·66·科技論壇探討學院數學仿真實驗教學的利與弊王艷文’王海英。(1、新鄉醫大學生物醫學工程大學，河北任丘2、河南師范學院數學與電子工程大學，河北保定)摘要：本文從事物的兩面性出發，探討了學院數學仿真實驗教學的優越性及局限性，指出了實物實驗教學和仿真實驗教學的有效統一，并為未來仿真實驗的開發設計提供了建設性的思路。關鍵詞：仿真實驗；優越性；局限性；實驗教學變革隨著計算機網路技術和軟件開發技術的發展，學院數學仿真實驗應運而生。所謂數學仿真實驗，就是通過計算機來仿真或模擬現實中的化學實驗環境【1J。計算機仿真化學實驗教學營造出一種仿真的實驗環境氣氛，可以逼真地模擬出中學生進行實驗操作的整個過程。因為仿真實驗自身具備了傳統的實物儀器操作實驗(以下簡稱“實物實驗”)所不可比擬的優勢，因而越來越多地遭到各大高校的推崇及廣大中學生的偏愛。辨證唯心主義覺得，任何事物都具有兩面性。本文從事物的兩面性出發，闡述了仿真實驗的利與弊，有助于全面認識仿真實驗的地位和作用，對順利施行學院化學實驗教學變革是大有益處的。1學院數學仿真實驗的優越性1．1投資較少，占用場地小，相對靈活隨著高等高校招生規模的擴大，人均儀器設備占有量減少及教育資源顯著不足的矛盾日漸突出。
降低實驗儀器及實驗場地無疑要加強資金的投入，減小了各院校的經濟壓力。仿真實驗相對來說投資及后續追加投資都較少，且占用場地較小，較之實物實驗相對靈活，以便實驗課的安排與調整。1．2不受外部誘因的影響，安全性高實物儀器在常年使用后因為元元件等的銹蝕老化等引起了測量偏差偏大，確切度及精確度升高，修理及校正的次數和投入都要減小，且儀器的運行受外部誘因(如氣溫、濕度、氣壓、光照等)的影響較大，自身穩定性增加。仿真實驗則不受上述外部誘因的影響，實驗在程序設計者預先設定的理想狀況下進行，可得到較好的實驗效果物理虛擬仿真實驗室優缺點，避開了實物儀器因操作不當或失誤導致實驗失敗給中學生帶來的磨難感。且投入資金借助周期較長，軟硬件的維護費用也較低。仿真實驗具有很高的安全性，完全杜絕了實驗自身危險性(如放射、輻射、激光、強磁場等)及實驗出現意外(爆燃、爆裂、泄漏、觸電等)給人帶來的傷害。相比實物實驗中實驗品的消耗及形成的實驗垃圾物理虛擬仿真實驗室優缺點，仿真實驗真堪稱是“綠色環保”實驗。1．3借助網路平臺，搭建虛擬實驗室互聯網技術的急速發展為網路教學提供了可靠的技術保障，大學數學仿真實驗可以挺好地借助校園網這一網路平臺，創建虛擬實驗室(即網路實驗室)。
中學生可以在任何時間地點登陸校園網步入虛擬實驗室進行仿真實驗操作，打破了傳統實驗室受時問和空間阻礙的不利影響。班主任可借助借助傳統實驗教學模式的優勢，結合虛擬實驗室以及遠程網路教學產生多維、多層次的學院化學實驗立體教學模式腳。1．4迸發中學生學習興趣，提升學習效率仿真化學實驗采用最先進的計算機軟件開發技術，為學習者提供了形象直觀、自然逼真、內容豐富的實驗環境，實驗內容設計上采取了flash和三維立體動漫技術——動靜結合、圖文并茂、自然有序，輔以聲音、圖像、動畫等極強的表現力來幫助中學生進行多感官的學習。中學生可從多方面多角度地觀察學習儀器及原理，以便中學生的預習，有助于中學生對實驗儀器的熟悉和對實驗原理的理解，極大地迸發了中學生的興趣，調動了學習的積極性，有效地提升了學習效率。2學院數學仿真實驗的局限性2．1仿真實驗不能完全取代實物實驗。雖然仿真實驗具有極高的“仿真度”，但它依然未能完全取代實物實驗。仿真實驗未能模擬出實驗者在實物實驗中所能感受到的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多方面的實際感官體驗。2．2仿真實驗是理想化的實驗仿真實驗的內容較呆板，大都是實驗現象的復現，是在理想化的實驗環境下得出的理想化的實驗結果。
