作組件和按鈕來(lái)形成一個(gè)操作面板，這個(gè)面板的形式以及各組件和按鈕的功能是固定的，不能修改和設(shè)置。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，各種儀器設(shè)備的操作面板集中顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上，這種面板由軟件程序來(lái)形成和設(shè)置，由鍵盤(pán)、鼠標(biāo)以及其他的外部輸入設(shè)備來(lái)控制，面板的形式以及各組件和按鈕的功能可以根據(jù)需要自定義，可以將多個(gè)儀器的面板組合在一起，也可以將某一個(gè)儀器的面板簡(jiǎn)化。儀器軟面板形式和功能上的這種靈活性正是系統(tǒng)集成度的體現(xiàn)。

4。網(wǎng)絡(luò)集成

網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得分布式結(jié)構(gòu)成為可能。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，我們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以突破時(shí)間和空間的限制，將更多的協(xié)議方和操作方以一定的集成度集成在一起，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。我們?cè)谡劶尚缘膯?wèn)題的時(shí)候，一定是和相應(yīng)的分散度聯(lián)系在一起的，就如同整體和部分之間的關(guān)系，每一個(gè)整體都可以看作更大的整體的一部分，而每一個(gè)部分又都可以看成更多小部分的整體。網(wǎng)絡(luò)的分布式保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集成性。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀需求出發(fā)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1．資源開(kāi)放

從虛擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效資源全部開(kāi)放，這使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從開(kāi)發(fā)到操作，再到后期數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)課程的復(fù)習(xí)全部開(kāi)放給學(xué)生，學(xué)生可以利用系統(tǒng)軟件程序模塊和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模板等幫助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的形成與開(kāi)發(fā)；利用數(shù)據(jù)分析與處理工具包進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理，獲得規(guī)律性認(rèn)識(shí)：教師的指導(dǎo)性意見(jiàn)、學(xué)生的交流信息和實(shí)驗(yàn)故障和誤差分析等信息資料，可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程總結(jié)和復(fù)習(xí)中取長(zhǎng)補(bǔ)短、鞏固知識(shí)。

2．組織形式開(kāi)放

虛擬實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)操作等網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間以及地點(diǎn)等組織形式是開(kāi)放的具備可選擇性。針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要跨學(xué)科、跨地域、多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)開(kāi)展等現(xiàn)狀要求，虛擬實(shí)驗(yàn)所具備的組織形式開(kāi)放性為實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的擴(kuò)展提供了技術(shù)準(zhǔn)備。

3．對(duì)象開(kāi)放

虛擬實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)功能能夠根據(jù)不同的對(duì)象設(shè)置不同權(quán)限的系統(tǒng)身份，實(shí)驗(yàn)參與人員各取所需，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和交流的目的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)象的身份基本分為三種層次和三種身份。三種層次指的是系統(tǒng)管理員、教師和技術(shù)人員、學(xué)生。三種身份是針對(duì)學(xué)習(xí)者而言的：實(shí)驗(yàn)課程參與者、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)者、實(shí)驗(yàn)愛(ài)好和探索者。

五、總結(jié)

本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，這在一定得程度上提高了實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放程度，降低了實(shí)驗(yàn)的成本，較好地激發(fā)了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的興趣和主觀能動(dòng)性，但在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置過(guò)程中的交互問(wèn)題仍是一個(gè)值得探討和研究的主要問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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【2】徐婷．教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)通用平臺(tái)的研究與應(yīng)用【D】．重慶大學(xué)學(xué)位論文，2006．11．

篇9

強(qiáng)化政策引領(lǐng) 2010年，浙江省省委、省政府印發(fā)《浙江省中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，提出要“緊緊圍繞解決培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人這一教育核心問(wèn)題，堅(jiān)定不移地推進(jìn)素質(zhì)教育，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力”，并提出要“構(gòu)建更有效的教育技術(shù)支撐基礎(chǔ)”。2011年，浙江省率先教育信息化專項(xiàng)規(guī)劃——《浙江省教育信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，要求加強(qiáng)和完善學(xué)校教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，應(yīng)用信息技術(shù)手段加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)教室、功能室和實(shí)驗(yàn)室的改造，并積極探索與推進(jìn)基于移動(dòng)終端、3G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和下一代互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)、電子書(shū)包和移動(dòng)學(xué)習(xí)等現(xiàn)代信息化教學(xué)學(xué)習(xí)方式。

突出實(shí)驗(yàn)室多樣化發(fā)展 為滿足新課程改革和素質(zhì)教育的需求，我們以促進(jìn)多樣發(fā)展為基本理念，自2009年開(kāi)始啟動(dòng)實(shí)施了中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工程，按照“實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室多樣化建設(shè)和基礎(chǔ)教育裝備達(dá)標(biāo)建設(shè)”的基本思路，開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室、中小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室、高中新課程配套實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等建設(shè)項(xiàng)目，服務(wù)教育均衡和多樣化發(fā)展。2012年，專門(mén)組織力量修訂了《浙江省中小學(xué)教育技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》，遵循“必配標(biāo)準(zhǔn)化、選配多樣化”的基本理念，對(duì)各類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了具體技術(shù)要求，為學(xué)校教育技術(shù)裝備提供了有效指導(dǎo)。2013年，浙江省在為全省義務(wù)教育階段中小學(xué)校建設(shè)和更新科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和專用功能教室的同時(shí)，為全省民辦外來(lái)務(wù)工人員子女學(xué)校配備科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)教育均衡發(fā)展，并為學(xué)校特色發(fā)展和提高教育質(zhì)量提供了有效支撐。

