时间：2022-06-18 03:17:44
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟化学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1教学内容的调整
合理搭配实验内容。要想在有限的学时内,完成更多的实验内容,以实现免费师范生知识与经验的沉淀,就必须要尽可能合理安排每个实验的时间,以实现实验效益最大化。例如某些实验需要等较长时间,那么可以适当地在这个实验间隙,合理地安排一些时间短的实验充实这段时间。像“聚丙烯酰胺凝胶电泳”这一常规实验。其实验步骤及需要时间大约为:教师讲解实验所需时间大致为30分钟、灌制分离胶需要1小时左右、灌制浓缩胶大致需1小时、点样大致需30分钟、电泳时间为2.5小时、卸胶约需要10分钟左右、洗胶约需30分钟、染色大致需要30分钟,实验总共耗时大约7小时左右。其中像在灌制分离胶与浓缩胶、电泳时,学生其实是在等待。如果在等待的这段时间中合理安排一些时间较短的实验内容,如:酶的特性检验或糖类性质测定实验,就可以在有限的学时内,完成更多的实验内容,从而增加了免费师范生实践操作时间,锻炼了他们的技能。
2虚拟实验
视频虚拟生物化学实验视频其实质就是通过录制教师示范试验或者在教师指导下一些学生所做实验。做实验时,教师通过视频给学生讲解需要哪些仪器、详细说明操作过程以及实验要点。这样可带给学生对于实验的直观认识。并可结合视频,让学生分组讨论实验过程中易错之处,以及对实验结果进行分析。虚拟生物化学实验视频优势之一,在于对一些价格昂贵的大型精密仪器,诸如透射电镜、流式细胞仪、核磁共振等,可以在虚拟实验中得到全面展现。优势之二在于学生通过虚拟生物化学实验视频,可以掌握一些先进的在生物化学中属于前沿的一些技术实验技术,例如蛋白质双向电泳技术等。优势之三在于通过虚拟生物化学实验视频,在做实验时学生可以不受场地以及时间限制,就几乎可以完成所有的传统实验,还可以在教师的带领下模拟一些综合性和探究性实验,从而可加深学生对实验的认识,开拓了他们的视野,增强学生的动手能力。优势之四在于通过虚拟生物化学实验视频,还可以让学生独立进行模拟和设计实验,既节省试剂,又可免除了实验中的一些意外伤害2深化教学方式。只有站的高才能看得远,作为培养免费师范生的教师只有不断更新自身知识结构,提高自己的科研水平,才有可能开阔学生的知识视野、激活学生的思维。作为培养免费师范生的教师应海纳百川,不仅要不断创新教学内容,而且要不断地把自己的、他人的、以及世界的最新科研成果融进生物化学实验课中,这样才能形成以培养学生做学问做研究为主的新模式。
3细化考核内容
把原来实验成绩只是由实验报告提交,然后给出实验成绩的模式。改革为注重过程,提升能力培养的评价模式。将实验教学考核由分成几个部分。其中平时成绩占10%比例,包括出勤率、迟到早退等情况。实验动手操作考试成绩占60%的比例,包括实验步骤的设计、实验时间的合理运用、实验结果的准确性等。理论成绩占到30%的比例,包括对实验要求、实验目标、实验原理的理解与掌握。同时对实验报告提出新的要求,鼓励学生对实验步骤进行综合分析,并在实验报告中反映出每一步骤的基本原理。在较大程度上避免了仅参考实验结果无法区分学生对实验原理实际掌握程度的局限性。在生物化学实验教学过程当中,可以根据实验类型的不同,采取不同的考核方式。对于验证性实验,要求学生仅仅提交实验报告,对获得的结果能进行简单的分析与讨论。而对于综合性实验而言,其考核方式要求学生能对对实验过程当中所出现的现象进行逐一分解与分析,并且对实验结果进行详细的阐述说明。对于创新设计型实验的考核,不仅要考核学生实验目标的理解、实验步骤的设计、实验结果的分析等。而且要让学生的实验报告采用科研论文的方式提交,按照科研论文的规范要求书写,在指导教师的修改下,根据实验结果能达到发表学术期刊的要求。
论文摘要：虚拟现实作为一项前沿技术应用于教学，能为学习者提供逼真的临场感和自然的交互，从而提高其思雏认知。分析职业教育个性化教学实验的需求，论述将桌面型虚拟现实技术应用于卫生职教的可行性和现实意义，阐述卫生职教虚拟教学模型的具体建模方案以及在现代教育技术领域的拓展与升级。
1虚拟现实技术应用现状及前景
1．1技术简介
虚拟现实技术(vR)是以计算机技术为依托，综合多媒体技术、传感器技术、人工智能、人机接 口技术、实时计算、工程仿真技术等多学科为一体的前沿技术，它能生成逼真的视、听、触觉一体化的人工虚拟环境，用户能以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互【l1。它具有 3个特征：逼真的临场感、自然的交互、提高学习者思维认知。vR突破了人类认识的时空限制，大大拓宽了人类对现实世界及未知世界的感觉和认识 ，为人们的实践活动提供了崭新的环境和手段。在军事、制造、医学、设计、艺术、娱乐等领域，vR都有广阔的应用前景。
1．2教育颔域应用现状及前墨
对教育领域而言，运用 VR能够通过计算机将三维空间或实物模型的意念清楚地表示出来，能使学习者直接 、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互，并通过多种形式参与事件的发展变化过程，从而获得最大的控制、操作整个环境的自由度[21。这种呈现多维度信息的虚拟学习和培训环境，以最直观、最有意义的方式为学习者掌握一门新知识、新技能提供崭新途径。 普遍意义上讲，完整的 vR系统需要高级计算机、头盔式显示器、数据手套、洞穴式投影等昂贵的硬件支持设备 ，这对于大多数教育教学单位都是难以承受的，从而严重制约了VR系统在教育教学中的推广应用。但在科技多样化发展的今天，VR系统也呈现出多样化的发展趋势，vR系统配置可以根据目标需求而定。设备投资大、开发周期长的复杂VR系统，一般应用于高校或航天军事等高端技术工作领域。而桌面型vR系统仅使用电脑单机，显示器是学习者观察虚拟环境的一个窗口，学习者可通过使用简单的外设(如鼠标、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体，虽缺乏完全沉浸功能，但其结构简单、硬件成本低的特点非常适合在我国的普教、职教领域推广应用。
2 VR在职教个性化教学实验中应用的可行性
2．1 职教学情现状
在各类职业学校中，普遍存在的问题是学生学习兴趣不高，特别是在枯燥、乏味的理论知识学习中，这一问题尤为突出。但学生对于新颖事物具有强烈的好奇心和较高的动手愿望 ，因此， 在讲授理论知识时，辅以演示、实验、实训 ，并使人人都能动手参与，将会激发学生学习兴趣，从而提高教学质量。但这种教学方法存在一些问题：模型、设备、实验、实训条件有限，特别是一些价格昂贵的设备 ，不可能人人都能动手操作；盲 目操作会导致设备损坏，需要一定维修费用；在同一个地方完成理论、实践教学并不现实。
2．2 个性化学习
个性化学习是一种新的学习观，是伴随近年来教育改革发展，针对传统教育大统一的弊端提出来的。它是以学生原有的知识经验和个性特征为基础 ，以学生内在需求为核心 。以每个学生学习能力与个性的自由、充分、和谐发展为目标而实施的学习活动_l1。个性化学习中，师生处于分离或准分离状态，教师由传统教育中的主导者变为可利用的教育资源，成为教学资源中的一个组合因素，而学生也从被动接受教育的对象变为教育资源的选择者和利用者。由此可见，最为简单、易行的个性化学习载体就是基于web的学习动手实践，B／S模式、互动操作，可激发学生兴趣，从而自定义完成学习、实践任务。
2．3虚拟教学模型在个性化教学实验中的应用价值
就教师而言，实现了从传统讲授一简单图文课件讲授一简单图文课件+虚拟教学模型讲授的转变。既充实了教学内容，又丰富了教学手段和形式。同时，虚拟教学模型是使用计算机模拟出的实物形态，其使用同课件一样方便，既能达到直观教学的效果，也能使师生获得临场感，增强师生互动。
就学生而言，在计算机屏幕上观察到的是用vR技术数字化后的实物，只要有网络环境或在家登陆学校的模型web服务器，学生就可动手操作，同时有了直观模型的临场体验后，学生在面对实物操作时也易上手，杜绝了盲目操作。学生也可以通过协作探究解决问题。此外，卫生职业院校还承担着成人教育的培训任务 ，对于一些短训班或远程教学，在授课时演示或在web上一些虚拟教学模型，可帮助学员理解知识，并在一定程度上解决实验课中存在的问题。
虚拟教学模型可以通过编程定制、更新内容 ，节省了教学成本，有利于职教事业的可持续发展。另外，虚拟教学模型还可虚拟出一些新型的装备用于教研活动，体现出教学的前瞻性和创新性，如虚拟科学实验室、虚拟校园、特殊教育、仿真实验、专业实训等。
3卫生职教虚拟平台建模方案
针对卫生职教的教学特点，可以开发 4类桌面型虚拟现实应用 ：模型演示、过程仿真、场景展示、仪器操作。为满足个性化教学需求，均采用B／S的模式。
3．1模型演示(人体解剖学、口腔解剖学教学)
功能需求 ：虚拟口腔模型、器官模型在屏幕中三维立体显示 ，可用鼠标进行任意角度的调整观察 ，配合讲解，使学生获取最近乎于真实的感受。
可行性技术方案：Java Applet、Java 3D技术配合使用 3D模型辅助设计软件 (设计需导出 VRML2．0或 OBJ格式文件 ，如3D SMAX)。
论证：由需求可知，这种三维设计是基于图形建模的，可选用 VRML和 Java 3D技术在 web上 3D图像 。与传统VRML相比，Java 3D的功能和可编程性更强，具有 Java丰富类库的支持和良好的跨平台性，考虑构建 3D简单模型，并配合专业 3D模型设计软件构建复杂模型。客户端提供用户实验的环境主要采用 Java Applet来实现，使用 Java Applet编写图形用户界面，仿真计算任务由浏览器的 Java Applet完成 ，使用 Jav3D实现虚拟实验场景的3D显示，两者嵌入 HTML文件网页构成用户的前台操作界面，支持 web方式。
3．2 过程仿真(虚拟化学实验、虚拟口腔设备操作与维修)
功能需求：用户可直接操作 web中虚拟的化学实验装置和化学药品，完成实验。
可行性技术方案：同 3．1，但需考虑场景和复杂的操作交互 ，其程序编制较 3．1复杂。
3．3场舞展示(口腔诊所布局、ICU布局)
功能需求：真实再现室内环境格局、设备布局 ，可由鼠标控制，转动到任意视角浏览 ，用户有临场感。
可行性技术方案 ：超广角镜头转台摄影+静态图象 360。全景拼合显示技术(QTVR或 Java编程)。
论证：由需求可知 ，最简便的方法是基于静态图象进行建模。QTVR运用相机拍摄的真实全景图像来构建虚拟现实空间与计算机图形设计或其他 VR技术相比，其制作相对简单、制作周期缩短、成本低廉、且由于照片清晰度高，细节不会被遗漏观察场景时有身临其境感觉。由于数据量小 ，观察起来也非常流畅。另有使用 Java编程来实现静态全景拼接的方式，需Jav虚拟机支持。
3．4仪器操作(心电监护仪操作、心电擞据教学)
功能需求：心电监护仪器功能与实物一致，但数据不是现场实测，而是调用专家库中的临床教学心电数据资料，学生能通过鼠标点击虚拟心电监护仪相应按钮，得到相应结果，从而熟悉仪器操作，掌握相关临床知识。
可行技术方案：Windows平台下的 Lab View 8．0虚拟仪器软件设计(无须数据采集卡)。 论证：美国 NI公司的 Lab View图形化程序设计语言(G语言)是专门用于设计虚拟仪器的。它是用框图连线来替代传统的代码编写，而且内置 了丰富的仪器仪表控件(表盘、开关、旋钮、波形现实等)，可在虚拟前面板上根据需要自由组合D1。另外，它的数学分析、信号处理函数库功能强大，能够轻松完成临床教学心电数据的分析、处理、显示，并可根据所需功能对仪器快速原型化 。Lab View 8．0的Remote Panel功能支持 web方式。
4拓展、开发和意义
4．1 拓展、开发
(1)建立和累积可定期更新的开放型医学数据专家库。如心电临床数据、医学影像数据、口腔临床数据、设备维修数据等。依托网络通讯平台，实现教学素材的群体共享，为开展优质的教学工作做好充分的知识储备。
(2)建立和累积可定期更新的开放型教师评价专家库。广泛收集教师群体智慧、经验 ，将评价依据收纳到计算机教师评价专家库中，变教师个体评价为群体评判，这种评价更具客观性和综合性，而且依托网络通信平台，将教学评价机制进行共享，可提升教学质量 ，并为教学创新带来巨大益处。
(3)基于医学数据专家库、教师评价专家库 ，引入并应用人工智能技术，对于学生提交的实践作业 ，采用计算机自动评分一方面保证了评价的综合性、客观性；另一方面使学生成绩得到最快的反馈，进而及时进行自我调节，提高学习效果。
4．2 意义
(1)变经验重复型教研组织形式为经验研究型。这种基于智能专家库的架构大幅降低了教师的工作强度，取消了其重复劳动，教师可以充分利用教研时间，专注研究那些计算机无法得出结论的学生个性实例或计算机提取的学生共性、典型实例，从而不断更新、完善专家库内容，类似问题可在下次计算机评判中得以解决。
(2)为电子学档体系服务。电子学档(ELP)是指在信息技术环境下，学习者运用信息手段表现和展示学习者在学习过程中关于学习目的、学习活动、学习成果、学习业绩、学习付出、学业进步以及学习过程和学习结果进行反思的有关学习的一种集合体，主要用于现代学习活动中对学习和知识的管理、评价、讨论、设计等 。智能专家库评价体系是依托先进的计算机和网络技术构建的，能与电子学档建立数据交换接口，从而为教研评价分析积累充足的资料、为电子学档体系服务，对目前尚处于起步阶段的电子学档体系的完善和发展起到极大的推动作用。
(3)可进一步增强虚拟教学模型的网络协同实验功能。
参考文献：
【1】何克抗．教育技术学．北京：北京师范大学出版社，2007．
【2】汤跃明．虚拟现实技术在教育中的应用【M】．北京：科学出版社，2007．
【3】杨乐平，李海涛，杨磊．LabView程序设计与应用【M】．北京：电子工业出版社。2005．
关键词：化学新课程；科学探究；网络资源；化学导航
文章编号：1005－6629(2007)08－0052－03中图分类号：G633.省略等29个搜索引擎；
(2)教学科研模块分为各地教育网站、课程改革研究、教育类期刊和教学研究论文等4个子模块；
(3)教学资源部分按平时教学实践的需要，又将其分为教案下载、课件下载、试题下载、教学图片、高考专栏和其他资源等六个子模块，在其他资源子模块中包含了软件下载网站、高中网站、大学网站和常用数据库网站四类；
(4)环境保护汇集了国内外主要环境保护网站、政府环境保护部门和环保论文的的站点；
(5)学生沙龙汇集了以创新、趣味实验为主的学科教学网站，供学生根据个人兴趣爱好，查阅、搜索各种学科实验的设计、过程和现象。
(6)国外资源分为网上图书馆、网上化学手册、各国化学会及虚拟社区和其他教学资源（含有各国科学教学、2061计划以及诺贝尔化学奖等）；
(7)优秀站点推荐此模块对国外优秀学科网站进行了仔细筛选，收集了部分信息资源含量大的优秀网站，并给出即时提示。同时进行了科学分类，以方便教学研究、双语教学和学科最新进展资源的查询。主要有美国化学会、Discovery(中英文)、Chemistry coach、网络化学网站（Chemistry Webercises Directory）、安全与健康等网站。
3 “化学导航”查询系统的特点
(1)信息量大汇集了国内外近70个比较著名的搜索引擎。多种有效的搜索引擎能供使用者作扩展性的查询，使用方便，快捷。这样，以不同的搜索引擎，运用不同的搜索技术，可以得到较为全面的信息。而在其他的资源子模块中，还提供了相当多的相关链接；
(2)科学分类按教学功能和活动类型，分为七大模块，在每个模块中，再分成若干相应的子模块。综合性较强的内容归类于“其他资源”子模块中。使得系统具有鲜明的教学实践、教学研究的特征；
(3)针对性强在整个查询系统中，几乎所有内容都应和化学教学有关，特别适用于中学化学的教与学。还根据网站所涉及的不同化学教学内容，进行适当的子模块分类，能在最短的时间查找到最新的资料；
(4)易于传播整个查询系统的大小只有1.省略”免费索取。
参考文献：
[1]陆真等.“化学舵手”网上化学资源查询系统的设计与制作[J].化学教学，2002,(3):36-38.
