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【摘要】随着时代的发展,科技的进步,虚拟仿真技术在实训教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件(如Maya、Max等)、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势,从而研究它的价值和市场经济效益,并探析了虚拟仿真实训系统开发的技术在实训教学中的应用。
【关键词】虚拟仿真技术/平台;虚拟仿真训练系统;实训教学
一、虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究
虚拟仿真系统的功能主要体现在它可以让使用者借助于专用的视、听、触觉等具有感知功能的设备,进入仿真系统制造的虚拟空间,并且还能够与虚拟环境中的人和物体进行实时交互,从而感知和操作虚拟环境中的各种对象,最终达到身临其境的效果。它的组成主要是把计算机作为主要的部分,其次综合利用三维图形、多媒体、仿真等技术构建起一个逼真的虚拟系统。从它的组成部分和应用程序来看,虚拟仿真实训系统对三维图形的利用还是十分频繁的,因此我们应当对其进行重点研究。虚拟仿真实训系统在工业机器人上的应用设计主要是利用三维建模软件,通过虚拟现实标准语言建立虚拟环境中的实体模型表现出来,最后通过描述它们之间的结构关系,快速、真实地显示三维虚拟工业机器人,并为工业机器人控制系统提供一个研究观察平台。本段主要通过对虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究,来发现虚拟仿真技术的优点和研究其未来的发展方向。
Maya软件是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件,通过对Maya软件的运用,能够使虚拟仿真实训系统在一定程度上提高制作三维动画的效率和品质,调节出仿真的角色动画,使其得出更加真实的效果。这是因为Maya软件不仅仅包括一般三维和视觉效果制作的功能,而且还能够和世界上最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合,使得虚拟仿真实训系统所创造出的画面更加真实有立体感。
二、虚拟仿真技术在各领域内的作用
随着科技的发展,虚拟仿真技术在一些高科技等高端领域的地位越来越凸显出来,地位与作用也逐渐提升。尤其是在移动互联网的应用与开发、手机游戏设计及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的价值更为突出。
Maya软件是虚拟仿真技术的一种,它应用的对象是专业的影视广告,角色动画,电影特技等。它能够在工作的过程中展现的比较灵活,易学易用,制作出动画的效率非常高,渲染出画面的真实效果比较强,它对画面中角色动作的捕捉尤为清晰,与画面角色的绑定的联系性也十分紧密,是虚拟仿真实训系统中一个比较不错的系统软件。MAX软件它最开始的应用是在电脑游戏中的动画制作,后来又进一步的开始参与影视片的特效制作,MAX软件还被广泛地应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域,也就是虚拟仿真实训系统当中。它强大的立体三维功能被新媒体、影视动画、游戏动画等领域广泛运用。
三、虚拟仿真技术为机器智能实验课带来的好处
虚拟仿真技术的应用为现代化的社会带来了许多的方便,让机器实验课、项目实训的智能科学与技术专业实验教学越来越丰富化。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。通过对虚拟仿真技术的应用,使得上级和下级、老师和学生的客户信息以及实训项目、实训指导、模拟操作、技能测评等等的信息存储在管理信息库中,与此同时,上级和下级或是老师和学生之间就可以通过客户机对下级或者学生之间的实训进行远程的指导与管理。
随着时代的发展,科技的进步,虚拟仿真技术在在现代职业技能教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的不断完善和发展,将为机器智能实验课等实训课程带来更多的方便和益处。由于它能够为人们提供一种高级的人机接口,具备交互性、想象性、沉浸性等特点,所以它主要的应用领域在政府、企业、学校等这些需要实训学习环境的地方。
四、虚拟仿真实训系统的应用领域和发展趋势
作为一项新兴的科学技术,虚拟仿真技术还处在一个不断探索前进与不断完善的阶段当中,其发展趋势呈一个不断上升的大幅增长的趋势。从目前来看,虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决,因此虚拟仿真技术正在与教育、培训等领域不断地相适应和匹配。
其次,虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决。虽然目前政府、教育部门、学校、教师都认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际中,依然存在着许多问题亟待解决。例如:虚拟仿真技术对计算机及相关硬件的要求比较高,但是这些方面的发展不能够满足人们对虚拟仿真技术的需要,虚拟仿真软件数据是一个庞大的数据库,三维立体仿真软件的应用对显卡和显示器等也有很高的要求,也就是说,虚拟仿真系统对硬件的要求较高。因此需要对计算机及相关硬件的发展有一个更高的要求。最后,教学类虚拟仿真软件的质量还有待提高、对虚拟仿真技术的研发标准也不统一和对虚拟仿真技术应用不够广泛等等,这些都是需要发展改善的地方,也是未来虚拟仿真技术发展的一个大的趋势。
五、虚拟仿真实训系统的价值和市场经济效益
虚拟仿真实训系统作为一个高端的科技系统,对政府、企业、学校等的发展,起到了至关重要的作用,并为其创造了更大的价值。同时虚拟仿真技术的不断发展,也在打开了市场,扩大了市场份额的同时为市场创造了更多的经济利益。
在市场经济为主导的今天,虚拟仿真实训系统也为市场经济的发展做了一定的贡献,为市场经济的发展添砖加瓦,在自己发展得同时也促进了市场经济的发展。因此,我们应当不断地发展虚拟仿真实训系统,使其深入到更多的地方,让更多的地方和人们体会到虚拟仿真实训系统为人们带来的价值。
总结
虚拟仿真实训系统的日渐完善,使得人们的生活也不断的丰富活跃起来,政府、企业、学校等地方对其的应用,也促进了虚拟仿真实训系统的发展。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件(如Maya、Max等)、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势的研究,探讨了虚拟仿真实训系统的价值和市场经济价值,同时也为虚拟仿真实训系统的发展奠定了理论基础。
参考文献:
[1]刘仲波 李瑞涛 《拟仿真技术在城市轨道交通工程实训中的应用》 吉林大学交通学院、吉林交通职业技术学院 2012年第12期
关键词:虚拟仿真技术;服装工艺;教学与学习;应用与实践