2 緊抓課堂應(yīng)用，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵在于促進(jìn)技術(shù)與課堂教學(xué)的融合。近年來(lái)，浙江省堅(jiān)持以新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的三維目標(biāo)為基本要求，積極探索新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，著力在“改變實(shí)驗(yàn)裝置、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境、轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)方式”等方面下功夫，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，突破教學(xué)難點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效如何，關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往受實(shí)驗(yàn)設(shè)備等客觀因素的影響，難以形象、生動(dòng)地呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)、創(chuàng)設(shè)學(xué)生自主探究的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。技術(shù)環(huán)境的更新和配備，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)設(shè)了條件。如應(yīng)用新材料可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，將光傳輸、熱傳導(dǎo)等原來(lái)實(shí)驗(yàn)難以直觀展現(xiàn)的概念和規(guī)律通過(guò)簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)操作明顯呈現(xiàn)，順利打破了教學(xué)的瓶頸。應(yīng)用新設(shè)備重構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，針對(duì)瞬時(shí)速度、靜摩擦力、電場(chǎng)強(qiáng)度、庫(kù)侖定律、光彈性形變、渦流的成因、牛頓第二定律、熱力學(xué)第二定律等難以理解的抽象物理概念和規(guī)律，利用傳感器等現(xiàn)代教育技術(shù)裝備優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，化無(wú)形為有形，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)思維的臺(tái)階，有效降低學(xué)習(xí)難度，突破知識(shí)難點(diǎn)。應(yīng)用新技術(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，借助傳感等技術(shù)從定量的角度精細(xì)反映實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化，充分延伸學(xué)生感觀，變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不可能為可能，讓學(xué)生在數(shù)字化條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行多角度的感知和多視角的探究。杭州市蕭山區(qū)義蓬小學(xué)利用“溫變油墨”這一新材料，讓學(xué)生直觀地觀察到熱傳導(dǎo)現(xiàn)象；富陽(yáng)中學(xué)利用傳感器等現(xiàn)代技術(shù)裝備優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，研發(fā)了100多個(gè)與新課程高中物理教學(xué)配套的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，有效突破了教學(xué)難點(diǎn)。

創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，提高教學(xué)效果 新技術(shù)，特別是信息技術(shù)的應(yīng)用，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)設(shè)提供了有效方法。如應(yīng)用多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以直觀展現(xiàn)抽象的知識(shí)，不僅用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音、和色彩等方式向?qū)W生提供豐富的感性材料，還用二維和三維的圖像、動(dòng)畫(huà)進(jìn)行模擬，從而把文字材料獲得的抽象概念具體化，把難以想象的微觀世界宏觀化、把難以演示的實(shí)驗(yàn)形象化。應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生展現(xiàn)理想狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在時(shí)間、空間和器材等方面的限制，讓原來(lái)不讓做、不便做和不能做的實(shí)驗(yàn)得以生動(dòng)展現(xiàn)。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)設(shè)特定教學(xué)情景，使學(xué)生突破時(shí)空限制，產(chǎn)生“超越現(xiàn)實(shí)、身臨其境”的感受和體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)情景互動(dòng)教學(xué)。溫州市龍灣中學(xué)借助谷歌地球開(kāi)展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將地球玩轉(zhuǎn)于手掌間，有效提升教學(xué)質(zhì)量；湖州市安吉縣孝豐鎮(zhèn)中學(xué)利用三維虛擬顯示技術(shù)開(kāi)展“食物的消化與吸收”等實(shí)驗(yàn)教學(xué)，化靜為動(dòng)，讓學(xué)生如身臨其境般地進(jìn)行直觀感受，有效激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)效果。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑囵B(yǎng)探究能力 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)除了知識(shí)和技能的培養(yǎng)外，更重要的是對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和方法的培養(yǎng)。多年來(lái)，我們積極探索利用新技術(shù)、新設(shè)備，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式，倡導(dǎo)參與式、啟發(fā)式、探究式、討論式教學(xué)。如應(yīng)用數(shù)碼顯微技術(shù)，為教師和學(xué)生提供高清晰度、多畫(huà)面、無(wú)延遲的交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，變傳統(tǒng)的、孤立的實(shí)驗(yàn)觀察為生生、師生之間的信息共享與合作探究；應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，自動(dòng)采集校園內(nèi)各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行智能分析，為學(xué)生構(gòu)建開(kāi)放、有序的自主探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境；應(yīng)用二維碼等現(xiàn)代信息技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)探究走出校園，通過(guò)家校聯(lián)動(dòng)等方式，讓學(xué)生針對(duì)生活、學(xué)習(xí)中遇到的科學(xué)問(wèn)題自發(fā)開(kāi)展各種小課題研究；應(yīng)用信息化管理手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開(kāi)放管理，讓學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，探索建立自助式實(shí)驗(yàn)運(yùn)作方式和評(píng)價(jià)體系。德清縣德清一中開(kāi)展自助式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究；嘉興市實(shí)驗(yàn)小學(xué)借助二維碼和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展課題研究，為學(xué)生自主探究校園樹(shù)木提供便捷學(xué)習(xí)方法的同時(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、溝通協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)合作能力。

3 加強(qiáng)組織管理，保障教學(xué)成效

嚴(yán)把教學(xué)儀器質(zhì)量關(guān) 教學(xué)儀器設(shè)備是實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和條件保障，其本質(zhì)是一種教學(xué)設(shè)計(jì)，宗旨是滿足教學(xué)需求、提高教育質(zhì)量。因此，教學(xué)儀器設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。自2009年開(kāi)始，我們建立了教學(xué)儀器產(chǎn)品教育適應(yīng)性評(píng)審制度，對(duì)教學(xué)儀器設(shè)計(jì)方案、安全性能、材料工藝和實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行第三方評(píng)審，確保優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)校園、進(jìn)課堂。同時(shí)，針對(duì)教學(xué)儀器采購(gòu)的實(shí)際困難，我們?cè)诓粩嗵剿鞯幕A(chǔ)上，構(gòu)建了教學(xué)儀器設(shè)備政府采購(gòu)整體解決方案，提出了“公開(kāi)招標(biāo)、資質(zhì)入圍——網(wǎng)上競(jìng)價(jià)、擇優(yōu)選用——合同簽訂、集中配送——驗(yàn)收結(jié)算、綜合評(píng)價(jià)”的政府采購(gòu)整體思路，開(kāi)通了普教儀器政府采購(gòu)協(xié)議平臺(tái)，有效避免了教學(xué)儀器設(shè)備政府采購(gòu)中存在的程序合法但結(jié)果不公等問(wèn)題，最大限度保證了政府采購(gòu)效益。

篇10

在當(dāng)今社會(huì)中，計(jì)算機(jī)在社會(huì)發(fā)展中顯示了其強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用也越發(fā)普遍和顯著，如信息檢索、數(shù)據(jù)分析和圖像處理、計(jì)算模擬、材料組分和結(jié)構(gòu)分析等等。對(duì)大學(xué)高等教育而言，開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用課程是為了讓學(xué)生初步掌握計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)應(yīng)用中的方法、步驟和應(yīng)用領(lǐng)域等，從而促進(jìn)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。