[2]缪强.化学信息学导论[M]. 高等教育出版社，2001:29-32.
[3]卢荣生.再谈从网上高效搜索中学化学教育信息[J].化学教学，2004，（7-8）：62-64.
[4]程智.网络教育基础[M].人民邮电出版社，2003:290-301.
[5]袁中直，肖信，陈学艺.化学化工信息资源检索和利用.[M]江苏：江苏科技出版社，2000:124-131.
[6]王涛涛.化学教学中利用网络资源进行合作学习的探讨[J].化学教学，2005，（6）：51-53.
【关键词】工业工程；培养方案；技术型
工业工程（Industrial Engineering，简称IE）是从科学管理的基础上发展起来的一门应用性工程专业技术，强调提高劳动生产率、降低成本、保证产品质量等从而获得最高的整体效益。自1994年设立工业工程专业以来，无论在专业特色设立、教学改革和教材建设等方面都取得了长足的发展，目前全国共有206所院校开设了工业工程专业。但在专业建设过程中也出现了很多问题，诸如目标定位不明确、实践教学环节效果不理想等。2004年-2006年，我们对中原地区工业工程人才需求信息进行了抽样调查发现，扎根于某一行业领域的“技术型”工业工程人才―既懂从事行业的专业知识，又熟悉工业工程专业知识―需求呈增长趋势，已经占工业工程人才需求量的60%以上，而未定位于特定行业的“管理型”工业工程专业人员已经呈现饱和趋势，社会需求量呈下降趋势。本文通过对“技术型”工业工程人才知识结构分析的基础上，探索改革工业工程专业的人才培养方案。
1 “技术型”工业工程人才的定位
“技术型”工业工程人才是掌握系统的工业工程专业知识和丰富从事行业专业知识，熟悉企业生产实践，具有系统思维能力的复合型专门人才，具有未来成为企业管理团队中技术专家的潜力。
“技术型”工业工程人才除应具备每一个高级人才的思想道德素质、文化素质、科学素质和身心素质外，还应该具备如下职业能力：
（1）丰富的企业生产实践：具有熟悉企业生产产品及工艺流程，及时把握企业发展脉搏的能力；
（2）系统思维能力：具备全局思考能力、系统性思维能力；
（3）深厚的业务素质：物流系统、生产系统和工作环境优化能力；
（4）价值创造能力：资本运作、资源管理、资源配置能力。
2 “技术型”工业工程人才培养方案设计
培养方案是人才培养模式的核心，决定着人才培养的质量。“技术型”工业工程专业人才培养模式综合改革要求改革传统的“管理型”工业工程人才培养方案，紧跟学术和实务前沿，构筑动态专业框架。
2.1 整体优化人才培养方案
与传统的“管理型”工业工程人才培养模式相比，主要突出“技术型”的复合型人才知识结构，包括形成专业理念、专业能力的基石性的专业知识；把握企业生产实践的行业专业领域知识；决定先进管理理念、管理知识和管理能力，创造高经济效率和高经济效益的管理学知识；促进具备宏观经济形势的判断能力形成的经济学知识；令培养对象谙熟为企业争取更多发展所需要资源的金融市场的金融学知识；保障扫除发展中的障碍，拓展企业疆界的社交能力的相关知识；适应国际化、决定涉外能力高低的外语知识；素质教育、决定“技术型”工业工程人才魅力的人文知识等。
（1）增设“工程与管理结合”的学科交叉课程。在基础工业工程、物流工程、人因工程、质量工程学、生产计划与控制、经济学、管理学、管理统计学等专业和专业选修课的基础上，逐步增设专业研究方法入门、专业案例研究、ERP软件操作、ERP沙盘模拟实验、企业过程再造、系统建模与仿真等交叉学科选修课程，充分发挥学科交叉性课程的知识整合作用。
（2）增设创新学分，强化竞课外科技活动和竞赛教育。在培养方案中增设创新学分，引导学生参加社会实践活动，参与每年举行的“希望杯”、“挑战杯”、“沙盘大赛”等竞赛，开展“竞赛教育”。“竞赛教育”在促使参赛学生围绕竞赛范围梳理、整合所学知识从而优化学生知识结构的同时，能够提升学生理论能力、创新能力。
（3）持续的教学方法改革。深入开展教学方法和方式研究，通过开展“案例式教学”、“设问式教学”大作业考核等教学模式形成学生主导的授课体系，调动学生学习积极性和主动性，通过导师制和创新团队建设，以申请专利为目标，激发学生的创新意识。
2.2 创新型的实践教学环节，增强学生实践能力
以培养持续创新能力的工业工程师为指导，加强实践教学力度，形成理论教学和实践教学的协同建设；课内实验、课程设计、实习、虚拟工业工程师训练营等实践教学环节的协同发展，将人才培养与资格认证相结合。
（1）以课内实验为基础，保证学生的动手能力。分阶段开设阶段性和综合性模拟实训课程，提高学生的动手能力。开设《动作分析模拟实验》、《质量工程模拟实验》、《物流模拟实验》、《生产综合模拟实验》、《ERP沙盘模拟训练》等。通过这些实训课程，逐步提升学生的实训能力，实现对从企业设立到企业破产全流程所需知识的综合。
（2）以实习为依托，使学生在企业实务中提高实践能力。聘请一些实习效果好的大中型企业的生产总监、经理等作学生的实务导师，对学生认识实习、专业实习、毕业实习和毕业论文进行指导，安排学生在实习期间和寒暑假期间到实务导师单位实践锻炼，应用专业知识协助实务导师做一些具体工作，协助解决一些具体业务问题以增强学生的适应能力。
（3）以课程设计为补充，培养学生的综合实践能力。对每一门主干专业课都开设有课程设计，将课程中设计的知识点融入一个综合的案例。
（4）以毕业论文为综合，综合锻炼学生解决实际问题的能力。做好毕业论文选题与导师的实际科研课题实际问题结合起来，使学生将大学所学全部知识综合起来进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力，培养本科生科研能力。
（5）推出“工业工程专题”系列讲座。每学期至少聘请3-5名大中型企业生产总监和技术、管理人员或校友就热点问题和成功经验讲学，一个学生在大学4年共8个学期期间有足够机会取得企业生产总监和技术、管理人员的现身说法，激发学生关心企业实际问题的积极性，极大地丰富学生分析、解决实际问题的能力，激发学生关心企业实际问题的积极性。
（6）虚拟工业工程师培养是利用虚拟实验室、设计虚拟生产中心，借助虚拟外设，按照工业工程师考核要求，让学生扮演工业工程师角色，对虚拟生产中心进行改善，以考核学生理论知识的实践应用能力。
3 “技术型”工业工程人才培养方案
根据以上分析，设计了如下的“技术型”工业工程人才培养方案（图1）。
【参考文献】
[1]贾涛.工业工程专业生产实习教学改革的探索与实践[J].工业工程，2009，12.
[2]崔剑.浅谈工业工程专业教学改革与培养模式研究[J].中国科技信，2011（19）.
[3]张忠.基于当前就业形势的工业工程专业教学改革探析[J].装备制造技术，2009（3）.
【关键词】场景;学术期刊;在线出版
作为学术出版形式的一种，学术期刊通常是指以研究报告、学术论文和综合评述等为主要发表内容的期刊，其目的是向科学共同体报告新的发现，以获取认可。因此，一般而言，学术期刊的内容必须经过同行评审认可后才能予以发表。由于作者和读者对象往往是同一学科或领域的专业学者，属于同一群体，学术期刊就具有者和接受者高度重合的特征。
学术期刊的功能大致包含三个方面：一是公示性，即要展示学科、学术前沿发展最新成果和成就，能发挥宏观学术领域引领功能;二是交流性，即要为学术研究同行搭建权威、公平、公正的学术交流互动平台;三是传播性，即学术期刊要能增进学术传播、推动学术研究。科学发现与发展的历史表明，学术期刊是国家、民族、个体进行学术交往的工具，是体现基于社会实践历史累积并从中升华的国民思维，因此，学术期刊既是传承学术思想的主要载体，也是国家软实力和文化自信体现的重要媒介。就发展历程来看，从1665年在法国诞生的《学者杂志》开始到20世纪90年代，学术期刊一直处于印刷环境之中。1997年汤森路透集团Web of Science电子资源网络版，英美等国的学术期刊开始走向数字出版时代。
新的媒介传播环境中国际学术期刊有哪些变化？我国学术期刊可以借鉴哪些经验？本文试图探讨这两方面的问题。
一、国际学术期刊三大变化
场景原本指电影拍摄的场地和布景，但在罗伯特・斯考伯和谢尔・伊斯雷尔的著作《即将到来的场景时代》一书中这一概念则专门指向传播，主要指同时涵盖基于空间和基于行为与心理的环境氛围[1]，也就是互联网场景，包括虚拟场景和应用场景两个方面。所谓虚拟场景，就是网络游戏、QQ秀之类的虚拟化情境。应用场景则指互联网的一个应用（产品）使用或用户所处的场景，在作者看来，它涉及五种要素，即大数据、移动设备、社交媒体、传感器和定位系统。而且这五种要素会改变和提升消费者或用户的体验，从而改变企业组织自身。如果说传统媒介环境下，人们主要看重媒介所承载的内容与呈现形式，内容为王和眼球效应受到强调;网络时代到来后，社交成为媒介的中心要素，内容生产必须依附于社交动力才能进行有效传播，关系网络因而成为信息内容的主要传播渠道。
据2014年度互联网趋势报告数据显示，截至2014年5月，全球移动互联网使用量占到互联网使用量的25%，亚洲高达37%。另据2014年CNNIC的《第35次中国互联网络发展状况报告》显示，中国手机网民规模已超八成。移动互联网与手持终端的普及预示着移动互联网时代的到来，随之凸显的移动场景就需要相应的适配信息或服务。正如彭兰教授所说：“移动时代场景的意义大大强化，移动传播的本质是基于场景的服务，即对场景（情境）的感知及信息（服务）适配，移动互联网时代争夺的是场景。”也就是说，移动场景中用户具有时间碎片化和场景变换性的行为特点，相适配的内容就必须简要化、视觉化以与特定场景的阅读需求相匹配。具体表现来看，除其他休息或闲暇时间外，原来传统意义上属于报纸和杂志的“卫生间”和“床”成为重要的移动传播场景。同时，从交通工具乘坐到吃饭娱乐，移动终端的伴随性特征也越来越体现出来。
那么，场景是如何构建的？暨南大学谭天教授认为可以从人性、社会和文化三个层面来进行设计，即要满足欲望、响应需求和创造价值。互联网不断发展，用户需求也在不断发展，响应用户的需求变化和场景需求就是文化内容产品所必须考虑的问题。作为一种组织实体，国际学术期刊在这样急剧变化的内外环境中因时而变、与时俱进做出了应对策略与行为调整。
（一）出版环节融合化
在传统的印刷环境中，出版产业链大致包含信息采集、加工、加载和四个环节，也就是写作、编辑、印刷和发行环节。对于在线出版的学术期刊，在写作和编辑环节，为使稿件能够适应学术期刊数字出版网络平台和格式要求，作者自身往往需要对已写作好的稿件进行加工、修改并做一些编辑工作，因此，相应的学术论文翻译、学科专业内容审查、结构逻辑、格式编辑、参考文献及语言校对润色等服务应运而生，信息采集和加工环节协作更为密切、更加融合，并形成一个行业，如美国的Editage和Crimson Interactive Inc就是这样的学术咨询服务企业并深受作者和期刊欢迎。[2]国际知名学术期刊Nature则早就采用高效的数字化编审系统，所有投稿、审稿和同行评议全部在网上进行。传统意义上的印刷环节演变成为适用于数字网络下载的数字化加载及各种格式的电子书或电子文件制作，编辑和合二为一，如eGloo Technologies开发的XML标准语言就大大促进了电子终端的信息加载，也加速了信息加工和流程。[3]即使要进入传统印刷环节，美国赫斯特集团和《时代》杂志这样以出版为主的公司也会利用数字技术做附加、增值服务。就编辑和流程来说，一方面，诸多编辑业务被融合到印刷部门;另一方面，印刷企业也拥有了文字编辑业务，信息加载过程同时成为信息过程。为适应这种产业链融合，美国康涅狄格州的Westchester出版服务公司应时而动，把编辑、信息加载和发行等环节协调统一，形成组合业务并根据需要Apple，Kindle，Nook及PDF等不同格式服务。