尖端计算机技术的高度发展为虚拟仿真技术的发展提供了重要的科学基础和形成依据。这使得服装工艺教学产生了新的思路和成果。虚拟仿真技术作为一种媒体交互技术,通过发挥它自身独有的特点(如交互性强、模拟真实、选择多样、使用灵活等),让服装工艺教学能够在虚拟环境中将服装设计中各个环节的实践环境和实践过程以直观的方式传达给学生。由此,学生能够清晰而深刻地发现实物处理中会出现的种种问题和需要注意的各种细节。让学生达到对专业技能应用性更深刻的理解,便于学生充分掌握教学知识,对所使用的专业技术理解更加完善,以此来高效而深层次地达到服装工艺教学的目的。本文将从虚拟仿真技术在服装工艺教学中的特征和其在服装工艺教学中的应用这两个方面来展开探索和讨论。
1虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点
虚拟仿真技术在应用于服装教学过程中,通过配置虚拟的实践环境,调配虚拟的实践器材,有着降低教学资金投入、简化教师描述现象、便于学生直观理解生产流程及掌握专业知识等特点。具体应由如下三个方面来进行考虑和讨论:第一,服装工艺教学最终要为服装市场服务,因此不能单独思考,要同时结合与服装生产企业,以此来确保服装工艺教学时,为达到其教学目的所需要的实用性和实践性。第二,服装工艺的教学不仅要让学生在实践过程中明确和掌握对服装生产过程中出现的问题及其解决方法,更要培养学生的创新意识,所以需要做到将服装工艺教学与服装企业产品的模拟生产有机结合。第三,通过仿真虚拟技术来建立完善且合理的教学体系,让服装工艺教学的过程被扩充和丰富,同时注重学生的思维和独立性,达到因材施教。接下来笔者将具体描述虚拟仿真技术在服装教学中的三个应用特点。
(1)仿真的教学情景。应用虚拟仿真技术,对服装企业的生产场景进行一个虚拟化的演示,并同时建立出仿真的服装生产场景,是学生能够亲眼体验到实践情景的保证。在这种虚拟的实践场景中,学生能感受真实生产中的氛围和环境,并考虑操作步骤和会产生的问题。这种模拟能够激发学生的动手动脑能力,这便是虚拟仿真技术的第一个特点――教学情景仿真性。
(2)形象的教学方式。虚拟仿真技术的第二个特色是具有教学方式形象性。在应用虚拟仿真技术时,会有一个直观而立体的影像展示在学生面前,这个虚拟的影像包含了服装企业的生产技术与生产流程。这种通过眼镜直接接受的信息,比起传统的书面或课件传授,会让服装工艺的教学更利于学生接受,加强学生对服装工艺专业知识技能的理解与掌握。
(3)实用的教学内容。服装工艺学科作为一门技术性和实践性都非常强的学科,对学生应用现代技术的能力要求很高。通过虚拟仿真技术构建的仿真实践平台,能够让学生在虚拟实践中对其过程和处理有实感的体验。这无疑在很大程度上降低了学生和教学者展示实践,进行实践和理解实践的硬件难度。因此,虚拟仿真技术在服装工艺教学中第三个特点便是教学内容使用性。这种特性充分地体现了虚拟仿真技术在服装工艺教学中的重要意义,它不仅提高了服装工艺教学的教学质量与效率,更为社会培养了许多现代化的、高质量的生产技术型人才。
2服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用
为了将虚拟仿真技术在服装工艺教学中的上述三个特点发挥出来,需要创设合理的虚拟仿真平台来与之配合。其中,又需要划分成仿真软件平台和仿真硬件平台这两个子平台。
(1)虚拟仿真技术在服装工艺教学软件平台上的应用。仿真软件平台的创建有助于实现服装工艺虚拟仿真教学。它在虚拟仿真教学的直观表现、网络传输、信息交互和数字化表现等方面都起着主导地位。仿真软件平台在协作性上的教学形式和教学情景的虚拟表达以及教学内容的仿真传递都至关重要,没有仿真软件平台的搭建很难讲虚拟仿真技术应用于服装工艺的教学中。而将服装企业现代化生产技术作为主要内容,通过建立仿真模型,并创造一个虚拟的仿真环境来表现给服装工艺教学就是仿真软件平台的本质。它在外部配合仿真操作界面搭建了一个虚拟的仿真实践环境,而在内部则是对生产技术实践模式进行了一段仿真演示。要构建仿真软件平台,首先要对服装工艺虚拟仿真教学系统软件有一个明确的理解,在此之上进行设计与开发。当服装工艺虚拟仿真教学系统软件完成后,还需要根据课程和教学目的来进行一个服装工艺虚拟仿真课件的设计与制作。服装工艺虚拟仿真课件的制作需要将学生的专业实践作为参考依据,最终通过虚拟仿真技术,实现一个虚拟的服装企业生产流程,让学生能够获取一个逼真的生产场景,并且实现生产操作的仿真。使学生能够在服装工艺教学中处于一个虚拟的教学场所中,身历其境地以一位企业服装工作者的身份感受虚拟仿真操作。在虚拟化的工作中完成服装企业的现代化生产,这时学生可以更加清晰地了解实际生产过程,充分掌握生产知识。
(2)虚拟仿真技术在服装工艺教学硬件平台上的应用。当学生对专业技能进行学习研究和实践时,则需要搭建仿真硬件平台来为学生构筑一个工作场所,并且配备相应的工具。换言之,仿真硬件平台是虚拟仿真技术在服装工艺教学中硬件设施的基础。而服装工艺教学应用到虚拟仿真技术时,仿真硬件平台所提供的场所和工具的完善程度,将承载着服装工艺教学的质量与效率。仿真硬件平台的特点有如下两个:第一,对企业的生产环境进行仿真。第二,对企业的实际生产过程进行虚拟表现。构建一个完善的服装工艺虚拟仿真硬件平台,其实践的设置和实训室的布置为重点关注的对象。服装企业现代化生产过程需要的特点,应在设施实践中充分体现出来。无论是器械还是设备的配比,都可根据服装企业生产车间的标准来进行相应的配比和模拟。当然,如果条件允许,在仿真硬件平台中配置一些并没有被现代服装企业所广泛使用的高端先进生产设备也是可以的,这些基础设施能够帮助培养学生在服装工艺上的创新意识。仿真硬件平台的配置应当尽可能与现代服装企业相似,为学生创造仿真度高的生产格局,达到一个虚拟实践需求的实践氛围和环境,并通过这种方式来匹配学生在实际的服装工艺实践时基本的硬件需求。
关键词:虚拟仿真技术;市政工程技术;实践教学
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0257-03
Abstract:Occupation education is employment oriented education,vocational education is the core problem of occupation education in higher vocational colleges,how to better complete municipal engineering technology students practice teaching is an important issue at present,with the rapid development of virtual simulation technology and application in high vocational colleges practical teaching,greatly accelerated the modernization of education in the process,improve the level and quality of practice teaching,practical teaching itself also has a very important theoretical and practical significance,this technology can also be used to the application in the practice of municipal engineering technology professional teaching.