結(jié)合我校高分子材料與工程專業(yè)的特點(diǎn)以及畢業(yè)生需進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在高分子材料科學(xué)的學(xué)習(xí)研究過(guò)程中需要涉及多種軟件的應(yīng)用，最基本的包括文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、圖形處理等等，而這些都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)。在書(shū)本式教育和多媒體PPT教育為基礎(chǔ)的理論教學(xué)模式下，教學(xué)效果并不是十分理想。在往屆的教學(xué)質(zhì)量反饋中，多數(shù)學(xué)生反映單純的理論教學(xué)形式枯燥、效果不良，一旦涉及實(shí)際應(yīng)用往往束手無(wú)策，其原因是眾多軟件的學(xué)了需要了解基本的理論知識(shí)外，更重要的是要反復(fù)的上機(jī)練習(xí)以熟悉各種軟件的操作，形成更為扎實(shí)的操作意識(shí)，而很多學(xué)生做不到這一點(diǎn)。因而如何更好的讓學(xué)生理解、吸收、掌握眾多軟件的基本操作并活用到今后的學(xué)習(xí)、科研或工作中，這是大學(xué)教育所要思考的地方。

教育部頒布的新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出了“提高科學(xué)素養(yǎng)，在課堂中開(kāi)展探索性學(xué)習(xí)的理念，提倡通過(guò)探索式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主科學(xué)探索能力，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)”。

二、教學(xué)方案的設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)方法設(shè)計(jì)

為提高教學(xué)效果，在計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用這門(mén)課程中，首先將課堂搬到備有多媒體設(shè)備的機(jī)房。多媒體技術(shù)具有良好的直觀性、形象性和趣味性等特點(diǎn)，是教學(xué)的一大幫手，能進(jìn)一步將課堂內(nèi)容的理論教學(xué)與實(shí)際操作同步進(jìn)行，更好的讓學(xué)生學(xué)習(xí)、吸收課程內(nèi)容。在課程設(shè)計(jì)中，引入虛擬課題作為教學(xué)方案，將多種軟件的使用和課題的研究思路結(jié)合起來(lái)，以課題研究思路為教學(xué)的基本大綱路線，按步驟在各個(gè)環(huán)節(jié)中引入所需的常用軟件，從而將計(jì)算機(jī)作為理論教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用的緩沖結(jié)合點(diǎn)，通過(guò)虛擬課題的方法將學(xué)生在課堂所學(xué)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，為實(shí)際課題研究以及論文寫(xiě)作奠定基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

課程規(guī)劃上主要以虛擬課題的相關(guān)文獻(xiàn)為案例，通過(guò)探討課題的研究思路和方法，研究過(guò)程中所需要處理的問(wèn)題等，循序漸進(jìn)，逐漸介紹文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（chemical office）、數(shù)據(jù)分析（IR，NMR）、圖形處理（Origin，Adobe Photoshop）等等，為畢業(yè)論文的展開(kāi)做鋪墊。教學(xué)內(nèi)容具體如下：

1.首先確立學(xué)生所感興趣的研究方向或課題，并以此對(duì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的分組，以方便后期進(jìn)行更多的教學(xué)互動(dòng)。在此過(guò)程中向?qū)W生介紹常見(jiàn)搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，這些常用搜索引擎可以較為方便的提供一定的信息。而常用數(shù)據(jù)庫(kù)，如中國(guó)知網(wǎng)（CNKI），萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助簡(jiǎn)單的檢索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名稱）等可以檢索到相關(guān)研究論文文獻(xiàn)，讓學(xué)生帶著自身目的去學(xué)習(xí)、掌握、運(yùn)用諸多數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。

2.當(dāng)課題資料的收集結(jié)束之后，設(shè)想課題如何進(jìn)行，設(shè)計(jì)一定的實(shí)驗(yàn)方案。該過(guò)程中利用chemical office是較為普遍的一款應(yīng)用軟件、可以滿足各種分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、反應(yīng)方程式的設(shè)計(jì)、基本示意圖的設(shè)計(jì)以及核磁結(jié)構(gòu)的模擬分析。具體教學(xué)內(nèi)容以虛擬課題中的文獻(xiàn)相關(guān)圖譜為案例，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)圖譜的剖析，讓教學(xué)更為直觀，同時(shí)上機(jī)模擬作圖，加深印象和增強(qiáng)操作熟練度，并且鼓勵(lì)設(shè)計(jì)新的設(shè)計(jì)路線，如反應(yīng)合成路線、實(shí)驗(yàn)基本示意圖等。

3.隨著課題探討的深入，課堂內(nèi)容會(huì)不斷涉及結(jié)構(gòu)分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR軟件的常規(guī)使用與分析，包括常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的特征峰和化學(xué)位移、峰值面積的積分比較等等都將成為基本的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生盡可能的認(rèn)識(shí)到在材料科學(xué)研究中結(jié)構(gòu)分析的重要性。

4.在眾多的數(shù)據(jù)處理中，Origin由于功能強(qiáng)大，被公認(rèn)為是最快、最靈活、使用最容易的工程繪圖軟件。因此教學(xué)中需要重點(diǎn)介紹Origin在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。著重介紹各種圖譜，包括數(shù)據(jù)的調(diào)整、排序、計(jì)算，統(tǒng)計(jì)和曲線擬合，以及直線圖、散點(diǎn)圖、餅圖、柱狀圖、三維圖表的繪制。以虛擬課題中出現(xiàn)的文獻(xiàn)案例為教學(xué)案例，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生由簡(jiǎn)入難，由粗到細(xì)。

5.隨著文獻(xiàn)的閱讀和自我作圖的實(shí)踐，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀文獻(xiàn)中的圖譜總是讓人賞心悅目。教學(xué)中通過(guò)與優(yōu)秀文獻(xiàn)中圖片處理效果的對(duì)比，逐漸提高學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求。Adobe Photoshop簡(jiǎn)稱PS，使用其眾多的編修與繪圖工具，可以有效地進(jìn)行圖片編輯工作。因而學(xué)會(huì)將PS的圖片處理功能運(yùn)用到材料科學(xué)研究領(lǐng)域中則會(huì)使圖片效果大大提升，做到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)又不失觀賞性。

6.當(dāng)有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈現(xiàn)自身的工作。為此，如何運(yùn)用PPT技術(shù)制作一份精美的論文報(bào)告是展現(xiàn)成果的關(guān)鍵。鑒于計(jì)算機(jī)課程的普遍性，相信學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單的PPT制作并不陌生，因而課程內(nèi)容中轉(zhuǎn)為更高層次的PPT技術(shù)講解，包括論文報(bào)告型PPT的一般邏輯思路、PPT中的圖形制作、模板的設(shè)計(jì)、PPT的美化等等，讓學(xué)生能體會(huì)到PPT制作對(duì)論文結(jié)果報(bào)告的重要性，提高學(xué)生在PPT的制作上的布局和美化意識(shí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的PPT制作提前做準(zhǔn)備。