值得一提的是，就论文投稿、审稿和发表而言，国外一些学术期刊还实行了一种“先发后审”的出版模式。所谓“先发后审”，就是作者投稿的论文只要没有实质性的技术差错，在逻辑和行文上合理流畅，即可首先在线发表，论文学术质量由用户或学术共同体即时在线进行评论。[4]美国物理学会所属期刊最早在2011年开始尝试这一全新的出版模式，半年内即收到2000多篇论文投稿;美国化学学会则将未经排版的论文直接放在网上供用户阅读。这种先发后审的流程完全颠覆了传统的论文三审制度，使作者免除了专家复审的漫长等候周期，加速了出版进度。事实上，先发后审的出版模式在2003年就已在中国进行实践，经教育部批准、由教育部科技发展中心主办的“中国科技论文在线”就是为论文快速发表和科研成果及时转化而建立的学术出版平台，用户只需简单注册成为网站会员，利用模板在线投稿后，初审即可在线。作为传统出版制度的有效补充，先发后审的在线出版模式对科学研究具有快速传播和推进作用。
（二）存在形态在线化
2008年的一项数据显示，国际学术期刊中，人文社会科学类数字化比例达到86.5%，科学技术医学领域则达到了96.1%。[5]这一时期，学术期刊的数字版与印刷版共存，是学术期刊的“双轨制”时代。目前，一些国际期刊开始进一步取消传统印刷版，而只以单一的数字出版形态存在，如英国医学期刊（BMJ）在线出版全文，印刷版仅提供论文单页概述;美国科学院院报（PNAS）、美国化学协会（ACS）、南非家庭实践（South African Family Practice）印刷版只提供论文目录及摘要，《骨关节外科》（Journal of Bone & Joint Surgery）杂志印刷版也只提供论文首页内容。截至2012年11月，以e-only为基本出版形态的开放出版期刊超过8000种。[6]学术期刊在线出版使得用户可以在顷刻之间即能获取全球范围内专业的文献数据、最新研究成果，了解学术前沿进展，有效提高了科研工作和学术研究效率，还节约了大量纸张资源和存储空间，具有环保功能。相比纸质学术期刊，在线期刊更快捷、更方便地满足用户需求，已从根本上动摇了纸质学术期刊的市场地位，成为学术期刊出版模式发展的必由之路。
需要补充的是，一定数量的学术期刊还可以进行按需印刷，如上文所述，学术期刊在线出版论文全文，印刷版提供目录、摘要或概述等简要信息，重要文章全文印刷;一些期刊虽仅提供首页内容，但在右下角却提供快速识别OR码，用户利用手机扫描就可获取在线全文及相关评论信息。按需出版的另一种方式是在线期刊出版的同时保留印刷期刊，但根据客户需要运用JournalsXpress等数字技术小批量印刷纸质期刊，既能降低印刷成本，又可做到零库存。
（三）营销传播社交化
借助互联网、信息通信技术及社交媒体进行数字化营销是学术期刊提高知名度、扩大影响力，从而达到传播效果的一种新兴手段，其形式多种多样，包括网站、博客、搜索引擎广告、社交网络、电子邮件、联盟营销以及网上新闻。[7]其中，所谓联盟营销是指网络联盟营销，包括广告主、联盟会员和联盟营销平台三大要素，也就是广告主或商家（在网上销售或宣传自己产品和服务的厂商）利用专业联盟营销机构提供的网站联盟服务拓展其线上及线下业务，从而扩大销售渠道和销售空间，并按照营销效果支付一定费用的网络营销方式。数字化营销不仅运行成本低廉，而且精准、快速、有效、曝光度高，让学术期刊“无处不在”，同时实现了学术期刊对新市场的开拓和新用户的挖掘，这就是学术期刊的“可见性”功能。所谓可见性，就是不管基于搜索引擎、社交网络、零售电商还是其他数字媒体，用户都能以最简捷的方式、最低的成本获取信息内容。“可见性”最初是网络营销业界针对广告投放的概念，但对于学术期刊的品牌传播同样适用。论文题目、作者介绍、内容概要及相关评论等元数据信息在可见性概念中起着至关重要的作用，也是搜索引擎和社交媒体利用关键词搜索以吸引潜在用户的基础。学术期刊的受众分散、专业、小众，因而精确的数字化营销和社交化手段就有利于学术期刊的传播。
如英国著名学术期刊Nature，最早建立学术期刊门户网站并专门开通用于新闻、广告和职场的网站;还于2006年开设Nature专属播客，创建各种社交网络客户端和新媒体APP。Nature甚至还着力于打造类似于虚拟世界第二人生（Second Life）类型的Second Nature。[8]基于传播方面的种种努力与出色表现，Nature门户网站早在2008年即获得Webby Award最佳科学网站奖，客观上大大提高了其在信息快速传播时代的影响力和地位。
二、国际学术期刊在线出版对于中国学术期刊的启示
21世纪以来，世界范围内学术信息的在线使用量以每年50%―100%的速率递增，学术期刊的在线使用远远超过印刷期刊的使用。[9]就中国而言，根据腾讯企鹅智酷2015年首份微信数据报告显示，我国移动网民规模目前已达6亿，其中移动阅读用户占到91%，传统的纸质期刊不再是用户查阅和探索研究成果的主要途径，在线学术期刊成为学术成果传播的趋势将不可避免，基于互联网的微博、微信等方式逐渐成为具有强大影响力的学术传播媒介。
一方面，从作者投稿、编辑审稿及同行评审角度来说，在线学术期刊应当尽快建立属于自己的网络推动平台和服务平台，向一流国际学术期刊Nature学习，利用高效的审稿系统，快速在平台上发表学术论文并推出期刊成果，扩大期刊影响力和渗透力。据统计，相比传统的人工校稿，一位大学学报编辑使用信息软件的校稿效率提高了70%。[10]在同行评议审稿环节，编辑部通过网络交流和在线审稿方式即可综合专家或审稿人意见。由此可见，在线信息技术以其快捷化和网络化的特点可以极大地提高编辑部的编辑和审稿流程，缩短出版流程。同时，为应对移动化的阅读场景，在线学术期刊也有必要从月刊或双月刊的固定方式转变为每时每刻的即时出版，力争让用户在需要查询特定学术信息的时候第一时间找到。
而就先审后发还是先发后审的出版模式来说，需要反思同行评审制度的真正原因，或许只有清源，才可以正本。从实体出版的成本考量，传统媒介环境下出版所需的纸张和印刷技术相对比较昂贵，为保证刊印出来的论文或书刊不至于一无是处或毫无价值，出版商才会邀请学术共同体中比较有名望的学者对将要印刷的论文进行检查，以剔除那些没有价值的论文，这样才能最大程度地避免因为刊印“无价值论文”所造成的在时间与金钱上的双重浪费。[11]可以说，同行评审是出版商为免遭商业利益损失的一种不得已的做法。但进入网络时代后，学术论文的出版不一定要像以往一样依附或依赖于印刷和纸张，论文在线出版大大节省了纸张和机器所花费的高额成本。如《浙江大学学报》就实行了单篇论文为单位的“在线优先出版”（Online First）措施，并实现了在浙江大学出版社、学报网站、中国知网、万方数据知识服务平台及教育部科技论文在线等多平台的优先出版，论文周期大大缩短。
虽然由在线发表后的社区评论代替传统的编辑审稿和同行评议一直颇有争议，但这种出版模式尊重了作者的发现权，即因科学发现、经评审而获得的荣誉和物质奖励权利，保障了具有领先意义成果的首发权，保护了作为作者版权的知识产权。当然，先发后审模式在合理性与严肃性方面也具有自身的先天性缺陷，因此，为保证科学研究的公正性、权威性和前沿性，就需要对先发后审模式进行一定程度的修正。也就是说，论文在线只是对于论文观点的一种确认，是一种认证行为，严格地遴选、把关和编辑依然必不可少，传统的三审制和同行评议制仍旧要发挥至关重要的决定作用，这样既能保证原创思想的作者权利，又能提高学术期刊的出版效率。为进一步去除先发后审模式的弊端，为改革传统的“同行匿名审稿制度”而创办的Science Open杂志，是一个可资参照的样本。Science Open杂志的流程大致如下：第一步是编辑部请专人检查投稿论文，以剔除反科学的内容。第二步是在线发表达到编辑部内部检查标准的论文，由编辑部进行排版。第三步是进行同行评审，而且，评审人员必须实名，评审意见必须公开。如果审稿人与作者有学术联系，系统会“特别”显示强调出来;如果论文评审出现技术性错误，期刊还会给作者两次申诉机会。事实上，Science Open杂志在一定程度上重新定义了“出版”，即出版本质上是出来，然后再由科学共同体进行讨论和检验。对于学术期刊来讲，这种先发后审的修正模式可以吸引和留存优质稿件，客观上提高期刊的权威性与影响力，提升学术期刊质量。
另一方面，通过在线网络和社交媒体客户端，出版社或发行机构可以将学术期刊极具专业水平的分析见解和富有参考价值的学术内容进行加工或可视化处理，提供到移动平台以发掘潜在的用户群体，增强期刊的渗透力。在这方面，创刊于2012年6月的在线开放获取国际学术期刊Peer J的行销方式值得借鉴。首先，Peer J 基于开放获取的文章内容可以保证在第一时间被Google Scholar，Microsoft Academic Search，Pub Med，Pub Med Central，Scopus及ACS等数据库和知名检索机构检索到，学术传播的时效性、首创性等问题得到有效解决;其次，每篇所投论文都配发有唯一的电子标识符，作者待刊发文章的首发权和著作权得到充分保护，用户的原创性创作投稿也受到激励;再次，基于网络单篇文章影响因子评价方法的使用促使学术期刊传播中的文章被阅读、引用、转载、转发、评论、在线图书馆收录等数据资料得以有效采集，期刊传播效果得到透明化监测与评估。[12]
就移动互联网时代的营销传播而言，除建立数据库、官方主页、官方博客、官方微博、官方APP客户端外，学术期刊还可以建立微信公众号或订阅号等，以便让用户随时随地登录，了解投稿信息、期刊公告、学术会议、过刊文献及论文下载等最新服务。而且，学术期刊还可以鼓励编辑使用微博、微信等工具，通过“微编辑”平台创新用户服务模式，利用微博形成自媒体用户圈，并进一步利用圈的效应进行分享、转发、转载等，使期刊信息内容得到快速的传播。此外，通过激励用户邀请同仁同好就某一论文或研究热点进行阅读或评论，形成互动机制，期刊微信号可以成为期刊编辑、专家与用户良性讨论的公共平台。在互动沟通服务中，用户间的人际传播得到强化，对于期刊的信息反馈与信息分析得以有效收集，学术期刊既可以培养忠诚用户，又可以发掘潜在作者。更为重要的是，话题的及时更新和转发扩散的加速还可同时提高学术期刊的知名度和辐射力。
总之，移动互联网时代所产生的新媒介使用制造了崭新的阅读场景，而内容产品的生产者对于用户的争取就必然争取用户所在的碎片化和移动化场景，投审稿程序数字化、数据资源在线获取、与社交网络紧密结合从而成为学术期刊出版的必然趋势，也是现代出版生存与发展的基础。更为重要的是，学术期刊不仅是科学信息的传播媒介，更是一种品牌资源。吸引大量高水准的作者、刊发高品质的论文，并及时把握学术前沿成果，是学术期刊品牌美誉度的直接体现，二者相辅相成、良性循环，最终助推中国学术期刊向国际一流期刊发展。
参考文献：
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[12]谢文亮，王石榴.学术期刊的传播力与传播力建设策略[J].中国科技期刊研究，2015（4）.