Keywords:Virtual simulation technology,Municipal Engineering Technology,Practice Teaching
职业学校市政工程技术专业课程教学是融专业理论基础知识的学习与实践教学于一体的学科,具有较强的实践性。面向企业、市场根据其所需,强化专业实践教学功能,为企业与市场培养应用技术型实用人才,是当前市政工程技术专业教学的主要任务。市政工程专业人才的培养离不开技能的实训,但是由于施工档期、条件、交通、安全等条件的限制,大多数的实训环节不得不在校内解决,然而校内实训也仅限于土工实训、钢筋实训、砌筑实训等一些基本的基础操作,并没有涉及到像桩基础的施工一样的整个工程施工操作流程及施工工艺,而对于市政工程专业,道路的施工技术、管道的施工技术以及桥涵的施工技术这三门专业课程的实践教学对于培养学生的专业技能来说是至关重要的,如何实现这三门课程的实践教学是我们职业教育市政工程专业要重点考虑的问题。
一、虚拟仿真教学及其特点
虚拟仿真教学[1]是随着计算机虚拟现实技术和仿真技术在教育中的应用而逐渐发展起来的一种计算机辅助教学方式。虚拟现实技术[2]是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境。用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互并相互影响,从而获得身临其境的感受和体验。虚拟仿真教学就是基于虚拟现实技术所生成的虚拟仿真环境,并依据真实环境中的相关理论和实践操作规程在虚拟仿真环境中进行相应的设计、操作、验证和运行等的教学方式。
虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有如下特点[3]。
1.打破时空限制,具有灵活性。虚拟仿真教学可以摆脱传统现场教学地点固定、时间有限、设备不足和内容难改的局面,学生只要在计算机中安装了虚拟仿真软件,就可以把虚拟仿真教学延伸到教室、宿舍甚至家庭,随时随地的运用虚拟仿真教学软件进行学习和探索,突破了时间和空间的限制,使学习变得更加灵活。
2.节约教学成本,具有高效性。虚拟仿真教学与实物教学相比,设备和资金投入少,更新、维护方便。学生在虚拟仿真教学平台上,无需完成实物教学中的许多重复性工作,缩短了学生完成工作任务的时间。同时,针对存在的问题还可进行反复的操作训练,也不用考虑设备的损坏和材料的消耗,极大地节约教学成本,提高了学习效率。
3.避免各种危险,具有安全性。众所周知,土工工程等企业由于生产规模庞大,并且具有高温、环境恶劣、噪声高、施工条件复杂多等特点,使现场教学存在较大的危险。而虚拟仿真教学,可以使学生沉浸在仿真实训室的虚拟仿真环境中,身临其境地去完成各种危险的或对人体有害的操作,而不用担心操作失误所带来的各种危险,消除学生的思想顾虑,减少误操作的几率,提高操作质量。
4.激发学习兴趣,具有自主性。虚拟仿真教学可以调动学生学习的积极性和主动性。学生在虚拟仿真教学环境中,自主控制学习行为,完成学习任务,在自主学习和协作学习的过程中获得全新的感受,启发学生思维,激发学习兴趣,充分体现学习的自主性。
这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。
二、虚拟仿真实训教学发展现状
虚拟仿真实训教学技术源于国外,在国外已经取得广泛的应用,也发展到了一个相对较高的水平。国内高职院校也在大力发展虚拟仿真实训教学,并取得了一定的进展,很多高职院校都建立了虚拟仿真实训室。一些社会资源也投入到虚拟仿真实训教学软件的开发之中,专门从事虚拟仿真教学系统开发的企业也应运而生。
目前,高职院校很多专业,如数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式[4]。国内陆续成立了一些开发虚拟仿真教学软件的公司,开发出一些仿真教学软件平台,如广州迪客信息科技有限公司为物流、市场营销和电子商务等专业提供了虚拟仿真实训教学软件。部分高职院校采购了虚拟仿真软件公司的产品,为学校虚拟仿真实践教学的发展注入了新的活力。
随着虚拟仿真实训技术的发展,实训教学内容、实训教学手段、实训教学设备也将发生新的变革,传统的校内、外实训基地模式也将向着校内、外实训基地与虚拟仿真实训相结合的实训模式方向发展。只有制订虚实结合、融人信息化要素的实训基地建设方案,才能符合职业教育教学技能实训规律,实现智能化实训教学的目的,使学生提早了解工厂、了解岗位、了解工作环境。虚拟仿真实训教学软件可以再现岗位、现场、作业过程,为职业教育课程改革提供了重要的支撑。
虚拟仿真教学的另一个重要功能是它能够满足学生自我测试学习成绩的客观需求[5],同时,教师也可以通过随机搜索达到即时考核的目的,随时监控学生的学习状态,分析学生在线学习能力,等等。这种形式各异、种类繁多和评价标准与社会接轨的考试考核,能够调动学生学习的自觉性,激发其学习热情。
三、虚拟仿真教学在市政工程专业教学中应用的可能性
伴随着国家示范性学校建设工作的展开,苏州建设交通高等职业技术学校在建筑工程技术专业中也与虚拟仿真教学软件开发公司合作开发了建筑工程虚拟仿真实训教学系统软件,该仿真教学系统以分部分项工程为基础,设计了22个较为典型的分项工程的施工工艺仿真操作,其内容包含地基与基础施工工艺仿真系统、砌体结构工程施工工艺仿真系统、混凝土结构工程施工工艺仿真系统、脚手架施工工艺仿真系统等,并且还在进一步的完善过程中。整个仿真教学系统以实际工程项目为主线,以施工任务为引领,突出技能训练;强调职场情景,全部在三维场景下进行,重视教学设计,不同的知识单元含有诸如教学资源、工程图纸、施工准备、规范及标准等多种情境和技能训练教学模块。
运用现代虚拟仿真技术,把工程现场情景化,创造了施工过程交互性的功能,能很好的解决当前土建类专业的传统教学难题。这种实训教学方式的应用只需学生在计算机中安装虚拟仿真软件,就可以把虚拟仿真教学延伸到教室、宿舍甚至家庭,随时随地运用虚拟仿真教学软件进行学习和探索,打破了时空的限制,具有灵活性。与实训基地教学相比,设备和资金投入少,更新、维护方便,无需完成实物教学中的许多重复性工作,缩短了学生完成工作任务的时间,针对存在的问题还可进行反复的操作训练,不用考虑设备的损坏和材料的消耗,极大地节约了教学成本,提高了学习效率。