（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

針對(duì)常用化學(xué)軟件學(xué)習(xí)的實(shí)踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，我們將理論教學(xué)和實(shí)際上機(jī)操作設(shè)計(jì)成同步進(jìn)行。而同步進(jìn)行的教學(xué)模式能讓學(xué)生加深課堂印象，也更有利于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身在軟件操作應(yīng)用上的盲區(qū)，因而能更好的將知識(shí)講解和動(dòng)手操作相結(jié)合，起到以點(diǎn)帶面、強(qiáng)化應(yīng)用的作用。如在講解chemical office作圖時(shí)，首先可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)模仿，而后鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)，更深一步的讓學(xué)生去體驗(yàn)挖掘chemical office中的作圖技巧。

三、教學(xué)方案特色

通過(guò)虛擬課題的引入，使得本文所提出的教學(xué)方案的特色在于：1.課程內(nèi)容的確立有學(xué)生的參與，虛擬課題的選定由學(xué)生自主分組確定，逐漸讓學(xué)生主導(dǎo)課堂，教師則成為擺渡護(hù)航的角色；2.教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)生所需，為畢業(yè)設(shè)環(huán)節(jié)做鋪墊，課題內(nèi)容設(shè)計(jì)上更有針對(duì)性；3.教學(xué)過(guò)程中時(shí)時(shí)刻刻充滿師生的互動(dòng)，學(xué)生在自我的求知欲望下能更好的投入課程學(xué)習(xí)中，從而營(yíng)造更好的教學(xué)氛圍，以便獲得更優(yōu)的教學(xué)成果。

四、小結(jié)

本文結(jié)合自身專業(yè)特色，提出了基于虛擬課題的教學(xué)方案，目的在于讓教學(xué)更好的觸及學(xué)生所需要和學(xué)生所感興趣的領(lǐng)域，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、專注度，同時(shí)將理論多媒體教學(xué)與實(shí)際上機(jī)操作同步進(jìn)行，進(jìn)一步提高課程教學(xué)的直觀性和趣味性，以期獲得更好的教學(xué)成果。總的來(lái)說(shuō)，改善計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)的應(yīng)用課程的教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，對(duì)于高分子材料專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如何將計(jì)算機(jī)知識(shí)和高分子專業(yè)知識(shí)，以及自身所需有機(jī)地結(jié)合起來(lái)具有更加重要的意義。只有將三者有機(jī)結(jié)合，才能使學(xué)校教育真正滿足學(xué)生的需求，讓老師教得舒心，學(xué)生學(xué)得開(kāi)心。再者，除去教學(xué)內(nèi)容的不斷改善之外，教師對(duì)教學(xué)的投入度，對(duì)學(xué)生的關(guān)愛(ài)度也是教學(xué)成功的一個(gè)重大因素所在，因而不論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)態(tài)度都將是我們應(yīng)改善的地方。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 胡，楊明波.計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].鑄造技術(shù)，2007（7）：991-993.

[2] 韓強(qiáng)，李濤，趙鳴，等.《計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用》課程改革探討[J].內(nèi)蒙古教育，2011：20-21.

篇11

本論文主要證明在RC電路放電時(shí)電壓隨時(shí)間的變化關(guān)系實(shí)驗(yàn).

在RC電路中，當(dāng)電容兩端有電壓時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)，電流通過(guò)電阻，此時(shí)電路中電壓隨時(shí)間的變化成何種規(guī)律。作者在一本教科書(shū)中發(fā)現(xiàn)前人已經(jīng)得出結(jié)論，電壓與時(shí)間的關(guān)系式是.作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓值與在相同時(shí)間點(diǎn)的理論值相比較，看兩者是否接近或相等。

2設(shè)計(jì)原理及方法：

2.1RC電路放電原理：

電路的過(guò)渡過(guò)程是指從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)歷的變化過(guò)程，其變化十分短暫而且是單次變化過(guò)程。對(duì)時(shí)間常數(shù)τ較大的電路，可用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。對(duì)時(shí)間常數(shù)τ較小的電路，必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用NE555方波發(fā)生電路輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即令方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；方波下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)，選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù)τ，就可以觀測(cè)電路的過(guò)渡過(guò)程.

在階躍信號(hào)下，RC-階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)τ.

2.2時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法：

⑴根據(jù)-階微分方程的求解得知

（1）

方程⑴為電容放電過(guò)程方程，其中U是放電前電容兩端的電壓.

當(dāng)t=τ時(shí)，U0＝0.368U.此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。其零輸入響應(yīng)的波形如圖1測(cè)試電路如圖2⑴所示.

⑵由零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632U所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。其測(cè)試電路及波形如圖2⑵和圖3所示.

⑶微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的應(yīng)用電路，它對(duì)電路時(shí)間常數(shù)τ和輸入信號(hào)的周期T有著特定的要求.

RC串聯(lián)電路，如果滿足τ＝RC<<T/2（T為方波脈沖中的重復(fù)周期），且由R端作為響應(yīng)輸出，這就成了一個(gè)微分電路.

（2）

由式（2）可知：電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比，電路如圖4⑴.

將圖4⑴中的R與C位置調(diào)換一下，即由C端作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路參數(shù)的選擇滿足τ＝RC>>T/2條件時(shí)，則稱為積分電路.

（3）

由式(3)可知：電路的輸出電壓與輸入電壓的積分成正比，電路如圖4⑵.

2.3實(shí)驗(yàn)儀器與軟件介紹

聲卡是多媒體技術(shù)中最基本的組成部分，是實(shí)現(xiàn)聲波／數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的一種硬件.在一塊聲卡上有晶振，AD/DA轉(zhuǎn)換芯片和數(shù)字處理芯片及其他輔助電路.因此，它可以作為數(shù)據(jù)采集卡使用，不過(guò)被采集號(hào)的頻率被限制在音頻范圍之內(nèi).設(shè)定了采集頻率，采樣位數(shù)，緩沖區(qū)大小之后，再利用聲卡的DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。利用LabWindows/CVI環(huán)境下，借助硬件驅(qū)動(dòng)程序?qū)β暱ǖ牟杉l率，采樣位數(shù)，緩沖區(qū)大小等分別進(jìn)行控制，根據(jù)用戶的需要調(diào)整波形顯示，進(jìn)行波形分析，從而構(gòu)成功能強(qiáng)大的虛擬存儲(chǔ)示波器.

CoolEdit軟件與外電路是通過(guò)聲卡的連接,當(dāng)外電路的開(kāi)關(guān)關(guān)閉再打開(kāi),在CoolEdit軟件的界面會(huì)顯示出電壓與時(shí)間的關(guān)系圖形.將圖形剪切下來(lái),與.mav的文件形式儲(chǔ)存起來(lái).

