面向测评的虚拟化学实验室研究与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第l2卷第3期开放教育研究Vo1．12，No．32006年6月OpenEducationResearchJun．2006面向测译的虚拟化学宾验室研究与宾现傅骞曲朝霞李娜(北京师范大学现代教育技术研究所，北京100875)【摘要】随着信息技术的不断发展，一种新的实验技能测评方法——基于计算机仿真的实验技能自动测评。逐渐成为研究的热点并被采纳到远程教育和课堂教学中来。在该方法中，虚拟实验室的实现是测评的基础。本文以化学实验技能的测评为切入点，提出了一个面向测评的虚拟化学实验室的具体实现。【关键词】测评；虚拟化

2、学实验室【中图分类号】Tl~91．7【文献标识码】A【文章编号】1007-2179(2006)03-0076-04人类的发展历史表明，历次科学的重大发现都和严谨的拟实验室是不同的。从图1可以看出，用户的操作序列和用科学实验分不开，而科学实验的设计、实施以及结果的分析户的操作结果是虚拟实验室和评分算法之间的纽带，也就是都离不开实验技能的参与。对于中学生来说，实验技能的培说，用于测评的虚拟实验室必须提供对用户操作序列和操作养也极为重要。但与此不相称的是，当前实验技能测评的方结果录制的支持，录制的结果将会成为评分的依据；另外，从法却相当落后，常见的有纸笔测验

3、、实验报告法、表现性评定现实的考试活动中可以得知，考生对查分的愿望是迫切的，等等，这些方法的缺点显而易见。在这种背景下，一种新的实所以用于测评的虚拟实验室还必须支持已有操作结果的回验技能测评方法——基于计算机仿真的实验技能自动测评逐放。当然，操作结果是用户操作完成后虚拟实验室的最终状渐成为研究的热点并被采纳到远程教育和课堂教学中来。态，只要录制了用户的操作序列就必然包含了用户的操作结基于计算机仿真的实验技能自动测评的基本思想是：首果，所以面向测评的虚拟实验室的基本要求是提供对用户操先在网络化的计算机环境中用计算机仿真的方法构建一个作序列的录制和回放。可

4、以协同工作的虚拟实验平台，如根据具体测评的要求构建体系结构及关键技术物理、化学或生物实验室等，然后由被测主体在该虚拟实验室中完成各种规定的实验内容，该实验内容可以是封闭的，一般的虚拟化学实验室由化学反应引擎、人机交互界面、如提供实验指导下的实验操作，也可以是开放的，如没有任实验过程呈现、程序控制逻辑四部分组成。考虑到测评的要何约束的物质鉴别等。计算机将记录下学生的整个实验过求，它还必须添加必要的接口模块，用于实现操作序列的录制程，包括实验操作的过程、协同工作的过程、实验操作的结果与回放，必要的情况下还可以用于远程协作。系统的体系结等。在测评的最后，计算

5、机根据已有的评分规则和主体的操构如图2所示(测评模块并不是虚拟化学实验室的内容)。作过程及结果，给出一个正确的评价。(傅骞，何克抗，马小强，2005)整个方法的基本模型如下。⋯挥TF百Il获取用户操作序列H形式化表示卜婆评t辑鬓定———■结虚拟实验室l，果图2虚拟化学实验室的体系结构获取用户操作结果H形式化表示卜蓑从图2可以看出，该虚拟化学实验室由程序控制逻辑实现事件驱动，事件的来源有多种：一类是用户的操作，当该类图1基于计算机仿真的实验技能自动测评模型事件发生时，由人机交互界面控制程序直接调用实验过程呈在该方法中，虚拟实验室的实现是测评的基础，而且，

6、该现中的相应方法重绘图形界面并修改相应对象的相关属性；虚拟实验室还必须满足测评的要求，这和其它独立使用的虚第二类事件由程序控制逻辑定时产生，它负责检查当前实验·本研究提到国家自然科学基金的资助(项目号：60373017)·76·维普资讯http://www.cqvip.com傅骞，曲朝霞，李娜，面向测评的虚拟化学实验室研究与实现OER．2006，12(3)中的各个仪器内化学物质的量及属性的变化，并根据这些变一个化学反应的速度并不是一个常数，而且只能通过实验获化调用实验过程呈现中的方法修改界面显示；第三类事件来得。为此，本研究把所有中学阶段会用到的化学反

7、应分成以源于参与协同工作的其他用户执行的事件，该事件由本地监下四类(来源于ReactionXml标准)：溶液反应(所有的反应听程序获得后交给程序控制逻辑执行；第四类事件在实验过物都是溶液的反应)、可逆反应(这类反应本引擎没有涉程重放时产生，当进行实验过程重放时，程序控制逻辑在定及)、标准反应(反应速度极快，在瞬间完成的反应，如爆炸、时根据物质变化修改界面的同时还要检查是否到了某一事燃烧等)、普通反应(除以上三类以外的其它反应)，并把每件发生的时刻，如果是，处理该事件，直到所有的事件被处理类反应的反应速度近似成一常数。为了使用户能够更加清完毕。对于任何一

8、个虚拟化学实验室系统而言，化学反应引晰地观察到实验现象，该常数只具有相对意义。擎是其中的关键技