关键词：中职，计算机，实验教材，建设
0引言
教育部高度重视中职学校教材建设，对中职学校和广大教师寄予厚望，在《关于全面推进素质教育、深化中等职业教育教学改革的意见》（2000.3.21）中提出：“中等职业学校要根据实际需要，及时更新教学内容，开发教学资源，编写反映自身教学特色的补充教材和讲义等”。博士论文，实验教材。因此，编写、选择和补充适合中职学生口味的“教材套餐”，既要全社会共同参与，形成合力，精耕细作，精心打造，同时也是中职学校和全体教师义不容辞的责任和义务。博士论文，实验教材。
1 当前中职计算机专业实验教材存在的主要问题
一是生源质量较以往下滑，出现了实验教材偏难，与学生实际接受能力脱钩现象。以往的中职生录取是重点高中与普通高中之间的分数段，而今是在普通高中分数段以下，这是一个客观存在的事实，生源质量下滑，而教材内容和形式变化少，超出了学生的实际接受能力，导致学生学习兴趣下降，学习效果不佳。特别是近年来，这一问题不但没有改变，甚至更加突出。
二是实验教材和理论教材的风格接近，忽视了实验教学的特点，难以实现实验教材的创新。博士论文，实验教材。博士论文，实验教材。课程总框架上理论课重而实践课轻，而且专业课也是重专业理论而轻技能训练；授课模式上仿效理论教学，实践课无法形成体系。造成实验课成了理论课的附属。
三是实验教材建设未与市场需要接轨，与用人单位需求往往有很大的差距，实验教材建设没有邀请相关专业技术人员参与，对市场了解不多不深，出现了编写实验教材所选素材的“信息孤岛”现象。
四是实验教材的更新速度慢，与计算机软硬件的更新速度相比存在滞后的现象。计算机技术的发展速度较快，而实验教材的更新速度相对较慢，导致实验教学教材和实验教学环境不一致的情况，影响了实验教学的效果。
2 中职计算机专业实验教材建设若干问题探讨
中职生的实验教学，要求我们不断更新教育观念，树立以人为本、以学生为本、以学生发展为本的教育理念。教师应在实验教学中，选择好的实验教材，不断完善教案、讲义，进行模块化整合，激发并强化学生的学习兴趣，我国古代教育家孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见，一本满足专业要求、学生爱不释手的实验教材是培养学生的学习兴趣，并引导他们逐渐将兴趣转化为稳定的学习动机的前提和基础。
1）建立“三层次”实验教学体系，并配套相适应的三类实验教材
由于计算机专业课程是实践性较强的课程，因此我们在理论教学的同时，特别注重加强实验教学，以培养具备一定基本理论素养和基本技术技能的计算机应用型创新人才。在实验教学过程中，我们选择或编写三类教材，即初级、中级和高级三个版本级别的实验教材来满足三个层次学生的实验教学，即基础性实验、综合性实验和研究开发性实验三个层次的实验教学。博士论文，实验教材。学生按不同层次分组，使用不同教材，自主学习，并分别接受教师指导与训练，加强教学的针对性，分类教学有利于调动学生的学习兴趣，培养学生你追我赶的学习氛围，实现不同层次的人才培养目标。
2）组织编写创新型计算机专业实验教材，构建和完善适合中职特色的实验教学体系
创新型计算机专业实验教材的编写从满足经济发展对高素质劳动者和技能型人才的需求出发，在课程结构、教学摘要有各种风格的视频和音频教材，同时辅之以虚拟实验室，为中职学生奉献教材精品和提供访问友好的虚拟实验室平台，促进中职教育又好又快良性发展。博士论文，实验教材。
如何构建和完善适合中职特色的实验教学体系，我们有很多成功的例子，如北大青鸟从教材到教学已形成了自己独特的体系，洪恩集团计算机教学软件使很多人学会了计算机的操作等等，我认为构建和完善适合中职特色的实验教学体系，首先要从实验课程教学质量标准评价体系建设和实验课程教学监督评价体系建设入手，建立和规范对实验课程教学质量的全面监控和全程监控反馈机制，同时加大过程考核力度，建立健全相关规章制度，对实验教学质量的提高具有关键作用；其次就是引进、学习一些知名教育集团的职业教育培养模式，加以消化吸收，构建适合本地学生的实验教学体系；最后就是加强职业教育校际间的交流，联合编写教材或讲义，通过实验教学研讨会、教师教学比武和学生技能竞赛等活动来不断完善和丰富本地特色的实验教学体系。
3 结束语
总之，中职计算机专业教材建设一定要以职业能力发展为主线，以培养具备一定基本理论素养和基本技术技能的计算机应用型创新人才为目标，不抛弃，不放弃，让每一个学生都能走上健康发展的道路，在职场中找到自己的位置，最终到达成功的彼岸。
参考文献
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混合学习是集面对面教学与在线学习的优势于一体的，对于实验教学来说，究竟如何融合虚拟实验与真实实验的优势进行实验教学？如何分配二者的比例？以上问题能否解决是决定混合学习效果的关键因素[5]。因此，为了解决好虚拟实验室与真实实验室学习比例分配问题，本文将混合学习过程分为四个阶段：预习实验、操作实验、巩固提高、评价与反思(如图2所示)。其中：(1)预习实验阶段主要任务是熟知实验原理、实验目标、实验注意事项等内容，以“实验室制取氧气”为例，由图1的知识建模图可知，预习实验阶段的任务是熟知氧气的化学性质、物理性质以及氧气的组成，学生只有理清了氧气的基本知识，才能较好地辨别两种制取方法间的异同点。(2)操作实验阶段主要分为在虚拟实验室与真实实验室中操作，具体先在哪一个实验室中操作，这主要取决于学生的知识水平和具体的实验类型。(3)巩固提高阶段主要是将本次实验中学习到的知识应用于实际生活中，解决日常生活中遇到的化学问题，并能改进实验，制作简易实验装置。另外，为了培养学生分析解决问题与探究的能力，我们改编一些实验条件，设计与本实验相关的探究小实验，要求学生分组或单独设计实验方案，完成探究小实验。(4)评价与反思阶段始终存在于实验过程的每一个环节中，它支持每一个环节的顺利进行，也为多元化评价学生提供了客观、公正的依据。
二、混合学习活动设计
对于实验教学而言，混合学习活动主要是指在真实实验室和虚拟实验室中开展的活动。如何对学习活动进行分类？美国学者乔纳森将基于问题、项目的学习活动分为探索、阐明和反思三大类，我国学者武法提等通过对网络学习环境下学习者行为的分析，将网络环境下的学习活动分为知识学习、问题解决、策略学习三类[6]。杨开城认为可以从不同角度对学习活动进行分类：从活动的内外化角度可以分为内部和外部活动，从个体群体的角度可以分为个体学习、群体交流、自我管理，从活动与学习目标的内在联系可以分为意义建构、能力生成活动[7]。詹泽慧则从学习活动依托的环境不同将其分为课堂学习活动、在线学习活动[8]。上述学者都从不同角度对学习活动进行了分类，但是具体到实验学习上，如何进行分类？笔者在借鉴上述研究的基础上，根据实验类型与实验目标的不同，将混合学习环境下的实验学习活动分为四类：理论知识类、实验技能类、问题解决类、评价与反思类。实验过程中每一个阶段的顺利进行都离不开学习活动的支持。真实实验与虚拟实验各有优缺点，依据知识建模图中呈现的各知识类型之间的隶属关系，笔者为每一个实验阶段设计了相应的学习活动。如理论知识类活动主要支持预习实验阶段的学习；实验技能类活动主要支持操作实验阶段的进行；问题解决类活动主要支持巩固提高阶段的进行；评价与反思类活动用于培养学生的评价反思能力。各类活动组成了一个相互影响的活动序列，且各个活动间紧密衔接。下面具体阐述每类学习活动的设计方法。
1.理论知识类活动设计
本文中理论知识主要是指事实性知识和概念性知识，事实性知识一般只要求记忆，概念性知识则要求记忆、运用与发现。对于初中化学实验教学而言，理论知识主要是指实验原理、实验目的、实验仪器药品的特性等。由于此类知识的学习是在预习实验阶段进行的，学生也不太重视，鉴于此，为了便于学生记忆与运用事实性和概念性知识，我们在虚拟实验室中，设计了知识卡片、头脑风暴、概念冲突、预习报告等活动。知识卡片是集图像与文字于一体的，卡片分正反两面：正面设计与实验相关的知识点，并配有图片说明；反面设计与该知识点相关的问题及注意事项。这种图文并茂的设计方式，生动形象地为学生呈现了实验原理、实验目标和实验仪器药品等内容。在设计头脑风暴类活动时，笔者主要从问题的难易程度和活动的实施环境这两个方面考虑。如果问题难度过大，就不易调动学生讨论的积极性。另外，无论是在真实实验室还是在虚拟实验室中进行，都需要为学生提供一个较为宽松的思考环境。如图1知识建模图中“氧气的化学性质”知识组块，就可以设计成一个头脑风暴类活动。该活动既可以面对面进行，也可以在虚拟实验室中提供的论坛中实施。如果班级人数过多，可采取分组的形式进行，然后每组派一名代表汇报小组成果。概念冲突主要是让学生解释一个矛盾事件，这有利于激发学生的认知冲突。因为学生原有的认知结构不能同化新的知识，只能重组与改造自身的认知结构。这种引起概念冲突的情境创设方式，有利于推动学生建构知识。这类活动的设计，需要考虑学生的起点水平、认知风格，新知识与学生原有知识间的区别与联系等问题。以“氧气的物理性质”为例，“无色无味、不易溶于水的气体一定是氧气吗？”可设计活动讨论“无色无味、不易溶于水”与“氧气”的关系，引起学生的概念冲突，使其思考其他气体的特点，判断其他气体与氧气的异同点。预习报告是为了评价学生的预习效果而设计的，是为了知道学生是否预习了实验、预习的效果如何、预习中存在什么问题。这类活动需要教师和学生共同参与，学生预习完实验后，应认真填写预习报告，教师需及时地批阅，并将评价结果反馈给学生。
2.实验技能类活动设计
《标准》中明确指出：“化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。并对实验技能提出了具体的要求，如初步学习分离混合物、制取气体，初步学会取用药品、加热、选择仪器、连接仪器、配制溶液、检验物质、使用化学用语、观察记录、简单计算等”[9]。因此为了使学生习得基本实验技能，本文设计了“观看在线视频”“讲解演示实验”“做虚拟实验”“做真实实验”“改进实验”“填写与查阅实验报告”等实验技能类活动。其中只有做真实实验这一活动是在真实实验室中进行的，其他的均在虚拟实验室中实施。“在线视频”的制作方法有两种：一是下载并修改网络上的优秀实验视频资源；二是通过邀请化学骨干教师做实验，然后将做实验的过程拍摄下来，再添加上旁白及字幕，并剪辑成一个个小的片段，一个片段的长度是4分钟左右。设计成4分钟左右，是为了避免学生因观看过长的视频而引起视觉疲劳、注意力不集中等问题。另外，在设计“观看在线视频”活动时，还要求学生在观看的过程中，回答问题(如典型的实验现象是什么、简要叙述实验步骤等)。在线视频的设计不仅可以熟悉真实的实验仪器，给学生以形象直观的感受，还可减少学生在虚拟实验室中产生的不真实感。“讲解演示实验”主要是针对学生预习报告中出现的问题，由教师向学生讲解实验目标、实验原理及实验的重点、难点、易错点。“做虚拟实验”活动的设计，是在学生完成了预习实验以及教师讲解了演示实验之后进行的，此时学生已经知道了关于实验的基本理论知识。虚拟实验可以为学生提供一个实战前演习的场所，让学生对实验的原理、现象、仪器的使用等有一定的了解，从而可以减少真实实验操作失误的次数。在课后复习的过程中，学习者可能还会遇到一些关于实验仪器的操作技巧、实验现象观察等方面的问题，一般情况下，由于受实验时间、空间和实验仪器药品的限制，再去重复真实实验的过程是不可能的。这时，虚拟实验以其高度的资源共享性、可重复利用性成了学生的好帮手，学习者可以在任何时100教学实践与研究间、任何地点进行自主学习和复习。为了使学生将学到的理论知识运用在实验中，并培养学生的观察能力、操作能力，在虚拟实验中，着重设计了选择实验仪器药品、检查气密性、选择实验方法、组装仪器、观察并填写实验现象、书写化学方程式等项目。另外，为了防止学生抄袭他人的结果、甚至复制粘贴网上答案，笔者在设计虚拟实验时，又添加了监控和限时功能，即将学生操作虚拟实验的过程拍摄下来，这样在评价学生时，可以随机抽取学生做实验的视频片段，一旦发现学生抄袭或态度不认真等问题时，教师会予以提醒、警示；限时功能主要是指对于特定的实验步骤，如组装仪器，将给出时间限制，若在规定的时间内，未完成此操作，则该环节得分计为0分。“做真实实验”这一活动是在真实实验室中进行的，因为虚拟实验会使学生产生不真实感，在培养学生动手能力方面，是不能取代真实实验的。因此在设计该活动时，活动规则与虚拟实验室中也不同，此处主要是要求学生体会虚拟实验与真实实验的异同点、虚拟实验中不能解决的问题在真实实验室中能否解决、做真实实验室存在什么问题等。此活动的设计一般2人一组比较合适，否则人数过多，有些学生或许就成了观望者，没有动手操作实验的机会。当学生在做实验的过程中出现问题时，教师或实验师应给予及时的指导，帮助学生分析出现问题的原因，启发学生想出解决方案，而不是直接指出学生操作失误的原因，因为这是培养学生创新思维、探究能力的较好时机。“改进实验”活动的设计，是为了培养学生的探究能力，要求学生在完成实验后，思考实验装置存在什么问题、能否改进、改进的方法是什么、为什么这样改进等问题，设计改进方案并加以实施，该活动一般以5人为一组较为合适。每个小组先讨论实验装置存在的问题，再设计改进方案并分析该方案的可实施性、存在的风险，必要时可请教指导老师，协助分析该方案的合理性。条件允许的情况下，指导老师需要审阅每组的设计方案，并提出修改建议。“填写与查阅实验报告”活动要求学生完成虚拟实验之后，独自填写实验报告，完成之后由教师进行批阅，然后给出评价结果，学生再查阅实验报告，并根据老师的评价结果进行修改。实验报告的设计和评价方法，笔者已在其他文章中说明，此处不再赘述。
3.问题解决类活动设计
问题解决类活动的设计主要是为了培养学生运用化学知识和科学方法分析和解决简单问题的能力。设计问题解决类学习活动时，应设计好学习活动的问题情境，将具体的活动任务融入到真实的生活情境中，要从学生已有的经验出发，让他们在日常生活中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系。如关于“氧气与二氧化碳的性质”，可设计学习活动为：市场上有一些充气包装的食品，装食品的塑料袋内充满了气体，问袋内充的是什么气体？请学生提出猜想，并说明理由、加以验证。这种设计方法能很好地将化学与学生的日常生活联系起来，提高学生的学习兴趣，使学生感到化学离自己并不遥远。本研究设计的问题解决类学习活动主要有：“探究小实验”“生活中的化学”“化学家发现之旅”等。“探究小实验”和“生活中的化学”活动的设计主要是根据学生已学过的化学实验，设计与日常生活相关的探究实验。比如可设计学习活动：收集有关铁锈蚀造成经济损失的资料，设计实验探究铁制品锈蚀的条件，讨论防止锈蚀的方法。再如可设计学习活动：碳酸钠俗称苏打，碳酸氢钠俗称小苏打，常用于食品和医药工业。请同学们设计简易实验装置对碳酸钠和碳酸氢钠的性质进行探究。此类活动要求以小组的形式进行，一般5人一组比较合适，并在活动前将评价量表分发给学生，既有利于学生清楚该活动具体的评价方法，又能为学生进行探究活动提供一定的方向。该探究活动可分为：提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等。“化学家发现之旅”活动的设计，主要通过制作视频、动画、图文并茂的电子读物，讲述化学家探索发现的过程，为学生展现化学家们辛勤工作、废寝忘食的情景，以拓展学生的视野，使学生体验化学发现的艰难与化学家的辛劳，学习化学家严谨的科学态度。在开展该活动时，要求学生先观看视频、动画、电子读物，然后回答教师设计好的问题，并将答案到论坛上。“编写‘趣味化学’小故事”活动，要求学生根据化学知识的特点将其编写成一个个趣味化学小故事，如氧气的性质这一知识点，可根据氧气的物理性质和化学性质，编写名为“神奇的氧气”“氧气的自述”等故事。在实施活动前，教师应先在论坛中创建活动区，题目为“编写关于氧气的趣味化学故事”，并给出具体的活动目标、分组方法、时间要求、活动建议。编故事时建议学生：遵从科学、趣味性原则，反应化学知识的特点，故事长度以300字左右为宜。最后将编写好的故事在活动区内，供同学之间学习和评价。