MATLAB是數(shù)學(xué)軟件,主要用于對(duì)圖象的研究,精確度較高.

2.4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

（1）設(shè)置聲卡

①打開(kāi)聲音高級(jí)控制.

圖5

②選擇錄音屬性，打開(kāi)錄音音量控制面板，將輸入方式選成Line。

③關(guān)閉不必要的聲音特效，以免左右聲道互相干擾。

④如果無(wú)信號(hào)時(shí)背景噪聲較大，可以嘗試將一些選項(xiàng)靜音，特別是CD音頻。

⑤調(diào)整輸入和輸出的平衡，可借助示波器部分和信號(hào)發(fā)生器部分實(shí)現(xiàn)。

這時(shí)信號(hào)是從LineIn口輸入的.在輸出音頻信號(hào)時(shí),輸入口是沒(méi)有信號(hào)的.

如果使用其他聲卡,可參照以上步驟設(shè)置.注意使用萬(wàn)能聲卡驅(qū)動(dòng)程序或自帶驅(qū)動(dòng)程序,不要使用Windows帶的驅(qū)動(dòng)程序.如果仍無(wú)法正確工作,可換一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序試試.可能出現(xiàn)的情況:

a聲卡上沒(méi)有LineIn口,只有MIC口,在一些廉價(jià)主板集成的聲卡上會(huì)有這種情況,因?yàn)镸IC口通常是聲道,也就是示波器只能單蹤工作.

b打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器,示波器上同時(shí)顯示波形,這是輸出反饋到輸入端造成的,可修改各項(xiàng)設(shè)置.

(2)在實(shí)驗(yàn)線路板上選取R=5kΩ,C=10μF組成如圖2所示的RC充放電電路.NE555信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)電壓U=1.5V,頻率f=1kHz,將自制電纜線Φ3.5立體聲插頭插入聲卡的LineIn,另一邊接到實(shí)驗(yàn)線路板上的激勵(lì)端口所在位置.

(3)在虛擬示波器上觀察激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律,來(lái)測(cè)時(shí)間常數(shù)τ,通過(guò)調(diào)整虛擬示波器界面上的增益、時(shí)基和網(wǎng)格按鈕,可清晰地觀測(cè)RC的響應(yīng)曲線,并可計(jì)算出時(shí)間常數(shù)τ.對(duì)于R=5kΩ,C=10μF的RC響應(yīng)曲線如圖6所示.

圖6

(4)適當(dāng)?shù)馗淖冸娙莼螂娮柚?觀察波形變化情況,記錄觀察到的現(xiàn)象.

①選取R=10kΩ,C=10μF,觀察并繪制響應(yīng)的波形,繼續(xù)增大C之值,定性地觀察響應(yīng)的影響.

②選取R=15kΩ,C=20μF,組成如圖4(1)所示的微分電路,在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)作用下,觀測(cè)并繪制激勵(lì)與響應(yīng)的波形.

3數(shù)據(jù)分析電壓時(shí)間

實(shí)驗(yàn)所測(cè)得電壓隨時(shí)間變化曲線如圖7

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

①通過(guò)計(jì)算在相同時(shí)間點(diǎn)電壓理論計(jì)算值與電壓實(shí)際測(cè)量的結(jié)果的比例進(jìn)行比較,我們可以發(fā)現(xiàn)相同時(shí)間的電壓比值幾乎相等,作者在通過(guò)改變R與C的值發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)論,由此可以證實(shí)前人研究.

②本實(shí)驗(yàn)精確度較高,但難免有誤差的出現(xiàn),首先在截圖時(shí),很難從電壓最大值開(kāi)始截取;其次在用MATLAB對(duì)圖形進(jìn)行處理時(shí),很難在特定時(shí)間內(nèi)找到所對(duì)應(yīng)的電壓值點(diǎn),作者因此選取在此附近的點(diǎn),由此產(chǎn)生的誤差可達(dá)到萬(wàn)分之一.而且用聲卡測(cè)試儀器時(shí),難免有噪音的的影響.

③聲卡測(cè)試儀器的優(yōu)點(diǎn):可以將電路與計(jì)算機(jī)連接在一起,并截取錄音,傳送給計(jì)算機(jī)處理.

聲卡測(cè)試儀器的局限性:容易受外界環(huán)境及本身其他的功能影響.

5結(jié)束語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)室屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，難度較高。實(shí)驗(yàn)要求會(huì)使用CoolEditPro2.0，MATLAB6.1等軟件,熟悉聲卡的原理，計(jì)算機(jī)基本知識(shí)及物理原理等等.在此應(yīng)該特別感謝魯曉東老師,胡依杰同學(xué)及費(fèi)芬同學(xué)對(duì)我的幫助,他們幫助我找到很多關(guān)于這方面的資料.在此次實(shí)驗(yàn)中證實(shí)前人已經(jīng)得出的RC電路放電電壓變化規(guī)律，即電壓與時(shí)間的關(guān)系式結(jié)論.

篇12

基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教育教學(xué)手段，以其特有的交互性強(qiáng)、信息量大等特點(diǎn)帶來(lái)了全新的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，成為2l世紀(jì)現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的重要方向。充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的創(chuàng)新教學(xué)模式，提高和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力，訓(xùn)練和強(qiáng)化學(xué)生的協(xié)作能力，同時(shí)使自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)貫穿其中，不僅能為學(xué)生提供一門(mén)理想的學(xué)習(xí)認(rèn)知工具，而且極大地拓展了教育教學(xué)的時(shí)空領(lǐng)域，有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才。

基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新教學(xué)模式的研究，就是利用網(wǎng)絡(luò)作為教學(xué)工具、學(xué)習(xí)工具、環(huán)境構(gòu)建工具，研究基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新教學(xué)模式及實(shí)現(xiàn)條件，包括內(nèi)容有教師、學(xué)生、課程內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)的進(jìn)行組合等，以培養(yǎng)適應(yīng)信息時(shí)展要求的高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。

1基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新教學(xué)模式

研究基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新教學(xué)，要從現(xiàn)代教育技術(shù)的角度，運(yùn)用建構(gòu)主義理論，將課程教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)搞好各項(xiàng)教學(xué)改革。基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)模式有多種：