高职市政工程技术专业与建筑工程技术专业存在很多共同点,比如职业岗位生产环境复杂、生产设备庞大昂贵且危险性大等。企业出于经济效益和安全考虑,不可能同意将课程的全部教学内容都安排在生产现场,学校也不可能将生产车间搬进课堂,工学结合问题较为突出。在高职市政工程技术专业实训教学环节中引入虚拟仿真技术,不仅能够降低教学成本,还能以其广泛的适用性、开放性等特点,丰富教学形式,优化教学效果,加快高素质技能型人才培养的速度和质量。另外,虚拟仿真实训教学技术的应用对于革新高职市政工程专业教学理念、推动高职市政工程专业实训教学改革、解决部分实训教学难题等方面都有非常重要的意义。无论作为一种教学技术,还是作为独立的教学媒介,虚拟仿真技术都是非常重要的教学手段,在市政工程专业中应用前景十分广阔,亟待进一步开发利用。
参考文献:
[1]王金岗,林磊.工学结合模式下虚拟仿真教学系统设计[J].职教论坛,2013,(13):26-29.
[2]李金国,杨林生,李云贵.虚拟现实技术应用于高职模具实训教学的有效性探究[J].职教论坛,2010,(3):69-71.
[3]杜一宁.虚拟实验的研究现状以及在教学中的意义[J].浙江海洋学院学报,2010,29(4):390-393.
[4]林徐润,段虎.虚拟仿真技术在高职实训教学中的应用[J].深圳信息职业技术学院学报,2012,6(2):21-24.
[5]吴勇.以信息化与虚拟仿真推动职业教育教学改革[J].广州城市职业学院学报,2011,5(4):22-25.
【关键词】虚拟;仿真
一、改革意义
仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。虚拟仿真教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境,让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象,很接近现实工作场景,有利于提高学生兴趣,使学生在短时间内进入相应情境,真实的体验在现实生活中进行操作的感觉,以达到更快掌握操作技能的目的,而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景,使学生掌握更多的操作技能。
机电类课程的教学,在传统的教学模式中,理论课与实验课是分离的,这就导致技能训练得不到及时的理论指导,而理论课也没有结合生产、生活实际,这样导致了学生的技能掌握不到位。随着教学改革的发展,出现了“项目教学”、“教、学、做”一体化等新型的教学模式,但在这些新的教学模式下采用的技能训练通常有两种:第一种是仅限于实验箱提供的几个固定实验,学生只需按图接好线、按实验指导书输入程序就可完成实验,学生动手机会少,不能真正地参与到学习活动中;第二种是通过制作一些实际的实验电路板或实物,然后在上面进行安装、试验和调试,大大提高了学生的动手能力,但是实际操作时要受到设备数量、品种等方面的限制,而且耗时大,占用课时太多,耗材的消耗量也很大,成本高。
虚拟仿真教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此应该将“项目教学”、“教、学、做”一体化和虚拟仿真教学的方法结合起来,充分发挥各自的优点,得到更好的教学效果。虚拟仿真教学很容易与其他先进的教学方法相结合,因此在机电类课程的教学中,将虚拟仿真教学与其他教学方法相结合有助于提高课程教学效果,而且成本低、效率高,使学生可以不受场地与设备的限制,掌握更多的技能,在机电类课程的教学中具有重要的意义。
二、具体改革的方法思路
本研究将在深度分析学生学习特点和企业真正需求的基础上,在建构主义学习理论和混合式学习理论的指导下,按照独立本科教育工学结合课程改革的基本要求,结合虚拟仿真教学设计的基本原则,借鉴信息化和项目教学设计方法,探索基于典型项目和工作任务的虚拟仿真教学模式,实现“教、学、做”一体化教学设计。
该模式由“项目导入”、“制定计划”、“实施计划”和“成果展示与评价”四个环节组成,其中虚拟仿真教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案:
(1)在“项目导入”环节,任课教师的活动包括三个内容:
① 借助虚拟实验平台,导入项目任务及目标、展示项目结果,让学生对项目有一个直观的认识,然后再布置具体的学习任务;
② 利用虚拟实验环境,让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以得到哪些知识以及达到什么样的水平;
③ 在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上,按照适合协作学习的分组办法对学生进行分组,安排具体的完成时间和成果的评价方式等。
(2)在“制定计划”环节,学生通过自主学习、小组协作学习等方式,对该项目的
任务目标进行分析,确定任务所涉及的各种要素,充分应用已掌握的前序知识,基于虚拟仿真实验平台进行决策,确定任务的实施步骤,为任务的实施做好充分的准备。
(3)在“实施计划”环节,学生在虚拟仿真实验平台上按照已制定好的计划逐步完
成项目任务。教师借助虚拟仿真实验平台对学生进行指导,实现教师和学生以及学生之间的交流。学生通过应用已学习的知识完成工作任务,进行知识的建构,形成职业岗位能力。
(4)在“展示与评价”环节,学生在虚拟仿真实验平台上展示自己的项目成果,然
后接受他人的评价和教师的反馈。同时,学生在汇报和听取同学汇报的过程中,通过对比自己与其他同学的成果,查找不足,反思其成败。
三、预期效果
将虚拟仿真教学与项目教学更加紧密的结合起来,更好的实现了“教、学、做”一体化,并且在显著改善教学条件、提高教学效果的同时减少了设备消耗,尤其是耗材的使用量,节省了教学经费的开支,而且克服了时间与空间上的限制,使学生更好地利用课余时间进行学习与实践,进一步提高了学风建设。
参考文献:
[1] 姜学智,李忠华. 国内外虚拟现实技术的研究现状.辽宁工程大学技术学报.2004,23(2):238-240.