4.评价与反思类活动设计
从实验前的预习阶段到巩固提高阶段，评价始终贯穿于整个实验过程之中：(1)预习实验阶段，笔者设计了评价量规、预习报告等工具，用于评价学生的预习效果。另外，为了防止学生抄袭他人实验结果、任意复制粘贴网上资源等现象的出现，添加了对实验过程的监控和限时功能，将实验过程拍摄成若干个视频片段，教师可以随机抽取实验过程中的任意一段进行评价。(2)巩固提高阶段，针对学生设计的探究实验方案、化学小论文等，可以很好地对学生在该阶段的学习进行评价。(3)评价与反思阶段，主要是通过制作概念图、实验作业、电子档案袋、在线论坛等，对学生在整个实验过程中的表现进行评价。下面简要介绍“制作概念图”“实施在线考试”“设计电子档案袋”等活动的设计方法。虚拟实验、实验报告评价用于跟踪学生的实验过程、记录学生做实验时观察到的实验现象，若学生选择的实验药品不合适，仪器的组装不正确，化学方程式的书写不规范，系统会立刻针对学生的误操作给予反馈，提醒学生规范操作虚拟实验。实验报告的评价功能主要体现在两个方面：一是能自动记录学生在做虚拟实验的过程中填写的实验现象和数据，这些实验现象和数据是自动记录在实验报告中的，学生不能随意修改，也在一定程度上杜绝了抄袭现象；二是对于实验报告中主观性问题的回答进行过滤检测，若两个实验报告的相似度大于60%，则视为无效报告，可自动提醒学生认真、独立地填写实验报告。对于初中三年级的学生来说，化学是一门全新的学科，其中有大量的概念、化学符号和化学用语，这些概念和符号通常比较零散。学生对需要记忆的化学知识组织不好，不能按结构层次排列知识点，对知识内在联系模糊不清，对化学概念知识、方法的总结与运用也有欠缺。为了解决上述问题，笔者设计了“制作概念图”学习活动，因为概念图能清晰地展现概念间的关系，可以帮助学生理清新旧知识间的联系。它既可用于课前预习，也可用于课后的总结复习[10]。可采用徒手方式绘制，也可用Word、Inspiration等软件制作。对于初中化学实验教学来说，由于受到教学时间的限制和中考的压力，一般采用徒手方式绘制较好。在实施“制作概念图”的学习活动前，应明确提出概念图的评价标准，如应在概念之间建立起有意义的联系，能将最高层的概念分解成若干有效的层级，概念之间的联结整合是有效的、有意义和重要的等[11]。“实施在线考试”活动主要设计了单选题、多选题、简答题、设计题，这些题型囊括了初中化学课程的各个知识点，形成了一个比较完整的试题库。并且各个试题是随机生成的，也就是说学生每一次登录系统抽取的考题都与上一次的不同，绝对不会出现两次抽到同一份试卷的可能。在时间设计上，根据题量的多少和难易程度，我们为每一份试卷设计了固定的时间。学生完成实验后，需登录虚拟实验室，进入在线考试，在规定的时间内完成考试内容。将学习反思报告、实验方案、典型作品、教师和同学的评语及期望、学习计划等内容装入档案袋中。通过对档案袋和在线论坛的分析，教师可以发现学生在实验的过程中存在的问题，提供反馈信息；学生也可以通过自评与互评等方式，反思自己的不足并学习同伴的长处。
5.“实验室制取氧气”混合学习活动设计案例
实验室制取氧气有两种方法：排水法和向上排空气法。有四种药品：高锰酸钾、氯酸钾、二氧化锰、过氧化氢溶液，在此选择加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气，并采用排水法收集气体。选择这两种药品除了因为它们可以反映实验室制取氧气的基本过程，还有两个原因：一是便于学生了解分解反应的含义，二是有利于学生通过该实验验证催化剂的性质。前面已经介绍了各类活动的设计方法及注意事项，下面以“加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气”为例，简要阐述混合学习活动序列的设计。依据活动理论和学习目标分类方法，通过构建知识网络图将知识分成若干组块，然后以实验过程为主线，以虚拟实验室和真实实验室为支持环境，从学习目标、知识组块、活动任务、活动形式与时间分配、学习成果方面设计混合学习活动(如下页表3所示)。
三、结束语
关键词： LMS Moodle 大学生 信息化学习方式
学习管理系统（LMS：Learning Management System）是具有组织、跟踪、评估、发送、呈现、管理学习内容和学习活动，促进学习者之间交互等一系列功能的计算机（网络）系统，它的使用能辅助教师为课堂建构一个将课内外教学连接的学习环境。［1］LMS平台的选择有很多，有Webct、Blackboard、Lotus等。在众多的平台中，Moodle使我们眼前一亮。它的重要的特色是以社会建构主义为其设计基础，影响范围广，教学理念先进，免费使用，支持中文，技术门槛低，功能强大。因此本文构建了基于Moodle平台的大学生信息化学习方式，试图解决大学生学习中存在的诸多问题。
一、大学课堂教学中存在的问题及Moodle具有的相应功能
（一）课堂缺乏活力，学生缺少学习激情。
桑新民教授曾将学习分为“三个世界”，即经验世界、语言文字世界和基于信息技术的虚拟现实世界。［2］高校的教学模式一般是教师讲授为主，是一种知识的单向传输，即学部分停留在“语言文字世界”，很难与学生的“经验世界”很好地联系，久而久之造成了两者越来越脱节，也就是理论脱离实际。因此，大学课堂缺乏活力，学生缺少学习的激情。
当人类进入信息网络时代之后，学习中出现了第三个世界――基于信息技术的虚拟现实世界。第三个世界是沟通前两个世界的重要桥梁。我们这里构建的基于“Moodle”平台的学习环境正是沟通前两个世界的虚拟现实世界。其充分利用了虚拟现实教育的独特优势，改变了教师课堂讲授为主的单一教学模式，引导和促进大学生在经验世界和语言文字世界中学习经验和学习活动的整合，不断提高学生学习的自主性、协作性和创造性。
利用Moodle平台，让学生在信息化环境下学习，可满足个性化学习的需求。Moodle课程并不仅仅是呈现信息的工具，它还具有“虚拟现实的”、“开放的”、“参与式的”的特点，是有个性和创造性的“思维实验室”。Moodle课程促进教师与学生对学习方式、教学方式的转变，为师生的自我发展提供可契机。
（二）教学目标与评价方式难以激发学生的主动性与创造性。
多元智能理论认为，人的智力是多方面的，其表现形式也是多种多样的。大学的教学评价主要以期末考试成绩为参考。这不能全面客观地反映学生的发展，忽略了对学生个性和多种能力的锻炼。
Moodle平台为个性化学习提供了可能，它包括很多组件，把不同资源结合起来使用。根据学生的实际情况和需要设计合适的学习内容、学习活动和学习策略。Moodle提倡个性的自由、充分、和谐发展，尊重学习者的兴趣、爱好和需要。学生可以根据个人的需要和进度，从许多可任选的学习材料中进行选择。Moodle平台上整合了专题讨论、Wiki、Blog等工具，学生可以通过这些工具进行深入的学习，并能自由地与他人交流想法。
传统课堂的教学目标整齐划一，难以激发不同个性学生学习的主动性与创造性，难以适应不同类型大学生学习的内在需求。Moodle教学的最大好处就是可以根据学生的特点、学生的接受能力、学生的喜好程度将教学目标进行分层。在基于“Moodle”平台的信息化学习中，学生按照自己喜欢的学习路径进行学习，满足了学生个性化学习的需求。同时Moodle上的评价是一种过程性评价，对于学生的学习过程都有详细记录，包括学生何时登录，浏览了哪些资源，考核成绩如何。评价形式主要有：同伴互评、对评价评分、成绩反馈。通过过程性评价，学生主动、自觉、客观地进行自我及同伴的评价，有效调动了学生学习的积极性。
（三）研究性学习能力、协作学习能力较差。
大学生在繁重的课业学习中，基本是孤立的学习者，与他人协作学习的能力较差。大学生普遍缺乏人际交往的经验、组织协调的能力、演讲和艺术能力、团队精神和团队感情。而在“知识爆炸”的今天，学校课程与教学内容急剧膨胀，面对不断增加的学习压力，学生如果仍然只进行孤立的个体学习，必然是力不从心。这就需要每个大学生学会自主―协作学习、研究性学习。
Moodle平台是开放的、协作的，让学生、教师甚至是家长可以在信息化课程中进行良好的互动。Moodle平台上提供了多种学习活动，有SCORM、Wiki、专题讨论、作业、投票、测验、聊天、讨论区、词汇表、程序教学（lesson）及问卷调查等，这里大多数学习活动都有小组学习的形式，学生可以根据需要选择分组学习、集体学习。
Wiki是Moodle系统中网上协作学习的平台，小组可以在同一个网页上对学习内容成果等进行编辑、修改，并且可以保留、查看修改的历史记录。因此可以充分培养学生的交流、协作能力，形成生生、师生甚至家校之间的良好互动。
Moodle是研究性学习的平台，特别体现在主动寻找答案、主动发现问题方面。它能充分调动学生的思维能力、想象力和创造力，开拓学生视野，启发学生思考，从而进一步培养主动探究的能力。
二、基于“Moodle”平台的信息化学习过程
“Moodle”平台安装包可以在魔灯中国社区（MoodleChina Community）下载。魔灯中国是一个非盈利组织，成立2007年3月。在这里可以下载最新汉化版的Moodle（Windows 版Linux版）和Theme（主题皮肤）。［3］整个学习过程可用下图（1）来表示，图的中心是Moodle平台，表示整个学习是紧紧围绕在Moodle平台构建的学习环境中展开的；最的六个方框是六个学习过程；中间指向方框的是与学习过程对应的Moodle平台中的功能。
（一）对学习者分析，合理分组。
在开展正式的学习活动之前，教师首先应对每个学生的专业、电脑操作水平、课件制作能力、艺术设计能力等方面有一些了解。这样可以为后面设计学习资源和学习活动提供依据，也是科学合理地进行异质分组的前提。教师应尽量将不同特点有不同特长的学生分为一组。
其次，分析每个学习者的学习风格。让教师尤其是学习者了解自己的学习风格对学习活动和学习效果起着十分重要的影响。学习风格主要包括生理和心理两方面。生理方面主要表现为年龄、性别、体质特征、时间知觉的不同。以及对声音、光线、温度的偏爱和对感知觉通道的偏爱等；在心理方面，学习风格主要表现为信息加工、思维方式、爱好、动机、情感意志等方面的差异。
最后，分析学习者元认知水平。通过让学生自我提问等方法来了解自己的元认知能力，让学生对自己学习中感知、记忆、思维、想象等认知活动再认识、再思考及进行积极的调控，提高学习者的自我管理、自我反思的能力。
（二）科学制定层次化、具体化、个性化学习目标。
采用分小组研究性学习，每个小组和个人都要要制定学习与发展目标，在制定学习目标时要求做到层次化、具体化、个性化。［3］第一，学习目标要包括三个层次，即课程学习目标、小组学习与研究目标、个人学习与发展目标；第二，学习目标要具体，不仅制定总目标，还要制定清晰的单元学习目标，最后转化为与目标任务相关的作品、论文；第三，目标是个性化的，小组内每位成员根据自身特长和学习内容制定相应的个性学习目标，组内成员采用合作策略，而小组间采用竞争策略。有了学习目标，每个学习者和每个小组都要提交个人学习计划和整个小组的学习计划。学习计划中要包含根据自己的学习基础、学习风格和元认知特点制定的学习策略。而且，学习计划和学习策略都要求在学习活动中严格执行。这些可通过“心得报告”、“作业”、“Blog日志”等形式记录下来。
（三）设计丰富的学习资源和灵活的学习活动。
Moodle平台的“资源”和“活动”是学习过程的核心。在课程学习前教师应设计好与学习内容相关的各类学习资源，丰富的学习资源是学生完成自主―协作式研究性学习的重要保障。
“资源”模块（图2）包含标签、文本页、网页、链接到站点或文件等，完全可以满足课程设计者来编辑和展示资源。
利用“活动”功能（图3）设计灵活的学习活动。“活动”模块包含Wiki、作业、互动评价、投票、数据库、测验、程序教学、聊天、讨论区、词汇表、问卷调查等等一系列活动，以此来协助课程设计者完成课程设计。
整个“活动”按照功能可以分为协作、讨论、反馈和评价四类，其中“协作”利用Wiki、专题讨论、词汇表这几个模块；“讨论”可以以在线聊天的方式实现，讨论区和消息可以实现离线的讨论和交流。
“反馈”的功能可以由投票、作业、心得报告等来实现；“评价”则可以将论坛、Wiki、SCORM、作业、课等纳入到评价体系中，从而形成基于网络的电子成长记录袋。
（四）综合信息，完成作品，汇报交流学习成果。
通过使用一系列的资源和学习活动，每个小组和成员最终要完成自己的作品。作品全是电子形式，这样做的优点是易于保存、查找、交流、共享。电子作品的主要内容包括研究内容汇报PPT、小组学习主页、个人学习日志Blog等。电子作品在平台上的实现方法是在线文本、网页编辑、心得报告、离线活动、作业等。每一个学习专题完成之后，是一次汇报交流课。每一个小组把自己的成果向大家汇报，其他小组要进行评论和提出问题，汇报人除了回答提出的问题，还要提出自己的研究不足，大家讨论解决。汇报交流是整个学习过程的重要一环，在每一个专题学习之后都要按时进行。汇报交流后学习者要对本次学习进行反思、总结。这不仅是评价的依据，更重要的是学习者通过反思总结才能真正找出问题，提高以后的学习能力。
（五）进行多元化评价。
过程性评价，主要以每位学生的学习记录为依据。学习记录在作业、讨论区、心的报告、Wiki、SCORM等学习活动中保存，主要形式是每个学习者和小组的作品、发言、研究论文等。除此之外在其它侧面比如“学习态度”、“努力程度”、“表达能力与沟通能力”等方面也可以做出评价。
相互评价，平台专门为评价设计了“互动评价”活动。它的功能十分强大，能够很好地实现自我评价与相互评价。在使用之前，需要进行一些选项设置，包括分值、评分策略、评分要素个数、能否自评、是否匿名、教师评价权重、上传作品的时间、评价作品的时间等。教师可根据自身的需要选择合适的评分策略及其它选项。Moodle提供了多种评分策略及量表类型，教师可根据需要进行选择，并提供明确细化的评分标准，以减少学生的主观偏差，提高评分的效度和学生评价水平。其次，评价可以做到完全的匿名性，这就避免了人际关系干扰评分的信效度。
成就评价，将多元智能评价理念与信息技术评价方式的引入教学评价与管理之中，通过创作个人与小组、班级学习主页的方式进行大学生在网络环境下学习与创新能力的综合评价。在了解学习者智力特点的前提下，制定多元的、弹性的、个性化的评价标准，使每一个学生以适合自己的方式接受评价，充分注重学生的个性发展，使每一个学生通过学习体会到成功的喜悦。
经过了基于Moodle平台的信息化学习之后，在一定程度上改变了大学课堂缺乏活力，学生缺少学习激情的现状。在自主―协作式的研究性学习过程中，培养了学生的信息素养，使学生学会了自主学习、在交流与协作中学习、运用现代信息技术高效地学习、在研究和创造中学习，使每个学生的学习能力和学习效率得到较大提高。
参考文献：
［1］骆莎，黎加厚.以魔灯（Moodle）为媒连接课内外学习.远程教育杂志，2007,2.