1．1傳統(tǒng)式教學(xué)模式，它有同步和異步講授兩種方式：(1)同步講授方式利用視頻會(huì)議系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生同時(shí)在不同地點(diǎn)上課，師生之間可以利用通信手段進(jìn)行簡(jiǎn)單的交互。教學(xué)過(guò)程中，教師講解并呈現(xiàn)教學(xué)資料，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步瀏覽、聽(tīng)課、提出問(wèn)題和回答問(wèn)題，教師可以實(shí)時(shí)接收學(xué)生反饋信息并及時(shí)給予解釋和應(yīng)答。這種教學(xué)模式中，教師是教學(xué)活動(dòng)的中心，學(xué)生仍然處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。(2)異步講授模式是教師將教學(xué)資源以一定的形式組織到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)使用這些資源。這種模式有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，但缺乏授課過(guò)程中師生實(shí)時(shí)交互。

1．2個(gè)別輔導(dǎo)教學(xué)模式，它是利用教學(xué)專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)生自主學(xué)習(xí)，能通過(guò)對(duì)學(xué)生的測(cè)試判斷學(xué)生現(xiàn)有水平，引導(dǎo)學(xué)生以人機(jī)交互方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種模式能做到因材施教，提高個(gè)別化學(xué)習(xí)效果，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，但對(duì)系統(tǒng)要求高。

1．3討論式教學(xué)模式，它一般是由專家或教師在網(wǎng)絡(luò)上建立具有特定主題的討論區(qū)，如電子公告板(BBS)、在線聊天室等進(jìn)行交流，學(xué)生可在討論區(qū)發(fā)表自己的觀點(diǎn)和看法，每個(gè)人的發(fā)言都會(huì)及時(shí)被參與討論的學(xué)習(xí)者和教師看到，并通過(guò)相互評(píng)論交流獲取知識(shí)。

1．4探索學(xué)習(xí)教學(xué)模式，這種模式中學(xué)生按照自己的學(xué)習(xí)需要，通過(guò)在線教學(xué)資源、數(shù)字圖書(shū)館或Iternet中查詢、獲取相關(guān)資料。這種學(xué)習(xí)方式既有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教育和創(chuàng)新教育，又能有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

1．5協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)模式，它是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)學(xué)習(xí)者，針對(duì)同一學(xué)習(xí)內(nèi)容彼此交流與合作，以達(dá)到對(duì)教學(xué)內(nèi)容更加深刻的理解和掌握的過(guò)程。協(xié)作學(xué)習(xí)系統(tǒng)要求系統(tǒng)必須支持多個(gè)學(xué)習(xí)者同時(shí)在線進(jìn)行交流合作，以使學(xué)生完成對(duì)同一主題進(jìn)行分工協(xié)作、共同交流，達(dá)到共同完成對(duì)某個(gè)問(wèn)題的解決方案的目的。這種模式有利于促進(jìn)學(xué)生高級(jí)認(rèn)知能力的發(fā)展，有利于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新教學(xué)模式，其基本思想是在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，以網(wǎng)絡(luò)為紐帶，充分整合現(xiàn)有的各種教育資源和教學(xué)模式，注重學(xué)生專業(yè)技能、自學(xué)能力與創(chuàng)新能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)全面發(fā)展的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。第一，讓學(xué)生將網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)相結(jié)合，創(chuàng)新性地開(kāi)展個(gè)別化的學(xué)習(xí)，有針對(duì)性地解決學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性；第二，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐操練與設(shè)計(jì)，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新素質(zhì)；第三，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)境。

2基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電子技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐

2．1構(gòu)建有利于學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐環(huán)境資源豐富、學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)良好是開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的前提條件。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的模式要求，網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)除了課程教學(xué)資源—包括課程相關(guān)的媒體素材、試題庫(kù)、多媒體CAI課件、試卷、教學(xué)案例、文獻(xiàn)資料、常見(jiàn)問(wèn)題解答庫(kù)、資料目錄索引和網(wǎng)絡(luò)課程等資源外，還需要設(shè)計(jì)：在線授課、在線討論學(xué)習(xí)、在線答疑、作業(yè)提交和評(píng)閱、在線測(cè)試、在線考試和虛擬實(shí)驗(yàn)等。

為學(xué)生提供課程的學(xué)習(xí)資源時(shí)，要提供自主探索、多重交互、合作學(xué)習(xí)、資源共享的學(xué)習(xí)環(huán)境，把學(xué)生的主動(dòng)性、積極性充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。在數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)中，第一，將課程章節(jié)內(nèi)容按“學(xué)習(xí)目標(biāo)和基本要求、知識(shí)聯(lián)系、主要內(nèi)容、難點(diǎn)釋疑、例題分析、自我檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和知識(shí)擴(kuò)展”等內(nèi)容制作課件，同時(shí)將相關(guān)學(xué)習(xí)資源、網(wǎng)絡(luò)課件資源都放在網(wǎng)絡(luò)上給學(xué)生自主學(xué)習(xí)。第二，建設(shè)師生交流電子公告板，由教師根據(jù)學(xué)習(xí)主題擬定討論課題供學(xué)生討論交流，提高教學(xué)的有效性。學(xué)生學(xué)習(xí)情況和意見(jiàn)也通過(guò)電子信箱直接反饋給教師，便于教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況及調(diào)整教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)方法。第三，逐步研究建設(shè)在線討論和虛擬實(shí)驗(yàn)等平臺(tái)，構(gòu)建有利于學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的環(huán)境。

2．2利用網(wǎng)絡(luò)積極開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)不僅是讓學(xué)生掌握電路的基本原理和方法，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路的分析、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。注意理論與實(shí)踐并重，知識(shí)與技能并重，實(shí)驗(yàn)的作用不僅僅是驗(yàn)證理論的正確性和訓(xùn)練學(xué)生的操作技能，更重要的是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段的支持下，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段，積極開(kāi)展創(chuàng)新研究實(shí)踐，努力提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程體系的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與電子技術(shù)相互滲透，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課就必須運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，引入虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，它改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、形式、方法，已成為高校現(xiàn)代教育技術(shù)建設(shè)的重要內(nèi)容，對(duì)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、改革教學(xué)內(nèi)容、形式有著重要意義。

利用網(wǎng)絡(luò)積極搞好虛擬實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是開(kāi)展創(chuàng)新學(xué)習(xí)重要的組成部分。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式相比較，更能突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以學(xué)生為中心的開(kāi)放式教學(xué)模式，從而提高學(xué)生對(duì)電路的綜合分析能力、設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力。虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般有二種方法：一種是利用電子技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真教學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件MULTI．SIM、PSPICE、PROTEL99SE、PowerPCB等等開(kāi)展。VHDL是通過(guò)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)硬件電路設(shè)計(jì)，一般采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分析系統(tǒng)總體所要實(shí)現(xiàn)的功能，自上而下地將系統(tǒng)總體功能分解成各模塊的功能，通過(guò)實(shí)現(xiàn)各模塊的功能設(shè)計(jì)來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。另一種是制作虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要任務(wù)是提供實(shí)驗(yàn)情景、交互操作、結(jié)果呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)分析等功能。在虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，系統(tǒng)能夠模擬各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能以及實(shí)現(xiàn)在這些虛擬的“實(shí)驗(yàn)設(shè)備”之間的信號(hào)傳遞，以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬，達(dá)到教學(xué)目的。