Abstract: Decorative construction technology is the core of professional courses in decorative art design. It has rich content and strong practicality. The traditional teaching methods are limited by various conditions, students can not master the construction process and characteristics of decoration engineering. So the virtual simulation technology is applied to the teaching and practice of decoration construction technology. It effectively solves the deficiency of traditional teaching methods, improves the students' learning effectiveness and efficiency, cultivates the students' ability of innovation and practice and effectively guarantees the curriculum teaching quality of the decoration construction technology.
P键词:虚拟仿真;装饰施工技术;教学应用
Key words: virtual simulation;decoration construction technology;teaching application
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)13-0211-02
0 引言
近几年,虚拟仿真作为一种新型媒介,已广泛应用到各个领域。目前很多高职院校都在探索研究将虚拟仿真技术与实践教学有效的相结合,提高教学质量,国家教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中也提出在教学中要充分利用现代信息技术开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。虚拟仿真技术已在城市规划、机械工程、旅游等多个专业教学上开始应用于实践,并取得一定成效,但在建筑装饰施工技术教学中的应用还在初级的探索阶段。本文以装饰艺术设计专业为研究对象,将传统教学与虚拟仿真教学相融合,以解决《装饰施工技术》课程施工工艺理论教学枯燥、校内实训室设备更新慢,校外实训基地受工期影响、存在安全隐患等问题,以此提高该专业教育教学现代化、信息化水平,从而培养全面发展的高素质技能型人才。
1 《装饰施工技术》课程教学的现状
高职院校装饰艺术设计专业开始的《装饰施工技术》课程,多采用传统的课堂理论教学和到校外实训基地参观相结合的教学模式,但这种教学模式因理论教学单一化、外出参观存在危险性、交通安全因素等限制,并不能产生良好的教学效果,其主要表现在以下几个方面:
1.1 学生兴趣难以持久
《装饰施工技术》课程是一门实践性非常强的课程,具有涉及面广、知识更新快的特点,但教师往往采用传统教学模式,如对照施工图、节点详图进行讲解,而学生缺少对图纸的理解能力和对三维空间想象能力,导致学生很难理解现场施工的全过程,学习起来难度较大,久而久之对本门课失去了学习兴趣。
1.2 实践课程安排不方便
教师授课一般按教学大纲制定的进度完成,校外实训场地施工进程和教学时间相冲突,常常出现工期和上课时间无法同步的情况。装饰施工工艺流程讲究完整性和连续性,学生没有足够的时间到施工现场将整个施工流程完整学习,只能根据教学进度的安排接受片段学习,无法感受施工全过程,对施工工艺还停留在了解层面。其次,校外实训场地接待学生观摩人数非要有限,如家装工程现场场地较小,没有办法接待50人次的教学班,而且施工现场存在不定的完全隐患,学生工程现场经验不足和安全意识的相对薄弱,出于学生安全考虑,很多工程项目负责人不愿意接待学生观摩学习。
1.3 实训室建设要求较高
现在目前高职院校都大投入的建设校内实训室,装饰艺术设计专业多建立材料实训室和构造实训室,对于施工实训室的建立多是购买一些常用装饰施工机具和设备,但由于建筑材料日新月异,装饰机具和设备也要随着更新淘汰,学校投入经费有限,校内实训室设备往往跟不上技术发展,使校内实训室不能发挥很好的作用。
关键词:虚拟仿真技术;机械工程;实验教学;应用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089
操作实践课属于众多高校理工科类专业中非常重要的学科组成内容,而且顺应社会发展对人才的需求,我国当前大部分高等院校基本上都建立了专业的工科类操作实验室,让学生在学习中能具备实践动手操作的便利条件。传统的机械工程实验教学中,很多实验涉及到使用仪器设备的情况比较多,这就使得实验难度更大。再加之不少仪器设备价格不菲,体积结构也不方便学生进行实验操作。所以过去通常都是通过教材理论知识进行按部就班地操作,这就无法充分调动学生进行自主操作的积极性。再加上还有很多高校因为资金投入有限,很多实验室中旧的器材设备出现机能老化,无法满足当前机械工程实验教学发展的需求。因此,充分将这种虚拟仿真技术积极应用于机械工程的实验教学过程中,可很大程度上来对目前教学过程存在的问题和不足予以改善和优化,并提升这门课的教学效率。
1 机械工程实验教学的现状与问题
