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虚拟实验教学App的设计与实现

 论文栏目:计算机论文     更新时间:2018-10-09   浏览

作者:郏友涛,吴伟敏等

摘 要: 如今,学习者日益增长的学习需求与限制较多的传统实验教学的矛盾越来越突出。随着信息化建设的不断推进以及高校教育理念的不断更新发展,物理实验也应符合时宜地上升到具有科技化、信息化,并与时代感相对称的高水平方法上来。以虚拟实验教学与移动应用相结合为切入点,搭建了一个以学生为中心的实验教学虚拟实验平台,并进行了相应的教学实践。实践表明,实验教学结合虚拟实验平台可以有效改良教学效果并提高实验资源的利用率。

关键词: 虚拟实验; 物理实验; 移动学习; 教育应用; 教学实践

中图分类号:G434 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2018)07-37-04

Abstract: Nowadays, the contradiction between increasing learning demand of contemporary learners and the limitations of traditional experiment teaching is becoming increasingly prominent. With the continuous advancement of information construction and the development of higher education concepts, physics experiments should also advance to a high-level method that is technological, informative to keep pace with the sense of the times. This article focuses on the combination of virtual experiment teaching and mobile application. Based on that, a student-centered virtual experiment platform for experiment teaching is constructed and experimented by corresponding teaching practice. Practice indicates that the experiment teaching combined with virtual experiment platform can effectively improve the teaching effect and the utilization of experimental resources.

Key words: virtual experiments; physics experiments; mobile learning; educational applications; teaching practice

0 引言

实验教学是各学科教学中的一个重要的部分,传统的实验教学过程中往往伴随着材料磨损、实验设备昂贵等各方面问题。而在虚拟实验平台中,这些问题可以得到有效的控制和解決,因而虚拟实验教学与传统实验教学的互相结合将是实验教学中一项有意义的工作。

随着信息化建设的不断推进,教育理念也开始发生了改变。慕课、微课等新型教学方式的出现让建构主义理论也得到了更好的实现,翻转课堂的应用更让学生的学习过程不再局限于固定的课堂以及老师的知识灌输,而是以学生自主构建知识体系为主,教师作为促进者与辅助者提供帮助。在这样的一种改革浪潮下,移动学习则成为当下教育行业的热点。

移动平台为移动学习提供了更加强有力的支撑,也为学生的自主学习提供了更便捷的途径[1],搭建以学生为中心的实验教学虚拟实验平台,开发跨平台的虚拟实验app,将成为利用碎片化时间进行学习的有效途径。

1 虚拟实验平台

1.1 虚拟实验的定义

虚拟实验室最早出现于1989年,是由弗吉尼亚大学第一次提出并建立的一个计算机网络化的虚拟环境实验室。随后联合国教科文组织将其定义为:利用分散的信息和通讯技术以创造或获取成果为目的在科研与其他创造性活动中进行远距离合作和实验的一种电子协作组。1999年,美国爱荷华州立大学的专家会议中又进行了进一步的定义:虚拟实验室是为研究和创新活动提供了远程的协作和实验的电子平台,用来描述计算机网络化的虚拟实验室环境。

1.2 虚拟实验教学与传统高校仪器分析教学的比较

在传统的实验教学中,教师往往通过课堂上的讲解,以及讲台上的实验来给学生讲授实验知识。但是教师的讲解往往是抽象的,学生若无法真正接触实验,那么实验教学对于学生来说就都是纸上谈兵。并且,相较于虚拟实验平台,传统仪器分析教学又有着以下几点问题。

⑴ 硬件设施不够齐全,实验条件有限。一些精密的分析仪器往往价格昂贵,所以一台仪器可能要被几位同学共同使用,加之这些仪器的运行成本较高,导致这类仪器主要面向于高校教师和研究生,对于本科生的开放程度则较低,严重限制了实验教学对于高校本科生的普及。

⑵ 学生无法深入理解与掌握。由于高校中本科生的基数大,所以每个实验小组可能会有比较多的人数,大部分情况下学生动手操作的机会少,只能通过教师的讲解和演示实验来观察实验的原理和仪器的构造,了解实验的操作流程和方法,因此学生对实验知识停留在了书本上面,不利于培养学生发现问题和解决问题的能力。

⑶ 实验无需思考,只要达到目标即可。高校的实验中,一般仅仅局限于教材书本上的几个小实验,学生在实验的时候,只需要保证实验的基本操作是与实验指导书上一致的就可以顺利通过,而无需在意实验原理。 ⑷ 实验考核存在一定问题。在高校中,实验课程的分数主要是通过实验的结果来进行打分,而缺少了对过程的分析。这样的实验评估机制直接导致学生只注重对理论知识和正确实验操作的机械记忆,课前不需要做预习准备,课上不认真做或只是为了分数而敷衍了事,课后抄袭实验报告,极度不利于学生的综合素质的培养[2]。

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