［2］桑新民.多媒体和网络环境下大学生学习能力培养的理论与实验研究.中国远程教育，2000,11.
[论文摘要]在教学中运用虚拟现实技术不但能有效的提高教学效果，激发学生的学习兴趣，而且还能提升教学过程中的科技含量。阐述虚拟现实技术在教学中的重要作用，重点探讨在各基础学科中虚拟现实技术的运用。
一、引言
随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域，并涉及高等教育的各个学科。计算机变成实验台，软件变成仪器，网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容， 有效地营造随技术发展的教学环境，提高教学质量。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及显示技术，生成三维的虚拟环境，介入者利用键盘、鼠标等输入设备，或者带上头盔、数据手套等传感设备进入虚拟环境，在虚拟环境中进行实时交互，并且能够感知和操作虚拟环境中的各种对象，获得身临其境的感受和体验。
虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力三个基本特征。在具体的教学实验中，学生可以作为主角存在于虚拟环境中，对虚拟环境内的物体进行操作并从环境中得到自然的反馈，而且当学生沉浸在多维信息空间中时，能够主动地获取知识，寻求解答，形成新的概念。
虚拟现实技术以其诸多的优点决定了它在教育领域中的重要作用。一是避免真实实验或操作所带来的各种危险并降低真实实验的实验用品损耗；二是在虚拟实验中可以获得与真实实验一样的学习效果，还可根据实验教学发展需求“引入”新设备，不断对新设备进行扩展。三是彻底打破空间与时间的限制。总之，虚拟现实技术结合多媒体技术和计算机网络，能提高实验效果与效率，充分发挥教学优势。
三、虚拟实验室的实现
虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。在虚拟实验室中，学生能够在计算机建立的三维的模拟实验场景中从不同的视角观察一个实验对象，通过鼠标的选择或者拖曳操作便可完成与虚拟实验对象之间的交互。
（一）仿真实验
虚拟实验室实际上就是数字化的仿真技术在实验教学中的应用，一个真正的虚拟实验教学系统的前台是多媒体或是虚拟化的环境，后台是实时仿真的过程。
目前的仿真软件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在构建虚拟实验时，应根据具体需求，选择合适的开发工具。如何将计算机仿真技术与虚拟化的仪器或多媒体环境有机的结合起来是虚拟实验室建立的关键和核心技术。
（二）支持技术
目前国内外对虚拟实验室的开发大致采用以下几种方法 ：
1．使用JAVA+VRML进行开发。Java目前已经成为跨平台应用软件开发的一种规范，主要讨论对象行为。VRML 是一种虚拟现实建模语言，着重于虚拟场景中对象的特征。采用JAVA+VRML混合编程是实现较复杂动态场景控制等高级交互功能的有效方法。但基于VRML虚拟现实的虚拟实验在制作上较复杂，客户端需要有大量的专业的设备（如头盔、触觉手套等），附加成本较高，并且运行VRML对客户端计算机的性能要求也很高。
2．使用ActiveX控件进行开发。ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义。在虚拟实验室的开发过程中，代码复用性对于持续开发过程尤为重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一种支持COM规范的开发工具来进行ActiveX控件的开发。由于ActiveX控件只能运行在基于Microsoft Windows的操作系统，因而移植性和通用性较差。
3．使用QuickTime VR进行开发。QuickTime VR（简称QTVR）是新一代的、基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术。QTVR可以应用照片、录像或数字图像等离散数据来创建虚拟环境，完成三维空间及三维物体的造型，并实现全方位观察。具有更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。QTVR制作简单、周期较短、可控性也很强，对开发一些简单的网络实验教学软件的难度不大。
4．使用FLASH进行开发。FLASH是一种基于矢量的图形系统，具有短小精悍、任意缩放、兼容性良好、嵌入ActionScript脚本功能等特点。而且Flash中的工作组功能极为强大，包含一套新的工作流程，可自动更新Flash网站的数据驱动，从而大大节约了开发者的时间。因此，FlashActionScript是网上教学虚拟实验室开发的最佳平台。
（三）功能模块设计
无论建设哪个学科的虚拟实验系统，从功能模块上均可划分为三个部分。
1．网络服务。用户可通过网络注册个人信息并经过验证后登录虚拟实验系统。登录该系统后学生可自主选择将要进行的实验，并根据实际需要获得相关的指导。
2．仿真实验。采用计算机仿真技术来构建实验模型，设计出用于测试的虚拟仪器设备、实验线路或回路、实验元器件或构件库、判别实验效果的评价标准等。用户选择相关的仿真实验以后，根据提示进行相关的操作，观察实验现象并记录实验结果。
3．数据库。为虚拟实验系统提供相关的数据服务。维护虚拟实验系统的数据信息及用户的相关权限，为仿真实验提供支持。
四、结束语
如何将虚拟现实技术很好地运用于教学中是目前教育领域发展的一个新热点。虚拟现实技术在教学中具有广阔的应用和发展前景。虚拟实验的普及能更好的提高教学效率，优化教学过程，达到更好的教学效果。
参考文献
[1]孙宏彬等，VRML－Java远程虚拟教学平台的研究与实现[J].现代远程教育研究，2003（2）.
[2]许又泉、谭敏生、邓轶华，网络虚拟实验室及其实现方法研究[J].邵阳学院学报（自然科学版），2004（03）.
关键词：液压；凿岩机；设计研究；建议
中图分类号：TD421.2 文献标识码：C
Abstract： The paper analyzes various design and research literature on hydraulic rock drills in China， enumerates major arguments in some related papers， points out the imperative problems， and puts forward academic and policy-related advice on the R&D of the hydraulic rock drills industry in China.
Keywords： hydraulic； rock drill； design & research； opinion
1 我国液压凿岩机设计研究历史回顾
我国液压凿岩机的研制起步非常早，距今已近50年。我国液压凿岩机技术研究也很早，二十世纪七十年代，我国长沙矿冶研究院等就翻译了大量国外液压凿岩机专利和论文，七十年代后期，我国作者撰写了大量液压凿岩机的技术论文，直到现在，关于液压凿岩机的论文与专利仍然不断出现在各类期刊与网络上。
我国液压凿岩机设计研究方面的论文，有博士论文，硕士论文，学士论文，有期刊论文，也有网络论文，在整个液压凿岩机技术论文中，占据了很大一部分。
估计有20个高等学校（其中包括3所师范大学）和近10个研究院所的作者发表过液压凿岩机技术论文，其中大部分是关于液压凿岩机设计研究方面的论文。专利文献更是与液压凿岩机结构设计有关。可见，液压凿岩机设计研究在我国并非冷门。
我国液压凿岩机的技术论文与设计研究论文大量产出。与此形成鲜明对比，我国液压凿岩机产品发展很缓慢，独立开发的产品，很少能在市场站住脚。
2 我国液压凿岩机文献的分类
2.1 研究型论文
2.1.1 设计计算型论文
此类论文数量多。
设计计算型论文包括了仿真计算，优化设计，活塞间隙优化设计，蓄能器设计优化，换向阀设计优化，活塞缓冲设计，钎尾缓冲设计，冲击频率调节方法等等。
博士、硕士、学士的论文几乎全部属于此类。高校与研究院所作者的论文大都属于此类。此类论文数量多。
2.1.2 实验研究型论文
实验研究型论文包括实验方法介绍，实验设备和仪器介绍，实验项目介绍，测试结果与测试曲线分析，误差分析等等。
此类论文中介绍实验原理与实验方法的较多。专门介绍液压凿岩机测试结果与曲线，并且进行分析的论文较少，大多散见于设计计算论文中，作为计算正确性的证明。
高校与研究院所作者有些论文属于此类，此类论文数量不多。
2.1.3 材料热处理研究型论文
材料热处理研究型论文包括活塞、钎尾的选材与热处理，铜套的选材等等。关于活塞、钎尾的选材与热处理的论文较多，关于其他零件的论文数量少。
2.1.4 加工工艺型论文
加工工艺型论文包括凿岩机主要零件的机加工的设备，工装夹具，量具与测量方法，工序与工艺步骤，怎样保证尺寸精度与位置精度，等等，大概是技术保密的原因，此类论文数量极少。
2.2 综述型论文
2.2.1 产品品种型号综述型论文
产品品种型号综述型论文包括当时国内外液压凿岩机产品的厂家，系列，型号，主要性能参数等等。
此类论文数量较多，但大多是介绍阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品，介绍国内产品的较少。
2.2.2 产品历史发展综述型论文
产品历史发展综述型论文包括介绍国内外液压凿岩机历史发展，产品型号推出的年代，市场情况等等， 此类论文数量不多，但大多是介绍蒙特贝塔、阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品历史，介绍国内产品历史的较少。
2.2.3 产品技术综述型论文
产品技术综述型论文包括液压凿岩机结构类型，技术进展，等等。此类论文数量少而且内容重复较多。
2.2.4 产品市场调研分析指导型论文
产品市场调研分析指导型论文包括当时国内使用的液压凿岩机产品的主要型号，市场保有量，年销售量与销售额，备件销售量与销售额，市场的细分，将来市场的趋势预测，市场对液压凿岩机的性能与技术要求。
此类论文很重要，对于国家的产业政策和企业的产品规划指导意义很大。
此类论文数量极少，几乎没有，倒是在网络上各种市场调查公司的广告不少，只提供提纲，具体内容要付费才能提供。
由于我国缺乏市场液压凿岩机产品销售数据统计，要写出高可信度的此类论文，必然要花费巨大的人力财力，只靠个人或一个单位的力量难以完成，最好有行业组织与行政力量的参与。
2.3 使用维修型论文
2.3.1 产品使用方法型论文
产品操作方法型论文包括凿岩机冲击压力，旋转压力，推进压力的优化匹配，钻头直径与旋转速度的匹配，操作方法等等。
此类论文数量不多，有北京科技大学高澜庆教授等的论文“液压凿岩机主要工作参数对凿岩速度影响的试验研究”，有广东省水利水电第二工程局梁明华论文“液压凿岩机旋转速度与凿孔直径的关系” [1]，是凿岩机使用实践总结，指导意义更大。
2.3.1 产品维修与故障分析型论文
产品维修与故障分析型论文多数为水电工程局、铁路隧道工程局的技术人员所写。此类论文来源于生产实践，言之有物，参考价值很大，数量不多，列举如下：
煤科总院北京建井所黄园月、李耀武、郭孝先“液压凿岩机的故障分析与防治”；
广东省水利水电第二工程局何雄彬“HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理” [2]；
广东水电二局股份有限公司李同明“阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进” [3]；
李强“Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除”[4]；
张兆钦“COP1238凿岩机技术特点及使用维护” [5]；
田华军“HL500型液压凿岩机的日常维护保养” [6]。
2.4 产品介绍型论文
2.4.1 产品性能介绍型论文
产品性能介绍型论文多为介绍阿特拉斯、山特维克公司产品的论文，也有少量介绍国内海卓公司产品，乐清采矿机械厂的液压凿岩机产品的论文。
2.4.2 市场应用报道型论文
国外作者关于液压凿岩机市场应用报道型论文很多，国内此类论文数量很少，有少量关于YYT26支腿式液压凿岩机工程案例，使用成本效益分析的报道。
2.5 专利文献
最近的十几年关于凿岩机械的专利有六十多件，大都是液压凿岩机械的结构设计方面的专利。尚未见到有重大影响，或产生效益的专利。
3 我国液压凿岩机技术研究的不足
3.1 凿岩机文献的五多五少现象
通过对我国液压凿岩机文献的分析，我们发现有五多五少现象。
（1） 设计论文多，实验与工艺论文少；
（2） 研究论文多，使用维修论文少；
（3） 性能介绍型论文多，市场应用报道型论文少；
（4） 历史发展综述论文多，市场调研分析指导型论文少；
（5） 专利多，影响小。
3.2 缺少学术交流讨论
我国大概有20多年没有开过全国性液压凿岩机技术方面的交流会或研讨会。
我们众多的论文作者，都是在自说自话，没有交流，没有讨论，更没有争论。论文提出的论点，基本没有人跟进，进行理论与实践两个方面的证明或证伪，或补充，只是不加评价的引用。
我怀疑，很少有人认真阅读这众多的论文，如果不是博士生，硕士生，大学生因为做毕业论文的需要，阅读的人就更少了。我国关于液压凿岩机论文的影响力实在有限。
3.3 设计理论研究与产品生产脱节
我国大概可称得上液压凿岩机设计研究论文数量大国，但是我国自行开发的液压凿岩机产品多数从市场上消失，现在还能在市场上站住脚，有一定销售量的产品，多数为1980年代技术引进的产品。这种情况至少说明我们的设计研究和产品生产是脱节的，或者说明我们的设计理论还不成熟，还要不断改进。
4 我国液压凿岩机设计理论的主要论点
4.1 关于凿岩机冲击机构设计理论
4.1.1 三段法理论
认为活塞往复运动一个周期是由活塞回程加速、回程减速、冲程加速三个阶段组成的。4.1.2 设计变量理论