從培養(yǎng)學(xué)生分析能力和綜合能力角度出發(fā)，實(shí)驗(yàn)課不應(yīng)局限在單純的數(shù)據(jù)測(cè)試與記錄上，要求學(xué)生能對(duì)電路性能的比較，能即時(shí)仿真，捕捉電路故障，設(shè)計(jì)出符合要求的功能電路。如數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)應(yīng)用PLD器件和MAX+plusII等軟件設(shè)計(jì)方法完成某一數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以更深刻理解EDA原理，提高PLD器件的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上，以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為主，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔；協(xié)調(diào)硬件實(shí)驗(yàn)與軟件實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，將硬件實(shí)驗(yàn)與軟件實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，首先以計(jì)算機(jī)仿真分析和輔助設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行，其次開(kāi)展實(shí)際實(shí)驗(yàn)，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。通過(guò)一個(gè)完整的電子電路的設(shè)計(jì)制作使學(xué)生初步了解產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、研究的全過(guò)程，了解電子設(shè)計(jì)的新概念、新技術(shù)和新方法。在系統(tǒng)可編程技術(shù)的應(yīng)用使得數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不再受實(shí)驗(yàn)室器件設(shè)備的限制，學(xué)生有了發(fā)揮的余地和創(chuàng)新的空間。

在《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)中，把實(shí)驗(yàn)課分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)三個(gè)臺(tái)階，并運(yùn)用EWB進(jìn)行電子技術(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)。“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”訓(xùn)練常用電子儀器的使用方法和數(shù)字電子基礎(chǔ)電路的基本測(cè)試方法，它所涉及的內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，充分體現(xiàn)課程的實(shí)踐性；“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是具有特定功能的數(shù)字系統(tǒng)的綜合與實(shí)現(xiàn)，是學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程，也是學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)同步提高的階段；“綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是數(shù)字電路的電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，．是學(xué)生將所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用的過(guò)程，也是學(xué)生進(jìn)行交叉學(xué)科知識(shí)整合的過(guò)程，更是提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過(guò)程。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)別鼓勵(lì)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，課內(nèi)外學(xué)習(xí)相互結(jié)合，課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相融合，使學(xué)生視野開(kāi)闊，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。第三，積極鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展第二課堂活動(dòng)。組織電子課外活動(dòng)小組，以電子競(jìng)賽的形式加強(qiáng)學(xué)生的訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力；通過(guò)進(jìn)行單片機(jī)、EDA和數(shù)字電子技術(shù)的專門(mén)培訓(xùn)，使學(xué)生掌握了相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。

2．3開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)探索協(xié)作學(xué)習(xí)。培養(yǎng)創(chuàng)新精神素質(zhì)提供相關(guān)在線教學(xué)資源和相關(guān)Internet查詢網(wǎng)站，方便學(xué)生獲取相關(guān)課程學(xué)習(xí)資料，必須結(jié)合學(xué)生實(shí)際和課程特點(diǎn)努力建設(shè)。隨著我國(guó)精品課程的建設(shè)，“積極推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教育資源開(kāi)發(fā)和共享平臺(tái)建設(shè)，建設(shè)面向全國(guó)高校的精品課程和立體化教材的數(shù)字化資源中心，建成一批具有示范作用和服務(wù)功能的數(shù)字化學(xué)習(xí)中心，實(shí)現(xiàn)精品課程的教案、大綱、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)文件以及參考資料等教學(xué)資源上網(wǎng)開(kāi)放，為廣大教師和學(xué)生提供免費(fèi)享用的優(yōu)質(zhì)教育資源，完善服務(wù)終身學(xué)習(xí)的支持服務(wù)體系”，這也為學(xué)生開(kāi)展探索學(xué)習(xí)教學(xué)提供了有利的條件。

在組織開(kāi)展探索學(xué)習(xí)過(guò)程中，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)好需要探索的相關(guān)課題。如在數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，設(shè)計(jì)一個(gè)探索課題一一“由計(jì)數(shù)集成電路74LS161如何構(gòu)成39進(jìn)制計(jì)數(shù)器?”這一課題目前國(guó)內(nèi)各種教材論述不一，有些分析甚至是錯(cuò)誤的。學(xué)生如果僅從課文內(nèi)容去學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果就不明顯。而充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，學(xué)生就能結(jié)合集成電路7415161的引腳功能、使用要求等方面分析，大家每個(gè)人都在BBS上各抒己見(jiàn)時(shí)，產(chǎn)生了爭(zhēng)論，思考周密的學(xué)生就在言談中扮演了指導(dǎo)者的角色，同時(shí)也拓展了分析問(wèn)題的廣度，形成了一個(gè)階梯狀的發(fā)展過(guò)程，學(xué)生創(chuàng)新精神素質(zhì)也在探索過(guò)程中得到培養(yǎng)。

篇13

        (1)從自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)談學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng) 王冰 王世儀 張成鴻 周萬(wàn)春 黃敏 劉佳

        實(shí)驗(yàn)技術(shù)

        (4)履帶式雙人休閑運(yùn)動(dòng)車的研制 張印 李小昱 王為 向德虎 冀牧野

        (8)6-甲基尿嘧啶的綠色合成 耿靜漪 姜文清 賈定先

        (11)fe／cu-edta絡(luò)合電極電勢(shì)的影響因素及探索 王新紅 戴兢陶

        (14)自噬與阿爾茨海默病的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果初探 金岳心子 高超 李婷

        (17)基于fpga的立體停車場(chǎng)控制程序設(shè)計(jì) 韓延義 尹睿涵 徐帥 李岳

        (21)帶式輸送機(jī)從動(dòng)軸的疲勞分析 周立彬 陳煥國(guó)

        (24)換熱器性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn) 王亞輝 田瑞 馮志誠(chéng) 王召陽(yáng)

        (27)基于gsm技術(shù)的溫度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 周曦國(guó) 陶薇薇

        實(shí)驗(yàn)研究

        (30)小麥幼苗微管結(jié)合蛋白map65s體外對(duì)微管聚合影響的研究 馬愛(ài)珍 韓榕

        (34)幾種生物質(zhì)活性炭處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水的研究 屈軍艷 胡成 殷明義

