数字化实验系统在实验教学中的应用

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1、中国玩代黼装备2010年第2l期(总第109期)数字化实验系统在实验教学中的应用盛力沈洪刘涛徐竞成同济大学上海200092摘要：实现实验教学的信息化对培养学生的实践动手能力、激发学生的学习兴趣、提高综合素质和培养创新思维起着重要作用。数字仿真实验系统和数字化真实实验系统作为实验教学信息化建设的重要内容，应优势互补，共同在实验教学中发挥作用。关键词：实验教学；数字化；仿真实验；在线监测实验教学是高校教学工作的重要组成部分，在培1．数字化虚拟实验教学系统的形式和功能养应用型、创新型人才方面发挥着十分重要的作用。要实现数字化实验教学系统的应用首先须进行实验教学的作用不仅仅是为

2、了配合课堂理论知识的数字化教学资源建设，开发多媒体实验教学课件，实学习，更重要的是培养学生的实验设计能力，创新能现实验过程的数字模拟。通过收集实验设备的数字信力，科学探索能力以及与他人合作的能力。息，将多媒体资源制作成实验教学数字资源，表现特教育手段的信息化是现代教育技术发展的重要内定的实验教学内容，借助Flash动画软件，整合声音、容，是实现教育现代化的具体途径和主要标志，以教图像、文字等多种媒体资源。通过多种媒体表现形育信息化带动教育现代化是教育改革和发展的大势所式，呈现实验大纲、实验原理、实验目的与要求、实趋。实现实验教学的信息化不仅成为信息技术与课程验设备、实验

3、演示课件、实验示范录像等信息。学生整合、教育手段现代化的一个突破口，而且对培养学不仅可以观看实验模拟过程，还可以动手操作课件。生的实践动手能力、激发学生的学习兴趣、提高综合通过不同操作参数的变化，在动画及声像软件中产生素质和培养创新思维起着重要作用。不同结果的信息反馈，通过学生与教学资源的互动，使学生对实验信息有更深刻地理解和认识。一、数字化虚拟实验教学系统的形式、数字化仿真实验系统为教学内容与学生实现网功能及特点络互动提供了基础。由网络平台提供浏览、查询、测与理论课程教学时数相比，实验教学课时较少，试、交互等功能，实现实验的网上预习、实验报告的且由于实验条件、场所、仪

4、器的限制，实验课程内容网上提交。学生在实验开始前利用网络学习实验课开设有限、复习和巩固教学环节缺失，严重制约了实件，实验结束后将实验报告上传给教师，实验中遇到验课程教学目标的实现。微型计算机的普及和校园网的问题，在网上与教师和同学进行交流获取帮助。教建设的日益成熟为实验教学方法的改进和内容的革新师在网络平台上发布实验通知和实验要求，上传实验提供了条件。教学资源，对学生进行答疑。2．数字仿真实验教学系统的优点及局限(1)仿真实验教学系统的优越性收稿日期：2010—06—01针对真实实验的缺欠，虚拟仿真实验项目建设作者简介：盛力，博士，副教授。是目前实验教学发展的热点之一。

5、与传统真实实验相本文系同济大学教改项目(项目编号：0400104071)。5C}2010年第21期(总第109期)中国现代装备比，仿真实验具有一些显著的优越性。理后水质各项参数变化由于受不同机理的控制也存在①仿真实验突破了现实教学条件对实验内容在时很大的差异。各工艺参数协同作用对处理后水质参数间与空间上的制约。在显示实验教学中，一些实验设影响的数学模型极其复杂，学术界至今没有形成成熟备由于价格昂贵、操作复杂、操作条件苛刻或其他一的、被广泛接受的模型理论。因此，在仿真实验中，些原因，难以让学生在实验室中完成。还有一些项目大部分的实验参数被确定，每个实验只能限定1～2个实验

6、周期长、测试项目反复，不适宜于安排在实验教工艺参数作为可调整的实验参数、演示处理过程中及学课堂上完成。而数字仿真实验平台是一个开放的实处理后水质的1～2项水质参数的变化。学生在实验过验平台，师生可以不受时间空间的限制，在虚拟的环程中只能观察到单一参数对实验结果中单一数据的影境条件下，自由地操作选定的实验项目。对于在实际响，不能综合分析讨论工艺过程中的多项重要机理，操作中容易出现错误、发生危险的实验项目更是可以难以对工艺过程产生全面、立体、多维度的认识，使放下包袱，反复操作、练习。实验教学效果大打折扣。仿真实验的这种局限性难以②虚拟环境下的仿真实验节省了大量经费和资在短期

7、内有所突破，需要新的实验教学形式作为有效源。实验室的建设维护、仪器设备的采购保养以及实补充。验教学运行管理都需要很多费用，仿真实验使这些费用都大幅度降低，而且可以创造更好的实验条件和更二、在线监测实验系统的作用多的实验机会。另外，学生开展设计性、综合性实验一些水处理工艺实验运行周期较长，水在处理构时，可以先进行模拟仿真实验，在得到最优方案后再筑物中停留时间最短也要几个小时，生物处理工艺甚进行实际实验，可以有效地避免盲目性错误，提高实至达到几十个小时以上，也就是说运行参数或水质参验的成功率。数发生变化需几个小时甚至几十个小时才能显现出后③数