机械工程实践教学的工程主要侧重于实践性操作能力的培养,让学生在操作中提升动手实践能力。近年来,随着高校扩展,大学生数量在不断增多,而实验室和相关实验设备开始供不应求的问题成为影响和制约机械工程实验教学的重要因素,这些导致学生在机械工程的学习中并没有太多能切身实践操作的机会,这也就使得学生无法将所学习和理解的理论知识真正运用到实践中,影响学生实际的动手操作能力,同时使得学生所学习的理论知识无法在实验中得到验证,在很大程度上会降低学生学习这门专业的积极主动性。另外,因为机械工程实验教学离不开对机械的使用,而很多学校考虑到机械有潜在的危险性,为了确保学生的人身安全,进而通过有关机械工程的讲座、参观来替代实践教学。但这些形式的替代无法起到与实验操作教学相同的效果,也无法有效提升学生的动手操作能力,也就因而使得学生对知识的理解和掌握只是停留在理论层面,不利于这门专业的全面透彻化的学习。因此,当前提高我国高校机械工程实践教学的教学设备和教学质量十分迫切和需要。
2 有关虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用
2.1 关于数控加工技术的仿真实验
数控加工技术,是我国当前国民经济发展中现代化制造业的核心技术,现代化数控加工技术的广泛应用,有效为我国现代机械制造业发展奠定了坚实的基础,这种数控加工技术,充分集结了微电子技术、机械加工技术这两种技术,而且也预示着我国机械工程的发展前景。在当前的各大高校专业中,机械制造级自动化成为非常热门的专业之一。在具体教学过程中,学习本专业的教学与培训操作中最为主要的内容即是数控机床。但由于数控机床的价格十分昂贵,而且设备单一的同时还有一定的复杂性,因此无法满足每一个学生的实验操作的需求,在实验教学中只可允许少部分学生来进行实践操作,还有一部分只能在旁观看和辅助,这就使得教学方法产生了一定的局限性。但如果在机械工程的实验教学中,通过引入虚拟仿真技术的应用,那么通过对数控机床操作的详细步骤与过程进行模拟,则就能为工程实验专业的学生提供学习环境和有利的条件,去实际感受和体验机床的加工环境及加工流程,并因此而形成系统化的知识构架,提高学习效率。
2.2 有关带传动性能的测试实验
在机械传动的过程中应用比较广泛的是带传动,通过带传动的应用,来完成机械工程实验教学的基础性实验课程的教学工作。带传动性能的测试实验则指的是通过引导学生对带传动的过程予以观察和分析,尤其是注意观察其是否有打滑现象和弹性滑动的状况,再对其承载能力的大小进行分析,并结合所观察和分析所得的相关数据来描绘带传动弹性滑动图和传动效率图形。但是,若应用到虚拟仿真技术来做带传动性能的测试实验,那么就省去了电动机、发电机、传感器以及光电测速装置等的应用。这是由于虚拟仿真技术的实验硬件设施是由计算机辅助完成的,而且是利用Lab VIEW 软件设计带传动性能测试系统。
2.3 有关虚拟现实系统的应用
虚拟仿真技术是对各种大型复杂机械装备的原理演示、故障诊断、功能仿真,同时也是对复杂且精密零件的工艺验证、复杂综合控制的模拟分析,并有效为大型复杂机械装备操作培训提供了更加新型现代化的方法,解决和完善了大型复杂机械装备物理实验存在的漏洞和不足。虚拟仿真技术的实验教学系统,可充分为高校学生开设面向全断面掘进机、冶金成套设备等大型复杂机械装备的虚拟样机设计与开发、虚拟装配与功能仿真等虚拟实验与虚拟实践训练课程。
2.4 有关减速器装备实验
在机械工程的实验教学中,常常涉及到对减速器的应用,因此,在机械工程设计的实验课中,最根本的课程最必不可少的实验即是减速器实验。在过去机械工程实验的减速器实验教学过程中,老师基本上是通过把一个真的减速器带到课堂,并通过对其进行逐一拆卸安装,以此来让学生了解和掌握其内部结构、功能以及工作原理,但这样会带来巨大的资金消耗,而且实验缺乏稳定性。但此时如果在减速器装备的实验中应用虚拟仿真技术,即可实现把对实物的拆装过程换做操作软件,来对其进行仿真和修形,从而达到其实验教学效果,并不断提升学生对这门课程的学习水平和质量。
3 结语
综上所述,通过把虚拟仿真这种技术有效应用到机械工程实验教学中,可对过去传统仪器设备的缺陷和不足予以改善和优化,满足了实验教W改革的发展需求,提升了机械工程实验教学水平和质量。
参考文献:
1 环境工程学的特点及传统教学中存在的问题
随着环境控制技术迅速发展,污染控制工程理论和实践的知识量也越来越多,知识点的更新速度也越来越快。我国各理工科院校的环境科学专业基本都开设有环境工程学课程,但纵观课程的教学现状,存在诸多不尽如人意的地方。
1.1 教学内容多且广泛
环境工程学包含废水污染控制、大气污染控制、固体废物处理以及噪声控制等,内容多而杂,容易造成学生对知识的掌握广而不深,学而不精。对应的专业教材知识更新慢;理论课程课时过多,实践课程课时少,专业技能训练难以保证[1]。
1.2 实习实训教学效果差
环境工程课程实习实训都是集中将学生带到某个与专业相关的单位比如污水处理厂,学生只能参观某些处理单元,不得随便操作任何设备、仪器,对于如何控制管理水处理工艺的运行、如何解决运行问题等,仍然得不到学习和锻炼。实习实训教学现场通常比较嘈杂,学生对参观的内容往往是“走马观花”,不能达到实习实训的目的。
1.3 实验项目偏少且单一
环境工程实验作为环境工程学理论课程的后续实验课程,该课程不仅能加深、巩固学生对环境工程基本理论的理解,同时还可增强分析问题和进行科学实验的独立工作能力;有利于掌握有关环境工程实验研究方法和实验技巧,培养整理、分析数据能力,提高环境工艺、工程方面的科研思维能力和创新意识。但是目前环境工程实验教学仅限于几个固定实验,比如:活性污泥实验、大气除尘演示实验、氧传递系数测定实验等,实验项目偏少。教学方式大多是在教师讲解之后,学生“依样画葫芦”进行实验,学生对实验目的和步骤理解得不够透彻,在整个实验过程中处于一种被动的地位。另外,学生对实验设备缺乏感性认识,即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍,仍不得要领,甚至不能正确地操作设备。另外,某些实验项目受到设备数量、品种、成本等方面的限制而无法开展。
2 虚拟仿真技术在环境工程学理论及实验教学中的应用
虚拟仿真教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境,让学生在模拟的情境下进行探究和学习。随着科学技术的迅猛发展,虚拟仿真技术越来越广泛地被应用于各领域的专业教学,如自动化[2]、水电机组监测与故障诊断等[3]。虚拟仿真教学可以根据教学的实际需要和效果,对教学内容进行动态的组织和修改,具有很强的针对性和互动性,能够充分发挥学生的主动思维[4]。