将一个无量纲数称为设计变量，这个无量纲数可以是：
（1） 冲程时间与活塞运动周期之比；
（2） 活塞回程加速度与冲程加速度之比；
（3） 活塞行程与可能最大行程之比；
（4） 活塞后腔受压面积与前腔受压面积之比，很明显，第四个无量纲数最直观，最易检验。
4.1.3 优化设计理论
根据以下5个设计目标，求得一个最佳设计变量。
（1） 蓄能器容积变化的最大值最小；
（2） 蓄能器隔膜震动次数最小；
（3） 能量利用效率最高；
（4） 冲程时，最大瞬时流量最小；
（5） 回程时，最大瞬时流量最小。
4.2 关于换向阀设计理论
4.2.1 换向阀中位正开口理论
换向阀在中位时，换向阀的高压窗口与低压窗口都有微小开启，叫正开口。认为正开口有益于冲击机构性能改善。主张应该采用正开口。
4.2.2 换向阀最优行程理论
换向阀行程的选取受到阀口通流面积，换向时间与阀耗油量三重制约，存在一个优化点。
4.3 关于蓄能器设计理论
4.3.1 高压蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论
蓄能器的蓄油与排油量不仅与蓄能器的容积有关，而且与系统的工作频率有关，如果蓄能器固有频率选择不合适，即使加大蓄能器容积，也不能增大蓄能器的蓄油与排油量。
在蓄能器结构参数固定，凿岩机进油压力确定的情况下，可以改变蓄能器充气压力来改变谐振频率，使得系统处于最佳工作状态。
这个理论是极有理论研究价值与学术价值的，是一个动态的理论，是北京科技大学首先进行研究的，可惜无人跟进，这方面的论文太少。
4.3.2 蓄能器一次振动理论
在活塞运动一个周期内，蓄能器隔膜只有一次振动。这个理论已经包含在第4.1.2小节的优化设计理论中了，这是一个静态的理论。
4.4 关于信号孔位置
4.4.1 活塞回程换向信号孔位置的计算
这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这是极其重要的计算，缺了这个计算公式，无法进行凿岩机的图纸设计。
4.4.2 活塞冲程换向信号孔位置的确定
这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这也是极其重要的计算。既不能换向太早，使得撞击钎尾时，活塞已经被减速，也不能换向太晚，造成活塞二次打击钎尾。
4.5 钎尾反弹缓冲动力计算
研究这个理论的有浙江大学张新等人，广东工业大学机电工程学院刘智等人，中南大学机电工程学院赵宏强等人，杨国平等人，难能可贵的是，张新做了实验研究，有实验曲线图。
4.6 其他理论
（1）活塞密封间隙与长度优化理论；
（2） 活塞空打缓冲结构计算；
（3） 冲击频率无级调节自动换挡理论。
以上3种理论均有，就不一一论述了。
5 我国液压凿岩机设计研究亟待解决的问题
5.1 换向阀的结构尺寸问题
（1） 换向阀中位负开口的优缺点分析；
（2） 最优负开口量的计算与实验验证；
（3） 换向阀最优行程理论与实验验证。
5.2 活塞与缸体结构尺寸问题
（1） 活塞前后腔面积的确定及优化；
（2） 活塞回程换向信号孔位置的确定；
（3） 最优冲程换向信号孔位置计算与实验验证。
5.3 蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论
研究蓄能器隔膜的动态频率响应，蓄能器最佳充气压力的计算。
5.4 钎尾反弹缓冲系统动力计算与实验验证
不但研究缓冲机构本身，进行静力学计算，更要研究钎尾反弹缓冲系统的动态响应，将缓冲机构，钎具与缓冲液压油路作为一个系统，研究缓冲活塞的频率响应，缓冲液压系统是否能有效吸收钎尾反弹的能量，又是否能迅速将钎头重新抵紧岩石。
5.5 凿岩机反打系统动力计算
既要研究反打机构本身，进行静力学计算。更要将反打机构与反打液压油路作为一个系统，研究反打活塞的位移，运动速度与冲击能量。
5.6 零件的气蚀与腐蚀问题
（1）活塞前后腔气蚀问题的计算与解决方法；
（2）凿岩机壳体联接平面点蚀的原因与预防。
6 我国液压凿岩机设计研究的学术建议
6.1 反求法
对国外高端液压凿岩机结构尺寸的分析，用反求法研究凿岩机冲击机构的设计计算公式与方法。反求法基本属于归纳法，反求法需要统计多台高端液压凿岩机的结构尺寸，统计数据越多，代数计算公式越接近实际，设计指导作用越大。这方面的工作似乎还没有人去做。
6.2 验证法
将我们国内的设计理论，如用最佳设计变量理论，换向阀最优行程理论，蓄能器设计理论，分析国外高端液压凿岩机的结构尺寸、充气压力等参数，检验是否符合我们的理论。如果大致符合，则验证了我们理论的正确性，如果相差很大，则要寻找原因。
6.3 代数计算公式研究
6.3.1 液压凿岩机设计研究方法的分类
理论分析与公式计算，实验研究，计算机数值仿真是凿岩机设计研究的三驾马车。
三段法，最佳设计变量等属于理论分析计算。
理论分析与公式计算是凿岩机设计研究的基础，是实验研究与数值计算的的基础与指导。
6.3.2 液压凿岩机代数设计计算公式的建立
公式计算必须将凿岩机的物理（实际）模型简化为力学模型，再进一步简化为数学模型，再简化为代数公式。简化必须是合理的，不能与力学模型有大的矛盾和冲突。
在不断的简化中，必然有失真，这时就要用经验系数去校正。这方面我们还有许多工作要做，对每一结构类型的凿岩机，都可以研究出一套基本通用的计算公式。
6.3.3 液压凿岩机代数设计计算公式的输入输出
代数公式计算输入的是冲击能，冲击频率，冲击末速度，进油压力， 输出的是活塞质量，活塞前后受压面积，活塞行程，信号孔位置，阀的结构尺寸，阀行程，开口量，凿岩机进油流量等等。
6.4 强化实验研究
6.4.1 液压凿岩机实验的分类
在理论分析指导下的实验研究是必不可少的，我们的力学模型，数学模型是否正确，简化是否合理，都需要实验验证。数值仿真计算就更需要实验验证了。
这里所说的实验主要是凿岩机内部机理实验，也可是型式实验，而不是出厂实验。
6.4.2 液压凿岩机实验的规范
实验的各种条件，包括样机，液压系统，测量方法，仪器仪表，都应该是明确的，实验的结果应该是真实的，可重复的，重复实验的误差应该进行分析。实验的时间、地点与参加人应该注明。
6.5 数值计算研究
6.5.1 数值计算的定义
数值计算就是虚拟样机技术，因此数学模型要尽可能逼近力学模型与物理模型，数值计算需要输入的数据很多，需要详细的凿岩机图纸数据，否则不能称之为虚拟样机。
数值计算又叫动态仿真，我国在数值计算方面的论文太多了。有基于AMESim的仿真，基于Simulink的动态仿真，基于MATLAB的计算机仿真，准匀加速度法仿真计算，键合图方法仿真，等等。
6.5.2 液压凿岩机数值计算输入输出的基本要求
冲击机构数值计算中，进油流量必须是输入值，而压力是输出值。
数值计算输出结果不能仅仅是冲击能，冲击频率等，必须能输出活塞运动速度、位移，换向阀的速度、位移，活塞前后腔压力的曲线。并且能够描述出液压油的空化与气蚀现象。
数值计算的结果曲线应该用实验曲线验证，未经实验验证的仿真计算是不可信的。
数值计算的结果应该是真实的，不能弄虚作假，其他人也可以重复运行程序。
6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的基本要求
数值计算的程序应该模块化，数值计算需要花费大量的精力与时间，不是一个人短时间能够完成的，因此数值计算的程序应该模块化，可以由一组人员分工，进行编写。
数值计算程序应该界面友好，参数的改变，应在界面中进行，而不应在程序中进行。
数值计算的模型与程序应该是持续改进的，和所有的计算机软件一样，应该有版本号。液压凿岩机数值计算程序应该通用工具化，不要搞成专用工具。不能只有作者自己用，换一个人就不能用。
6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的难点
虚拟样机技术是一项浩繁的工程，但是并不是遥不可及。内燃机的燃烧过程，牵涉到化学，燃烧学，热学，力学，都可以做到数值仿真，并且在发动机设计中起到重要作用。冲击机构的数值仿真也一定能做到，但是这要求有一个精干的团队和一个好的实验条件。
数值计算程序都是针对某一个特定的图纸的，因此通用性较差。不要指望适合于单腔回油的凿岩机，也能适合非单腔回油的凿岩机。也不要指望适合于芯阀结构的凿岩机，也能适合套阀结构的凿岩机。这也是数值计算应用的一个难点。我们至少应该做到，对某一相同结构类型的液压凿岩机，具有通用性。
7 我国液压凿岩机设计研究的政策建议
7.1 以企业为主体，产学研结合
过去几十年，我国液压凿岩机设计研究是以高校和研究所为主体的，和企业产品开发联系较少。事实证明，我国液压凿岩机设计研究进步不大，只有以有实力的大企业为主体，厂学研结合，学校与研究所自己不搞产品生产，只为社会和企业提供知识与技术，各自发挥自己的优势，才是我国液压凿岩机技术与产品的发展道路。
7.2 以行业协会为主体，组织技术交流
与凿岩机的生产、使用有关的行业有凿岩机械气动工具、煤炭、矿山、铁路、水电、冶金等等，在1980年代，矿山机械行业组织过液压凿岩机技术交流会， 1990年代初期， 煤炭建井行业组织过液压凿岩机技术交流会。
8 结语
（1）对我国液压凿岩机研究文献进行了分类，5大类，13个小类；
（2）分析了我国液压凿岩机技术研究的不足，3个方面的不足；
（3）列举了我国液压凿岩机设计理论的主要观点，6大类，13个观点；
（4）列举了我国液压凿岩机设计中亟待解决的5大类共11个问题；
（5）提出了我国液压凿岩机设计研究的5条学术建议；
（6）提出了我国液压凿岩机设计研究的2条政策建议。
参考文献：
[1] 梁明华.液压凿岩机旋转速度与凿岩直径的关系[J].工程机械，2001，32（6）.
[2]何雄彬.HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理[J].广东水利水电，2001（8）.
[3] 李同明.阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进[J].四川水利，2004（3）.
[4] 李强.Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除[J].工程机械，2005，36（3）.
加强不同学科专业实验的联系，增加综合性专业实验的比例
环境问题的出现往往是多种因素相互作用的结果，因此也决定了环境工程是一门多学科相互渗透、高度综合的交叉科学，具有整体性和综合性的特点。环境问题的最终解决也必需借助不同学科知识的综合作用。环境工程专业的这种特点决定了在其教学过程中增加综合性专业实验比例的必要性。我院目前设置了应用化学、化学工程、生物技术专业，这些学科开设的部分课程也是环境工程专业的基础课，同时这些学科的基础实验课程也比较完善。因此，可以将环境工程的一些验证性实验，如有机污染物含量测定，重金属含量测定放到化学基础实验课程中，可以使环境工程专业的学生得到充分的化学实验基本操作训练，掌握基本的环境化学分析方法，为进一步的环境工程专业实验奠定好实验工作基础。我校环境工程专业培养计划中还体现了加强实验和实践环节教学，无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验四大化学实验按照内容优化整合，统一安排、统一要求、严格考核。按照循序渐近、突出技能训练、创新发展的原则，组织教学。各课程按16～20人标准班教学，每门课程至少开出一个综合实验或研究设计实验。加强设计性课程。
对于环境工程微生物学、环境监测、给排水工程、水污染控制工程、大气污染控制工程、环境质量评价、固体废物处理工程、噪音控制工程等专业课程分别安排课程见习一天。选修课程的见习安排列入每学期教学计划。由于我校环境工程专业开设的各专业实验均附属于相应的理论课程，上述专业实验存在的问题主要是验证性实验偏多，缺乏系统性和综合性。因此在环境工程专业实验课教学中，适当增大了综合性实验的比例。目前采用的实验课教材提供多个综合性实验可供参考，如水处理实验设置了离子交换实验，颗粒自由沉淀实验，活性污泥法实验；环境微生物实验设置了微生物的染色，培养菌的制备和灭菌，细菌纯种分离、培养和接种技术；环境监测实验设置了水中氟化物的测定，生化需氧量的测定，水中挥发酚的测定，污水和废水中油的测定，废水中苯系化合物的测定，校园空气中二氧化硫的测定等综合性实验。以上综合性实验结合了分析化学实验，化工原理实验，生物技术实验，水处理工程实验等多个学科的知识，它要求学生在掌握了一定的基础理论知识和基本操作技能的基础上，综合运用多种课程知识去分析问题、解决问题。这种综合性实验培养了学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理能力，以及培养学生掌握各种实验设备的操作技术，在以后工作中能迅速适应工作的需要。这种综合性实验也对指导老师提出了较高要求，不但要了解相关知识，还要根据我院各个专业已有的条件设计合理的实验方案，或对教材已有的实验进行合理的改进，确保学生的实验课顺利进行。
充分利用多媒体及网络教学，促进学生实践能力的培养
多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，达到最优化的教学效果。目前多媒体技术在课堂教学中已经得到广泛的应用，但在实验教学中借助多媒体完成实验过程还不够普及。尽管在技术以及软件上已经不存在问题，但在教学观念、人员培训及课时安排等方面仍然有很多问题需要解决，这些都制约了多媒体及网络教学在实验实践教学中的应用。我院在搬迁到新校区后，实验场地及教学条件得到了极大的改善，基本上每个专业实验室都配备了多媒体设备，为多媒体实验教学提供了很好的硬件条件。在此基础上不断完善软件条件，通过购买，下载免费共享，自主开发等方式制作虚拟实验课件，建立仿真实验教学平台，实现计算机辅助实验教学。由于环境问题的产生是多种因素照成的结果，针对某一环境问题的工程设计方案由多个步骤和环节组成。例如废水脱氮除磷常用的厌氧/缺氧/好氧活性污泥法(A/A/O-Anaerobic/Anoxic/Oxic)是应用最广泛的污水处理技术之一，废水需经过厌氧池，缺氧池，好氧池三个步骤的处理，这三个步骤中每一个处理单元都有不同的形式可供选择，此外A/A/O工艺也不断地发展和完善，出现了一大批改良型的A/A/O工艺，如倒置A/A/O、UCT、MUCT、VIP、OWASA、JHB等等。一个综合性实验方案无法将这些步骤和环节全部包括进来，而且涉及到的处理设备也不可能全部购买。
