一、傳統(tǒng)大學(xué)數(shù)學(xué)實驗教學(xué)存在的主要問題
1、實驗室建設(shè)需要中學(xué)區(qū)大量資金投入。 傳統(tǒng)的實驗教學(xué)需要訂購大量的實驗設(shè)備，并且需要定期更新。 現(xiàn)有的實驗項目固定，這些矛盾限制了實驗室的發(fā)展，難以滿足中學(xué)生與時俱進(jìn)的學(xué)習(xí)要求。 2.傳統(tǒng)實驗受到課堂時間和空間的阻礙。 傳統(tǒng)實驗教學(xué)受選課時間和宿舍空間的阻礙，導(dǎo)致理論教學(xué)與實驗教學(xué)內(nèi)容在時間上不同步，理論與實驗不能同時相互印證，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。 3.未能有效評估化學(xué)實驗的表現(xiàn)。 由于空間和時間的限制，化學(xué)實驗考試未能有效進(jìn)行。 實驗結(jié)果的評價往往是一種單純的方法，或者僅僅依靠實驗報告來評價結(jié)果，不能全面、客觀地對中學(xué)生在實驗中的整體表現(xiàn)進(jìn)行評分，也很難客觀地反映實際情況。化學(xué)實驗教學(xué)效果。 4、班主任指導(dǎo)不到位。 在有限的時間內(nèi)指導(dǎo)大量的中學(xué)生是當(dāng)今大學(xué)化學(xué)實驗的一個普遍問題。 這種情況很容易導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)無法實現(xiàn)，需要大量教學(xué)學(xué)時的高難度實驗無法進(jìn)行。 為了解決傳統(tǒng)實驗中的一系列問題，高校有必要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化的實驗數(shù)據(jù)庫，管理實驗室和中學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)信息，并借助模擬實驗進(jìn)行教學(xué)改革。技術(shù)，并對教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評估。 采用數(shù)字化管理來規(guī)范管理、提高效率、創(chuàng)新和提高教學(xué)質(zhì)量和實驗室管理。
1.解決傳統(tǒng)實驗中時間和空間的限制。 虛擬實驗通常只需要在筆記本電腦上安裝開發(fā)的軟件來模擬不同的實驗，這樣高校就可以利用現(xiàn)成的估算機(jī)房來完成實驗教學(xué)，甚至只用一臺連接網(wǎng)絡(luò)的筆記本電腦就可以完成在實驗學(xué)習(xí)過程中，中學(xué)生可以靈活地根據(jù)自己的時間，多次預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)化學(xué)實驗，更好地完成實驗學(xué)習(xí)過程。 2、虛擬實驗讓中學(xué)生看到現(xiàn)象之外的真相。 在虛擬實驗中，虛擬系統(tǒng)不僅可以展示現(xiàn)實中的實驗療效，還可以展示傳統(tǒng)實驗中看不到的“現(xiàn)象”。 如在普朗克常數(shù)實驗中實現(xiàn)光子，在光學(xué)實驗中展示光路，在熱實驗中展示電磁場等等。 3、可以完成一些傳統(tǒng)實驗無法運(yùn)行的實驗。 由于一些化學(xué)實驗中的物質(zhì)具有毒性或放射性，在傳統(tǒng)實驗中很難進(jìn)行。 比如一些核化學(xué)方向的實驗，一些危險的高功率激光實驗等等，都可以通過虛擬實驗來完成。 4、提高中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 對于一些傳統(tǒng)的復(fù)雜實驗，中學(xué)生在實驗過程中往往會膽怯，擔(dān)心儀器會被損壞，感覺無從下手。 但虛擬實驗可以隨意操縱和破壞，中學(xué)生可以放開四肢，有利于培養(yǎng)中學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。
3、虛擬仿真實驗室建設(shè)
虛擬仿真實驗室的建設(shè)面向全體理工科學(xué)生，以提高中學(xué)生理論聯(lián)系實際的思維方法和實踐能力為目標(biāo)。 通過優(yōu)質(zhì)虛擬實驗教學(xué)資源建設(shè)、共享平臺建設(shè)、虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗的結(jié)合與互補(bǔ)，創(chuàng)建有效的教學(xué)模式，打造虛擬現(xiàn)實相結(jié)合的高水平實驗教學(xué)團(tuán)隊。 這次改革不是為了開一個“小灶”，而是為了提升廣大中學(xué)生的化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量。 1、通過中學(xué)與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)大學(xué)物理虛擬仿真實驗室，不斷豐富數(shù)學(xué)模擬實驗教學(xué)資源。 2、搭建公共平臺，將虛擬仿真實驗資源有效運(yùn)用到預(yù)習(xí)、實驗、復(fù)習(xí)、考試等各個教學(xué)環(huán)節(jié)。 3.構(gòu)建虛實結(jié)合的教學(xué)機(jī)制，建設(shè)高水平實驗教學(xué)師資隊伍，鼓勵班主任探索研究實驗教學(xué)方法和模式，充分發(fā)揮虛擬仿真實驗在教學(xué)改革中的作用。 4、建設(shè)虛擬仿真實驗中心教學(xué)信息管理系統(tǒng)，確保虛擬仿真實驗在教學(xué)過程中發(fā)揮作用并穩(wěn)定運(yùn)行。
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