2.1 虚拟仿真技术水污染控制的运用
虚拟仿真技术教学可以提升学生对城市生活废水、工业废水处理系统的认识,提高教学效果。在仿真系统中,学生按照时间操作规程的要求对各个工艺参数进行调整,最终确定处理后的废水与污泥能否与实际设计的标准要求相符[5]。学生可根据提示熟悉虚拟水厂构筑物分布和水厂概况,查看主要动力设备的知识点,了解水厂主要动设备能耗和药剂成本,了解污水处理厂的相关工作规定和安全章程等。比如:虚拟仿真水厂包含巡检项目和事故预案工况等,分别是正常工况巡检、出水总氮超标、出水总磷超标、出水COD超标、反应池曝气量调节、初沉池排泥撇渣、内回流的调节、SVI调节,从而掌握污水处理厂常见事故的应急处理预案和解决措施。
2.2 虚拟仿真技术在大气污染控制的运用
关键词:数字电子技术实验 虚拟仿真 改革与实践
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)10(b)-0082-02
数字电子技术是笔者学校精品课程,目前正在进行网络资源共享课的建设,同时它也是理工科电气工程及其自动化、电气自动化技术、机械设计制造及其制动化、物联网工程、应用物理学和计算机科学与技术等专业的专业基础课。该课程不仅具有自身的理论体系而且实践性非常强。该课程主要的内容是解决数字电子电路相关理论的入门,学生能够在掌握基本理论的同时进行简单的设计,掌握分析和设计的基本方法和基本技能,为后学专业课的学习打下良好的基础。
以往的数电实验教学基本上是硬件实验室内部操作。学生在学习完理论课后,在实验课上直接通过实验台进行验证性操作或者简单设计再通过实验箱搭建电路,这样的操作设计性比较差,很多知识的掌握达不到加强巩固的效果。如果有一个好的实验平台能够让学生对所学的内容进行及时的验证,教学效果会大幅度地提高。对一些兴趣比较高、学有余力的学生还可以针对实际问题设计一些电路,然后在平台上练习,从而发现问题解决问题。去年该校购置了虚拟仿真平台,但是由于网络不稳定、平台的操作不熟练等因素影响,目前数电实验目前还停留在实验箱的阶段,虽然经过一定的改革增加了面包板,学生的动手能力有一定的提高。但因有许多问题出现,如初学者对原理掌握不牢固、理论知识跟不上实验内容效果不佳、教学评价和实验考核手段比较单一、设备的故障频发、设备升级不方便等诸多因素严重影响教学,也限制了学生的创造力和学习的主观能动性。
1 数字电子实验教学改革的意义
数字电子技术工程性和实践性极强,相应实验课程的开设,不仅可以帮助学生理解和掌握该课程的基本内容,还可以提高学生的动手能力,培养学生的创新思维。利用网络技术、计算机技术与虚拟仿真技术在计算机上构建一个虚拟实验室环境,提供可操作虚拟实验仪器,使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验,同时还提供网络实验教学的一体化管理功能[1]。该校在电类专业中开展了部分仿真课程的公共选修课和专业选修课,已经购置了仿真平台,以及计算机机房等硬件设备,对于数电实验的仿真有一定的基础。但是实践教学内容和人才培养模式还有一定的差距,而且并不互相兼容,需要系统的虚拟仿真实验机制来提高实验教学和管理的有效性和可行性。
采用虚拟仿真的数字电子技术实验的开设不仅可以弥补传统硬件实验的不足,提高学生学习的兴趣、动手能力的培养及综合素质的提升,而且具有以下几点优势。
(1)解决了传统实验资金不足或不能及时到位的现象。虚拟仿真不像硬件实验室那样需要比较高额的维护费用,而且维护起来不受时间和地点的限制,利于实验教学的管理。
(2)通过综合实验群,实现综合利用资源。数电实验涉及到信号的产生,数字电路的实现,可将虚拟软件平台和EDA实验室及信号与系统实验室等多个实验平台构建,共同完成综合性和设计性实验的仿真及操作。
(3)互动性较强。网络化实验室虚拟操作可以实现生与生、生与师、师与师之间的远程互动与交流。老师可以有效地对学生进行实验指导、监督和考核,学生通过交流很快地掌握实验内容,有效地进行实验操作。
(4)提升学生自主学习的能力。学生可以根据自身条件,除了完成老师交代的内容之外,设计自己喜欢的实验环境和实验模式,自我设计与创造,提高自我学习的能力、锻炼动手能力和设计能力。
(5)与科技发展同步,保证实验的先进性与前瞻性。及时有效地对虚拟软件进行更新,与时俱进地采用新的方法授课,引入新的实验内容,提高学生开展探索性、研究性、创新创意性实验。
2 虚拟仿真数字电子技术实验改革与实践的举措
为了培养中国特色应用技术型人才,教学中必须加强学生的技术理论、注重技术应用、突出实践教学,而加强实践性教学环节建设正是整个教学过程的一个基础。
2.1 改革教学过程
通过学习其他院校实验教学模式,根据当前信息网络技术发展特点,参考其教学经验与做法,对该课程的教学过程加以调整。针对不同的专业选用不同的教材,精选教学内容、精炼讲课题材。
2.2 完善教学大纲,实现人才培养目标,适应人才培养模式
通过课题组成员授课经验及学习研究的结果,商讨完善教学大纲,制定比较合理的实验教学考核机制,实现人才培养目标。
2.3 改革实践教学内容和方法
通过引入现代化的教学手段,推进实验教学方法和手段的提高及改革。构建以网络为载体的教学平台,借助一些虚拟软件实现虚实结合的实践教学方法。通过已有的虚拟仿真实验平台结合原有的硬件设备进行数字电子技术实验教学,提高了设备的利用率,降低了实验成本,提高了实验授课效果。通过改革实验教学内容,优化验证性实验,加强综合性、设计性和创新性实验,注重学生创新精神和实践能力的培养。
教学内容采用虚实结合的授课方式,突出实验多元化、层次化和系统性。具体实验内容由数制和码制、基本门电路的测试、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲的产生与整形、ADC和DAC、半导体存储器和可编程逻辑器件等构成。[1]通过虚拟实验电路的搭建,使学生对实际电路具有比较直观的认识,培养学生解决实际问题的能力。
2.4 建O综合实验团队