为了解决上述的制约实践教学环节的矛盾，我们可以借鉴国内外部分高校的虚拟实验室制作方案，逐步构建环境工程仿真实验系统。仿真实验系统可以将一些在实验室中做不到的，或由于设备不透明而无法观察实验整个过程的问题，通过在计算机上进行模拟实验来解决。以上特点对培养学生工程设计的能力很有帮助。由于仿真实验不需要实际建造设备，不受实际运行周期影响，能迅速取得结果，学生可以通过计算机对专业实验进行仿真实验学习，弥补实作实验的不足。这种设计性实验由学生自己确定实验方案，选择实验设备、设计实验线路及步骤等。在模拟实验过程中，学生始终是实验活动的主体，体现了以学生为中心的教育思想，有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性。模拟实验的方式给学生提供了较宽阔的思维空间和选择余地，使学生独立解决实际问题的能力及创新能力得到提高。随着互联网技术的发展，利用网络资源建设多媒体教学环境逐渐成为现代教育中一种重要的教学方式。高校多媒体网络教学平台是一个开放性、互动性的平台，不受时间和空间的限制，拓展了传统教学方式，有利于激发学生的学习热情，调动学生的积极性和主动性。实验实践教学也可以借助这一平台开展教学活动，建设虚拟实验室就是实验教学改革的一个研究方向。环境工程许多专业知识需要一定的实践经验才能更好地理解，多媒体网络资源可以帮助学生获得这方面的感性认识。学生通过虚拟实验室可以很方便地对有疑惑的知识点进行验证，不受时间和空间的限制，激发了学生学习的兴趣，使学生主动学习相关知识，培养了实践能力。
与科研课题相结合，培养学生的工程实践能力
通过采用综合设计实验与科研相结合的方式，把科学研究引入实验教学。在老师的指导下，结合课题，学生学会如何查找资料，在工程实际中发现问题解决问题。这种训练方式使学生的知识来源多渠道和多元化，开阔他们的眼界，使其了解本学科的现状和发展趋势，为他们今后在实际工作中指明了努力的方向。指导老师充分利用现有的先进科研实验装置和科研成果，向学生传授技术，并尽可能地利用新手段和新方法解决实验问题，同时组织学生参加国内外专家学者来校开展的相关讲座，以使学生掌握学科的前沿动态。与科研课题相结合，可采用学生从大二开始参与老师科研活动的方式。学生自主报名,老师选择。学生利用课余时间跟随老师参与科研。通过系统培养学生科研能力和实践动手能力，使学生学习专业研究方法和实验操作技能。对于一些有大量教学任务和科研项目的老师，可采取这种方式使本科生和研究生一样接受系统的训练，承担起一些助教和助研的任务。这些训练包括做实验、写报告,明确教学要求和重点,如何解决学生中可能出现的问题,如何评分等。#p#分页标题#e#
这种参与助教和助研的方式能够增加学生的成就感和责任感，更好地调动起学生的积极性和主动性，同时能够加强学生的实际工作能力。环境工程是一个实践性与工程性很强的学科，主要任务是运用工程手段防止、控制和解决有关环境污染问题。环境工程本科生的培养目标涉及到供水处理厂、污水处理厂、各种除尘设备与装置、垃圾处理场等的规划、工程设计、运行管理等，都具有很强的实践性和工程性。这也要求我们在校期间就培养学生具有一定的工程实践能力、运行管理能力。通过学生参与老师研究项目，形成以工程为导向的新实践教学方式，学生得到工程基本技能训练，增强了工程实践能力和对未来工作的适应能力。将专业实验课与实际工程密切联系以后，学生能较早地接触工程实际，了解和熟悉未来可能从事的工作，从而走上工作岗位以后能够很快胜任工作，受到用人单位的欢迎。学生参与研究项目的教学方式也对老师提出了更高要求，他们需要规划研究方案，申请项目，与企业联系等，促使老师在科研、工程开发工作中提高水平，同时其自身实践经验反过来有助于更新实验教学内容。
【摘 要】化学仿真实验室是集方便、快捷、可视、直观、环保与数据统计等特点于一身的实验软件。它既是化学课堂的教学平台，也是教师制作课件的平台，又是教师与学生交互式学习，促进教学相长的平台，它的出现为教学注入了新的活力。平台能充分利用自身特点提升化学实验反应的成功率，使学生对化学实验由感性认识上升为理性认识，改变学生只对化学表面现象的浅性认识，促进学生化学思维的进一步提升。下面笔者介绍在教学实践中设计并应用于课堂教学的实验案例一则。
关键词 教学实践；滴定操作；仿真实验
一、教材分析
在工农业生产及生活中，对溶液酸碱度控制十分重要。因此，有必要使学生掌握测定酸碱度的技术，而酸碱中和滴定恰好是最基本的测定方法。
在教材中，重点讨论了酸碱中和滴定原理中的三个内容：（1）滴定实质（2）滴定计算依据及方法（3）滴定终点判断方法。接着教材以HCl标准液滴定NaOH未知液为例，详细介绍了滴定过程所用仪器、操作步骤、注意点。根据滴定中PH值、HCl溶液体积记录画出“PH值—V（酸）”的曲线图，进而详细讨论曲线变化规律，突变范围出现原因。教材结束虽然没有提出误差分析，但该知识点在高考中有一定参考价值，故老师加入该部分教学内容。
本节课就是利用仿真实验室让学生模拟滴定过程，数据记录、统计、处理、绘制曲线并误差分析。不仅提高学生学习兴趣，而且增强了学生统计分析能力和自主获取知识能力，培养了学生严肃认真的实验态度和科学素养。
二、教学目标
1.知识与技能:（1）掌握酸碱中和滴定的原理及操作步骤，学习各种仪器的使用方法。
（2）理解滴定过程中PH值随标准液加入变化的曲线关系，会初步选用合适的指示剂。
2.过程与方法：用仿真实验法、网络搜索法来培养同学们用“用已知测未知”的实验思想。
3.情感态度与价值观：运用网络、多媒体情景调动学习情绪和激发学习兴趣，培养同学们环保意识和自主获取知识的能力。
三、教学重点与难点
1．滴定操作中原理、操作步骤及各仪器的使用方法。
2．滴定过程中PH值随标准液加入变化的曲线关系。
四、教学过程
环节一：【幻灯】引起水质污染的四张图片（工业、农业、生活、酸雨）
【师】 有这样一句顺口溜反映了近几十年来我国河流的水污染日趋严重。“七十年代，淘米洗菜；八十年代，浇花灌溉；九十年代，鱼虾绝代。”提高环保意识，防止环境污染是每一个公民的责任。
【过渡】当然，随着生活水平提高，人类越来越认识到水质对人类生存的重要性，国家也出台了水质检查常见项目的标准。
【幻灯】科学全面地评价水质的优劣需要检测许多项目：水温、酸碱度（PH值）、固体悬浮物等。
【师】水温很容易检测，那溶液的酸碱浓度如何检测呢？这节课我们就来解决这方面的问题。
设计意图：“让学生在生动具体的情景中学习”是化学新课程倡导的理念之一。本环节正是从现实环境中的水质污染来源与国家水质检测标准出发创造有效的学习情景，不仅使枯燥无味的滴定实验变的生动具体、饶有兴趣，而且使学生主动学习课堂知识，掌握课堂技能。不仅使教学内容充满丰富的情感，而且增强了学生的环保意识。
环节二：【师】问题1：中和反应的实质是什么？当酸碱刚好完全反应时,H+与OH-物质的量的关系是什么？
问题2： 有C1mol/L的NaOH溶液V1L，需加入C2mol/L的HCl溶液V2L才能完全中和，则有：C1=C2=
【生】回答问题，得出酸碱中和滴定启示。
【过渡】我这有一瓶未知浓度的NaOH溶液，我们就来滴定它浓度是多少？
【幻灯】实验目的、实验方法、实验方案、实验仪器、信息提示（指示剂变色范围）
【师】介绍酸碱滴定管
【生】网络搜索 酸碱中和滴定视频观看。
设计意图：本环节以网络资源为平台进行教学。鉴于仿真实验平台有一定的局限性（见下文教学反思），故让学生利用网络搜索滴定视频，学习滴定操作过程，以完善课堂教学内容。当然这一过程不仅培养了学生勇于探索，积极进取的精神，而且使学生的学习从课堂内延伸到课堂外，也为学生的终生学习打下坚实的基础。
环节三：【师】开启酸碱中和滴定仿真实验界面，讲解相应仪器属性内容。
【生】进行滴定操作过程及数据处理过程。
[注：v(加HCl酸）、v(加NaOH碱）、v(溶液）、PH值都为可变数据]
【师】PH值—加HCl酸体积的曲线变化规律是什么？
【生】画出PH值—加HCl酸体积的曲线变化。
【师】改用甲基橙作为指示剂，其变化曲线与C（NaOH）又是怎样的？
【生】 锥形瓶属性中改用甲基橙指示剂进行仿真实验操作。
【幻灯】问题4： 酸碱中和滴定PH值变化曲线规律是什么？
问题5：已知未知液C（NaOH）为0.008mol/L，酸碱中和滴定选用甲基橙或酚酞作指示剂，但它们在滴定终点的变色点并不是PH=7，这样对中和滴定终点的判断有没有影响？如何选用合适的指示剂？（用数据说明）
【生】回答，老师点评总结
设计意图：学生利用仿真实验平台虚拟学习滴定过程，直观显示V（酸）、V（碱）、PH值的变化，绘制并分析了PH—V（酸）的曲线变化过程，学会选用合适的指示剂。此环节不但显示仿真实验室的优越性，而且充分激发学生学习主动性，培养学生学习化学的兴趣。
环节四【生】反思总结操作过程、计算过程中疑惑点，网络搜索质疑点。
【幻灯】提供搜索参考内容。
搜索：
关键词 [酸碱中和滴定 错误操作 酸碱浓度 测定办法]
设计意图：利用网络知识完善滴定操作知识，如误差分析，酸碱测定其它办法等等。整个过程不仅激发学生独立思考的积极性，而且培养了学生发现问题，解决问题的能力，更让学生保持独立的探索精神，使整个课堂显的有血有肉，充满丰富的情感。
五、教学反思
1.化学仿真实验平台的优点
（1）贯彻了绿色化学实验思想
绿色化学实验思想指在化学实验设计与操作过程中应尽可能符合“绿色化学”的思想。它要求在设计上优化实验方案，操作上严格控制药品用量，循环使用实验试剂与产物，从根本上消除污染，防止污染对环境的破环。
仿真实验室正是绿色化学理念在化学教学中的具体体现。例如酚酞指示剂用量严格控制到0.001mol，尽可能减少试剂用量，节约实验药品，达到试剂微量化要求。未知液、标准液能精确控制在25ml以下，既节约了试剂，又达到了实验目的，净化了实验环境，达到了试剂定量化要求。在真实实验过程中，往往因为操作错误，导致实验完全失败，结果需要重新配置标准液，重新滴定，而在仿真实验中只要点击重新开始键，这就是对试剂产物的循环利用，实现了绿色化学思想中的3R原则（减量化、再利用、再循环）。
（2）缩短实验时间，增加实验成功率。
仿真实验室能省去真实实验环境中许多简单的劳动。例如：溶液的配置，实验仪器的准备，实验装置的搭建。如果对实验内容设计为教学软件，可以在不同时间、不同场合中对实验进行多次模拟训练。
对于那些课堂上无法演示的实验，同样可以借助于仿真实验室达到良好的教学效果。例如：次氯酸见光分解实验，在真实环境中分解速度慢，很难观察到气泡产生和氯水颜色变化，而在虚拟环境中可以调节分解速度，颜色变化，这样既可以让学生节省实验时间，集中精力研究实验现象本身的特性与规律，又可提高学生学习兴趣和课堂的教学效果。
（3）有利于避免真实操作过程中带来各种危险
化学实验是学生学习化学的重要手段，化学实验室更是师生学习化学的重要场所。故师生在研究学习化学过程中不可避免地接触一些有毒的化学药品，有危险的实验操作。例如：氯气的制取，浓硫酸的稀释。这些实验对师生身体健康的影响不可忽视。研究调查表明：大多数老师不愿做化学实验的原因也在于此。而仿真实验室可以为学生提供虚拟的实验环境，让学生感到错误操作带来的危害性，这样也能给学生留下深刻的印象，引起对安全规范操作的重视，减少有毒药品的泄漏，降低化学事故的发生概率。
（4）数据统计更简单、直接，更具说服力
化学仿真实验室能够用相应的编程软件来代替人眼读取数据，手工记录数据，人脑统计、分析、处理数据，更使学生摆脱了繁琐的计算过程。例如：在CEM文件中编辑了PH=-log10(1000*n1/v3),结果在实验平台中直接显示了PH值变化，也直接显示了“PH值—V（酸）”的数据变化。让学生在每一时刻的瞬间都能看到实验变化情况，而后利用所学知识系统全面分析实验结果，更好地理解概念，掌握规律。
实践也证明：大部分学生能够充分相信，完全接受实验中数据统计的结果。例如：滴定过程中突变范围的出现。使用仿真实验平台不仅开阔了学生眼界，改变实验结果处理方案、手段，而且简化了数据处理过程，使实验结果更具说服了，教学效果更显著。
2.在操作设计与应用中几个需要探讨改进的地方
在操作设计与应用中，可能是自己的制作技术不到位，也有可能是仿真实验室自身有一定缺陷，感觉有几个地方不够完善，显的尤为遗憾。
（1）在中和滴定操作过程中，要求眼睛注视锥形瓶，右手滴加标准液左手旋摇锥形瓶，但实验平台中没有手摇动作设置。
（2）以盐酸滴定氢氧化钠，酚酞作指示剂为例，滴定到终点时，实验现象为恰好出现无色且半分钟内不恢复到粉红色。实验操作平台这一过程与现实滴定相互比较略有欠缺，平台中不能显示终点前滴加一滴标准液时，由粉红色变为无色，震荡又变为粉红色，再滴加一滴，溶液再由粉红色变为无色，半分钟后不再恢复为粉红色这一关键现象变化。
(3)酸碱滴定管本身就是精确的溶液量取仪器，在数据处理过程中，滴定管要求精确读数到0.01ml，可在确定读数时只能到小数点后一位。例如：滴加标准液18.25ml,但读数只能显示18.3ml,显然会增大最终误差，这是任何一位化学工作者所不愿发生的。虽然误差不可避免，但应当要求在可能的情况下把误差减为最小。
（4）学生在仿真实验平台操作过程中，难免会心浮气躁，在标准液滴加到终点时一下子滴加过量，没有观察到颜色与PH值的变化过程，如果在平台中有“退一步”操作键，那必将成为实验一大亮点，使教学更完美，效果更显著！
化学仿真实验室作为一种新的教学工具，具有再现功能和模拟真实情景功能。正是由于其虚拟性，才使其具备了真实实验中所没有的特殊优势。它可以把因仪器短缺，药品有毒，操作危险等因素而受限制的实验进行模拟再现，也可以节约时间、空间、资金，改善实验条件，改进教学方法，培养学生思想，开阔学生眼界，提高学生学习兴趣。虽然仿真实验室还不能完全取代实验教学，但事实证明：只要运用恰当方法将虚拟实验与真实实验有机结合起来，必定成为提高化学教学质量的新方案。
课题论文：2014年4月 江苏省实验教学研究第二期课题