在根據正確的程序操作的情況下，人人都還能順利地完成實驗而且得到理想的實驗結果。實際上那些都是程序設計者提早“完成”的實驗結果的重現，不利于實驗者在實物實驗中發覺問題、分析問題、解決問題能力的培養。2．3仿真實驗極大地限制了中學生主觀能動性的發揮在仿真實驗中，所有過程都是在虛擬的環境中進行的。中學生所做的工作就是動動鍵盤，這樣將會淡化對基本技能的訓練，不利于中學生實驗技能的培養。中學生必須依照程序設計者預先設定的步驟和程序來完成實驗，而不能有自己特有的思路和看法，有種被牽著鼻子走的覺得。在設置相同實驗參數的情況下，實驗結果完全相同，將會骨折中學生實驗的積極性和主動性，漸漸減少實驗和學習的興趣。2-4仿真實驗制約了師生之間的情感交流在仿真實驗中，中學生面對的是筆記本，更多的進行的是“人機對話”，增加了師生間的單向交流和互動，班主任的操作指導作用遭到限制，教學藝術無從談起，淡化了師生間的直接溝通，中學生的課堂反應無法反饋，“以人為本”的理念彰顯不足。3仿真實驗和實物實驗的有效統一3．1正確看待仿真實驗的地位和作用在學院化學實驗教學中，實物實驗為核心，仿真實驗教學只能是實物實驗教學方式的一種補充。
將數學實物實驗與仿真實驗有效合理結合，才會收到最佳的教學療效。3．2仿真實驗的舉辦要避免走極端，注意“度”的掌握仿真實驗實驗教學的施行要避免走兩個極端，即完全肯定和完全否定仿真實驗。對于定性觀察實驗現象及規律的實驗，可采用仿真實驗教學。對于操作性較強，須要定量檢測估算結果的實驗要在條件容許的情況下盡可能地采用實物實驗。仿真實驗和實物實驗的安排要有一定的比列，注意好“度”的掌握。3．3仿真實驗的“仿真度”有待進一步提升仿真實驗的局限性是由它的“仿真度”決定的，因而要減少其局限性就要進一步提升“仿真度”，使仿真實驗愈發逼真，愈發緊貼實物實驗，這就給軟件開發工作者提出了更高的要求。4未來仿真實驗開發的思路在未來的仿真實驗設計中，要以單個的實驗儀器(如示波器、干涉儀等)為對象建模，單獨封裝，有獨立的操作接口，構建廣泛的儀器設備模塊庫。實驗者可以借助這種儀器設備模塊進行自由選擇和組合，在仿真環境下才能集成為自主的設計性實驗，有利于中學生發散思維和創新能力的培養。結束語仿真實驗的出現除了極大地豐富了化學實驗教學的內容和手段，也為學院化學實驗教學變革提供了更多的素材和更大的選擇空間。
而且我們要看見事物的兩面性，看清仿真實驗在學院數學教學中的地位和作用，以實物實驗為主體的思路不能變，充分借助兩者的優勢，相輔相成，有效結合，在教學實踐中不斷地探求和建立，才能取得最佳的教學療效，能夠不斷地提升教學質量，因而實現教育教學的基本目的。參考文獻?辛旭平．仿真與化學實驗『J]．學院化學實驗，2005．18(3)：106—108．【2]Y-月明等．網路背景下學院化學實驗教學模式闡述fJJ．學院數學實驗．2010．23(3)：85—87．[3】董海寬等．學院數學仿真實驗教學闡述[J]．渤海學院學報，2008．29(1)：80-82．『41裴明旭等．學院數學仿真實驗的應用與反省『J]．廣東技術師范大學學報。2010．16(6)：73—76．