通过教师或学生自发组织相关协会构建综合实验团队,定期进行数字电子技术实践理论知识的讲授和电子线路的设计。形式可以多样化、多元化,如讲座、授课、竞赛和观摩等。
2.5 构建虚拟实验室,实现开放式教学
利用虚拟仿真实验教学平台、计算机网络和数字电子技术硬件实验室共同构建虚拟数字电子技术实验室,实现一个互联网上的虚拟实验环境。虚拟仿真实验教学平台主要包括实验教学管理、实验教学务管理、实验前理论知识学习、实验过程智能指导、实验结果自动批改、互动交流通知、实验教学效果评估和实验教学资源管理等9个模块,实现开放式虚拟仿真实验教学管理和共享。该平台不仅可以实现数字电子技术的实验操作,还可以扩展到课程设计和课程实训环节的教学。
利用网络建立关于数字电子技术实验为主题的论坛,以促进不同用户间的信息交流,了解最前沿的数字电子技术实验,开拓视野[3]。
2.6 构建综合实验群
打破课程界限,实行多门实验交叉汇合,建立综合实验群。数字电子技术是一门逻辑性非常强的课程,逻辑变量的产生、传输和处理过程要求比较严谨,具有工程性和实践性两大特点。将已有的数电实验室、通信实验室、虚拟仿真平台和EDA、信号与系统等多个实验平台构建一个适用于工科专业的电类虚拟实验综合实验群,共同来完成综合性、设计性实验的操作,提高学生学习兴趣,促进教学效果的提高。
2.7 改革实验教材
针对该校转型发展的目标,该院在人才培养模式上也应有所变化,要促进电类学生知识、能力、素质的平衡协调发展,提高学生的工程实践能力和创新意识。结合实际情况改革实验教材。这样既能提高学生的创新意识,也能培养其解决实际工程问题的能力。
2.8 改革考评机制
过去的数字电子技术实验都是平时成绩加期末抽取实验操作一次性考核的方式进行。通过虚拟仿真后的试验考核方式采用考勤成绩、平时操作成绩、提交作业成绩、创新成绩综合考评。同时建立学评学、师评学、学评师的考核机制,共同进步,共同促进教学质量的提高。
3 结语
坚持“育人为本”“以生为本”的基本教育理念,培养应用技术型人才是我们的最终目标。通过实践证明,对已有的实验室及其设备进行合理整合,构建综合实验群,不仅可以实现数字电子技术综合实验和设计实验的有效进行,也可以实现其他实验的有效进行。
通过丰富的仿真实验、实训软件培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生设计和创新的能力;整合已有硬件资源和虚拟网络结合的方式使学生对实际电路有比较直观的认识,既提高了现有设备的利用率,降低了实验成本,又提高了实践教学的效果;最终促进学生“善学习、善实践、善应用”的专业素养和实践创新能力的培养。
参考文献
[1] 周伟英.基于虚拟实践平台的“数字电子技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育CEPE,2010(34):148.
[2] 刘炳灿.国家重点实验室建设的回顾和展望[J].中国高校科技与产业化,2005(11):28-31.
[3] 黄琳,丁宏刚.加强大型仪器设备资源共享平台建设 促进国家重点实验室对外开放[J].实验室研究与探索,2006,25(8):1002-1004.
[4] 姜兆纯.浅谈高校实验室设备管理人员的素养[J].中国现代教育装备,2006(4):29-30.
化学实验“绿色化”,目的是把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改变为“从源头上消除污染”,核心是“杜绝污染源”。随着人们环保意识的提高及环保各项工作的深入,教学实验的环保问题将被人们重视。同时,结合化学实验自身的特点,化学实验教学实现“绿色化”不仅非常必要,而且现实可行。
随着计算机信息技术的高度发展,我们的中学化学实验教学已经迎来了改革的春风,中学化学虚拟仿真实验思想怦然诞生了。中学化学虚拟仿真实验就是利用计算机编程工具模仿真实的实验环境编写的软件,借助计算机营造一个虚拟的实验环境,使实验接近或优于真实的实验环境,实验者可借助操作计算机虚拟实验系统完成各种预定的实验项目。
事实上,计算机模拟仿真化学实验是化学实验摆脱实物教育的一场革命,它的产生和发展,不仅是教育方法、教育手段、教育技巧的更新,而且对保护自然资源、缓解化学实验对环境的污染都具有深远的意义。利用模拟仿真对实验过程和实验仪器进行剖视及仿真,对有毒物质出现的实验进行模拟,避免有毒物质危害师生身体的健康。常规的、传统的化学实验不可避免的消耗许多药品和大量的水资源,尤其对于那些要使用昂贵试剂药品的、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒有害试剂(如氢气、苯、苯酚、砷化物、重金属等)的实验,运用计算机多媒体系统进行仿真实验显得尤为重要。这样,利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真,用文字、声音、图像、动画的效果让学生在计算机屏幕上做实验,既让学生学会了实验方式,领会了化学原理,实现了化学教学与现代信息技术的整合,又节省了资源、保护了环境,使我们的化学实验变成“绿色化”的实验。
那么,我们应该怎样来构建这种“绿色化”的实验教学呢?这一课题正是我们亟待解决的问题。目前,我们正在着手研讨这一问题,现已形成以下几条研究思路。
思路一:建立新课标背景下的课堂实验教学设计模型
为了实现新课标提出的化学实验教学目标,贯彻绿色化学的教学思想,我们创立了下面化学课堂实验教学设计(初始)模型。
确定实验课题及类型――展示用品及仪器――实验指导――实验过程――总结――撰写实验报告
说明:实验课题即实验内容,实验类型即教师演示实验或学生动手实验;用品即实验使用的试剂和药品,仪器即实验所要用到的器具;实验指导即实验前有哪些准备工作和哪些注意事项;实验过程即实验操作流程;总结即实验过程的注意事项与实验现象;实验报告即对实验的总体汇报。
思路二:建立演示实验课件平台
演示实验是老师为了说明某一化学反应过程或现象而做的实验。这样的实验比较多,我们可以在校园网上建立演示实验课件平台,把老师们设计好的演示实验课件收集其中,老师上课时可以任意选用。
思路三:建立学生实验课件平台