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物理虚拟实验室系统误差的原因及对策分析

更新时间:2024-01-01 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

科技创新21世纪是信息与知识经济的时代,随着科技的迅速发展,普通的化学实验室更新速率早已跟不上技术的发展,实验的教育是为了培养更多的具有创新精神和创新能力的高素养人才。数学学作为研究物质运动变化规律以实验为基础的一门学科。化学实验教学在整个教学过程中占有重要的地位,它是培养中学生创新精神和实践能力的重要途径。众所周知现今人们做过的每一个化学实验都存在偏差,无论人们如何的改变实验方式,也不管人们在检测过程中如何悉心细致地控制,如何的改进实验仪器和实验环境,实验的偏差一直不可防止。但对于数学虚拟实验室来说似乎偏差仍然存在免费的物理虚拟实验室,但因为虚拟实验室的偏差形成缘由和普通实验室形成的缘由不同,因而有效地解决了常规实验条件下无法解决的困难和问题。按照实验偏差的性质及形成的缘由,可将偏差分为系统偏差、偶然偏差和粗大偏差三种。系统偏差和随机偏差出现的机率远小于粗大偏差。系统偏差是因为实验仪器本身精确度不够,或则实验原理、实验方式不健全导致的。从目前国外各院校的实际情况看,只有通过订购精度更高的实验仪器才才能降低系统偏差。碰巧偏差是不同的实验者在不同的实验环境(气温、湿度、风速等)检测而形成的偏差。碰巧偏差受外界诱因影响很大,为了保证实验的确切性,我们一般采取多次检测取数据的平均值的技巧。wYk物理好资源网(原物理ok网)

粗大偏差是指显著超出规定条件下预期的偏差,它形成的缘由有主观诱因也有客观诱因。对于数学虚拟实验室来说,数学虚拟实验在化学教学中有好多优点,它可以把中学生不易接触的、抽象的事物直观、清晰地呈现在中学生眼前;它可以破解安全的困境;它可以填补实验器材方面的不足;同时它还可以增强虚拟实验的探究效率,因而在现今信息化迅速发展的时代,借助虚拟实验来探究化学规律,培养中学生信息意识和科学素质是一种十分好的方式。化学虚拟实验室为开办虚拟化学实验课程提供了全新的教学环境。虚拟实验台与真实实验台类似,中学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备,也可以自主设计实验,有利于培养中学生的操作能力、分析确诊能力、设计能力和创新意识。在化学虚拟实验室中,中学生更易获得相关的知识,科学的指导和敏捷的反馈。化学虚拟实验是通过计算机软件模拟出实验室的环境和仪器,通过设置不同的场景和参数来进行实验的。实验室里的任何仪器都是程序员编撰的对象,只不过这种对象有好多自己独到的化学属性而已。这种化学属性参数都是量化的,是不会随着时间长短和使用次数发生改变,这在普通化学实验中是达不到的。因而在虚拟实验室中仪器精密度不够和设备老化形成的系统偏差是不可能存在的。wYk物理好资源网(原物理ok网)

虚拟实验尽管作为一种有效的教学媒体和工具,在实验教学中应用的越来越广泛,但其仍然存在偏差,现对虚拟实验形成的偏差剖析如下:1虚拟实验的时钟偏差化学实验中常常会用到时间这个数学量,而在虚拟实验室做实验时也仍然会用仪器计量时间,因为虚拟实验室中的时间都是计算机提供的,计算机所形成的时钟精度十分高,但和原子钟比较的话,每台计算机的时钟和标准原子钟还是有偏差的,日积月累后计算机时间和标准时间差都会不断降低,因而在虚拟实验室里对时间精度要求很高的实验有可能会出现比较大的偏差,因而会影响实验的结果。2虚拟实验估算过程中的偏差虚拟实验似乎就是对若干个输入信息进行估算处理,最后得到结果。倘若输入一样,这么输出的结果也一定是一样的,假如所有的结果都一样,这么做虚拟实验就没有任何意义了。虚拟实验的意义就在于不确定性免费的物理虚拟实验室,我们可以按照化学实验的实际情况自己设定大小、方向等一系列的化学量,通过在变化实验中找到不变的量。计算机估算的确切性十分高,如何都会出现偏差?虽然这儿说的不是计算机算错了,而是程序员在设计软件的时侯会设置一些门限值。例如π是个无限不循环小数,那计算机用那个数来取代π呢?假如取两位小数π=3.14,假如取十三位小数π=3.98,使用这两个π算出的最后答案肯定不一样。wYk物理好资源网(原物理ok网)

还有诸如tan60°取三位小数是1.732,假如取十三位小数就是1.,二者估算的精确度差别很大。因而计算机在精确度方面的设置直接影响到最后结果偏差的大小。3虚拟实验的碰巧偏差即使实验者在实验前对实验目的、操作步骤、实验过程有了一定的了解,但不是所有实验结果都由计算机直接得出的,有一些实验须要实验者带虚拟现实VR墨镜去进行模拟实验,观察并记录厚度、形状等一系列的化学量,最后估算出实验结果。因为实验者客观存在的水平差别,实验者记录的同一组化学量数据都会不同,最后造成实验的结果也会有偏差。4不同虚拟实验系统形成的偏差在虚拟实验环境中,班主任的补习作用主要通过软件自身实现,如今早已有好多软件厂家在研制模拟实验室系统,其各有特色,因为不同厂家的研制团队的市场定位、技术水平等各方面都存在很大的区别。因而不同厂家生产出的模拟实验系统的技术参数也是不同的。各院校应当选择技术好、口碑好、服务好的模拟实验系统厂家的产品,以达到尽量减低偏差的目的。即使现今化学虚拟实验室对于院校来说是一个新鲜事物,但随着信息科学技术的迅猛发展,计算机网路、虚拟现实和人工智能等技术的发展日新月异,虚拟化学实验室的发展和应用在未来会有更宽广的前景,它也是未来实验室建设发展的方向,由于虚拟实验技术是多学科发展的结合,它代表(转下页)化学虚拟实验偏差剖析的探究牟世娟(北京理工学院理大学,河北石家庄)摘要:随着实验教学的变革,虚拟实验从最初的理论研究早已迈向了实际应用,本文通过对普通化学实验和虚拟化学实验的比较,介绍了虚拟化学实验偏差形成的缘由,并提出了降低化学虚拟实验室的偏差仍将是一个持续研究的课题。关键词:虚拟实验;偏差;数学学中图分类号:G642.421文献标示码:A文章编号:2096-4390(2018)05-0060-0260--万方数据wYk物理好资源网(原物理ok网)

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