        (38)試管比色法檢測(cè)淀粉酶值實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題探討 楊萍萍 徐瑞雪 劉美 崔言順

        (41)bifeo3及其摻雜體系薄膜的結(jié)構(gòu)及性能研究 呂平 宋濤 張?jiān)焕?閆寧

        (45)茶葉渣負(fù)載羥基氧化鐵的制備、表征及吸附性能的研究 黃秋香 張慶樂(lè) 李娜 李敏 葛海燕

        無(wú)

        (49)參考文獻(xiàn) 無(wú)

        實(shí)驗(yàn)研究

        (50)絮凝固液分離技術(shù)處理廢棄泥漿試驗(yàn)研究 楊春英 白晨光 馬慶松

        無(wú)

        (53)如何寫(xiě)科技論文的“結(jié)果與討論” 無(wú)

        實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        (54)基于matlab的電力電子技術(shù)課程的教學(xué)探索 陳宏

        (58)面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的高分子物理實(shí)驗(yàn)教改與實(shí)踐 李景慶 鄭俊萍 崔振鐸 原續(xù)波 沈永濤 王瑋 馮奕鈺

        (62)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的措施 段祖安

        (65)基于cdio模式的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐 李珍香 李全福

        (69)儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與研究 于專妮 王強(qiáng)

        (71)基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物專業(yè)的實(shí)踐 洪軍 胡建業(yè) 王福梅

        (74)“公能”素質(zhì)教育與電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索 高藝 孫桂玲 李曉晨

        (77)地方理工院校微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建 于洪飛 龔紅梅

        (80)地球物理專業(yè)數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索 鄭晶 彭蘇萍 朱國(guó)維

何登科

        (83)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與改進(jìn) 陳武

        (86)卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)下的液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討 韓克鎮(zhèn) 劉軍營(yíng) 王勇 劉同義 許同樂(lè)

        (89)測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色創(chuàng)新實(shí)踐 袁慶丹 劉軍 唐東煒

        (92)以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與探索 王曉迪 孫建國(guó) 武俊鵬 張國(guó)印

        (95)獸醫(yī)外科手術(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 王華 周孝瓊

        (98)虛擬實(shí)驗(yàn)在醫(yī)學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 劉慧中 周金娥 李月琴 蔡玉興 金玉杰 方敏

        計(jì)算機(jī)應(yīng)用

        (101)高校校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全隱患防范對(duì)策探討 姜貴平 時(shí)鑫 秦羽豐 孫海龍

        (104)信息技術(shù)教育中的聯(lián)想教學(xué)法研究 陳美芳 毛淑娟

        (108)使用excel軟件求取反應(yīng)級(jí)數(shù)的快速方法 葛華才 朱明麗

        (111)基于校園網(wǎng)的統(tǒng)一威脅管理研究與應(yīng)用 孫恒

        (115)結(jié)合多媒體技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 王良成

        實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理

        (118)開(kāi)放與共享實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式的構(gòu)建 王玉法 梅蘭蘭

        無(wú)

        (121)高校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作水平評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)介紹 無(wú)

        實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理

        (122)基于卓越工程師培養(yǎng)的工廠供電實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 劉燕 魯明麗 秦維勇

        (125)基于局域網(wǎng)的金屬材料熱處理虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建 包俊成 王志奇 畢大森 高新樹(shù)

        無(wú)

        (128)如何寫(xiě)科技論文的“實(shí)驗(yàn)方法” 無(wú)

        實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理

        (129)高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放與管理模式的實(shí)踐與探索 彭儒武 徐海花

        (133)大類專業(yè)招生制下的實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建 嚴(yán)家斌

        (137)淺談經(jīng)管類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè) 王永會(huì)

        (140)電氣控制實(shí)驗(yàn)室管理模式研究與實(shí)踐 趙亞范

        (143)獨(dú)立學(xué)院建立經(jīng)管實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的思考 熊小芬

        實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)

        (146)以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)學(xué)生綠色化意識(shí)與技能 林曉輝 董建 陳震 葛燕青 姜洪麗 曹曉群

        (150)研究型自然地理實(shí)踐教學(xué)模式探討 衣華鵬 張鵬宴

        (153)構(gòu)建安全科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的探索與實(shí)踐 楊永良 李增華 侯世松 左樹(shù)勛

        (156)基于知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的高校數(shù)字教學(xué)資源平臺(tái)的共建與共享 郭廣航

        (159)基于協(xié)同模式的中藥資源專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的研究與方法 畢建杰 祝麗香 張明忠 霍學(xué)慧 葉寶興 孫印石

        (162)船用柴油機(jī)實(shí)踐教學(xué)的探索與實(shí)踐 歐大生 陳萍 王悅民 張劍平

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nbsp;       (166)面向?qū)嵺`的“微機(jī)原理及應(yīng)用”教學(xué)探索 劉迎澍 金文 陳曦 張慧群

        (169)探析獨(dú)立學(xué)院手工會(huì)計(jì)實(shí)務(wù)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的必要性 李淑芳

        (173)案例教學(xué)法在智能儀器設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用 陳穎 林育茲

        儀器、設(shè)備、技術(shù)

        (176)離心泵綜合演示裝置的研制 曹亞鵬 袁中凱 任少鋒 杜恪聽(tīng)

        (179)水源熱泵機(jī)組性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案探討 崔四齊 楊曉明

        (184)硅mems陀螺教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建 郭占社 曹樂(lè) 王顯波 韓景軒

        實(shí)驗(yàn)物資購(gòu)、供、管

        (187)高校可共用資源管理模式和運(yùn)行機(jī)制研究 武向俠 落巨福 王惟遠(yuǎn) 白垅 梁宏 張?jiān)络?/p>

        無(wú)

        (189)加強(qiáng)教學(xué)基礎(chǔ)建設(shè)提高人才培養(yǎng)的能力和水平 無(wú)

        研討與交流

        (190)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)課程取材途徑 劉清波 黃紅梅 陳智勇 覃靜萍 趙燕 黃麗華

        (193)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)的改革 何榮華 王一鵬

        (196)談物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效數(shù)字問(wèn)題 任聚杰 郭子成

        (199)巧妙利用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤 馮俊榮

        (202)物理實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)承繼和銜接問(wèn)題探索與實(shí)踐 王潤(rùn)永 杜寧 王琳 張敬東

        無(wú)

        (206)如何寫(xiě)論文摘要 無(wú)

        研討與交流

        (207)頒獲 無(wú)