1 化學實驗課程教學現狀
1)缺乏教學手段。 實驗前,班主任通過灌輸式教學方式向中學生介紹實驗內容。 中學生只需做筆記,寫下操作步驟和預期結果,就算完成了教學任務。 實驗中,導師通常會提前布置好實驗設備,中學生只需按照書中介紹的方法和步驟進行操作即可。 只要結果與書上描述一致,實驗就完成了,不需要完全理解實驗過程和實驗現象。 。 長此以往,中學生只會被動接受班主任的指令,不利于中學生素養和能力的培養。
2)對實驗持悲觀態度。 由于高校化學實驗教學缺乏新理念,中學生片面地認為做不做實驗并不重要,只要知道結果就可以了。 這些學習態度造成了中學生實驗教學逃課、遲到的現象。 對實驗的悲觀態度也造成中學生不認真觀察實驗現象,不認真思考實驗中的問題,不積極創新和改進實驗方法。
3)客觀條件的限制影響實驗教學效果的客觀條件包括兩個方面:一是實驗儀器遭到破壞,實驗場所短缺,實驗經費短缺,導致許多實驗被取消;二是實驗教學經費不足。 二是課堂時間有限。 因此,中學生需要熟悉各種實驗儀器并進行實驗操作。 很難有時間去分析和思考實驗現象,這也影響了實驗課程的教學效果。
隨著圖形學、網絡通信、面向對象建模等相關技術的發展,計算機輔助教學(CAI)越來越受到人們的重視。 為了提高學院化學實驗教學質量,調動中學生做實驗的積極性,我們在學院化學實驗教學中引入計算機仿真技術,并借助計算機模擬實驗平臺設計了仿真實驗平臺。相關軟件。 利用這個平臺,中學生可以真實地完成學院化學實驗課上的各種實驗。 仿真實驗平臺的引入是對傳統實驗教學的有效補充。 該平臺有以下兩個優點:1)班主任可以提前將實驗要求、目的、步驟的相關知識放在模擬實驗平臺上,提前告知中學生實驗設備、注意事項、預期實驗結果等。讓中學生對整個實驗過程有一個直觀的了解。 通過模擬實驗平臺,中學生可以重復進行一定的虛擬化學實驗,大大提高了實驗教學的效率。 2)中學生可以方便地查閱學院化學實驗的相關內容,并能長期理解相關實驗項目。 虛擬仿真技術的引入克服了傳統實驗教學的弊端。 中學生在模擬實驗平臺上的錯誤操作不會導致虛擬實驗設備的破壞,也不會造成中學生的人身傷害。 這樣不僅杜絕了真實實驗中的安全隱患,而且實現了實驗設備的零消耗,節省了實驗設備。 成本。 目前,國外很多高校都在研發模擬實驗平臺,因為各個院校的實際情況和學生結構不同,模擬實驗平臺也不會完全相同。 根據我校的實際教學情況大學物理仿真實驗實驗報告,我們有必要開發適合我校的模擬實驗平臺,以進一步提高學院化學實驗的教學質量。
3 基于B/S結構的仿真實驗平臺設計
3.1 總體結構
根據班主任和中學生提出的教學建議,設計了適合我校的大學化學模擬實驗平臺,并在模擬實驗平臺上設置了中學生、教師和管理人員三種角色。 中學生可以通過用戶名和密碼進入本系統的中學生模塊。 中學生模塊包括實驗前、實驗和實驗后三部分。 預實驗部分,中學生通過預習掌握實驗儀器的使用,進一步了解虛擬實驗,并為下一步虛擬實驗制定計劃; 實驗部分,班主任組織中學生在規定時間內完成虛擬實驗; 實驗后部分,中學生分析實驗結果和現象,并填寫實驗報告。 班主任可以通過工號和密碼進入本系統的班主任模塊。 班主任模塊包括教學信息子模塊、實驗數據子模塊、實驗結果管理子模塊和虛擬實驗管理子模塊。 教學信息子模塊主要用于教學信息,其作用是提醒中學生學習相關教學內容; 實驗教材殼模塊主要用于發布學院化學實驗的教學大綱、相關講義和注意事項,中學生只能查閱班主任的實驗數據; 實驗結果管理子模塊主要用于教師對中學生的實驗結果、實驗經驗和實驗結果進行評價; 虛擬實驗管理子模塊是該平臺的重要組成部分,也是我們設計仿真實驗平臺的重要組成部分。 內容上,通過虛擬實驗管理子模塊,班主任可以設置并制作虛擬實驗項目。 管理員可以設置實驗人員的權限、限制實驗人員的數量、管理新聞公告模塊和互動交流模塊,更好地服務中學師生。
3.2 模擬實驗平臺中實驗項目的準備
為了保證中學生做好模擬實驗,班主任需要制作模擬實驗項目,所需的實驗材料主要從以下三個方面獲取。
1)模擬實驗平臺中的“實驗儀器”應與實際實驗儀器一致。 通過攝像頭獲取這個“實驗儀器”的圖像,然后通過計算機軟件進行處理,就可以成為模擬實驗平臺中的“實驗儀器”。 例如,通過軟件對仿真實驗平臺中的滑動變阻器進行處理大學物理仿真實驗實驗報告,得到動態滑動板和靜態背景。
2)為了實現仿真實驗學生與平臺的交互,我們降低了動態裝置的響應。 例如,在FLASH環境下,我們減少了滑動變阻器滑塊的左右連接操作,在連接過程中設置不同位置對應的電阻值。
3)通過3DMax軟件可以獲得實驗設備的三維圖像,這些圖像可以顯示設備的內部結構,更好地滿足化學實驗教學的需要。 目前,還有很多制作模擬實驗項目的軟件。 除了上述軟件之外,我們還利用各種技術手段建立了模擬實驗項目的場景,保證了實驗項目可以在平時的網頁中正常運行,滿足中學生的課外學習需求。
3.3 仿真實驗平臺特點
在實際教學過程中,我們將模擬實驗平臺安裝在網絡服務器上。 由于該平臺采用B/S結構,對客戶端軟硬件要求較低。 中學生和班主任可以通過網絡瀏覽器訪問模擬實驗平臺。 事實上,在大學化學實驗教學中引入模擬實驗平臺有很多優點,但它只是對化學實驗教學的有效補充。 眾所周知,化學中的很多規律和推論都來自于實驗,而實驗結果會因為環境等因素的影響而不會完全相同,這在模擬實驗平臺上是很難實現的。 在真實的實驗環境中,中學生可以操作實驗儀器,觀察實驗現象,這與在模擬實驗平臺上連接鍵盤、觀看圖片有很大不同。 因此,模擬實驗平臺可以幫助中學生課后準備實驗、備考,甚至完成虛擬實驗,但不能取代真實實驗。
4。結論
在分析學院化學實驗教學現狀的基礎上,設計了模擬實驗平臺,不僅增加了設備的購置成本,而且提高了學院化學實驗的教學質量。 仿真實驗平臺為中學生提供虛擬的實驗環境,不受時間、地點的阻礙。 中學生只要能上網,就可以通過人機交互界面學習化學實驗的相關內容,完成模擬實驗。 這對于提高中學生的學習興趣、培養中學生的創新精神和實踐能力大有裨益。