开放式实验教学模式仍然是院校实验教学变革的重要方向，目的是在培养中学生实践动手能力的基础上，鼓励中学生自主学习和探求创新[1-3]。这些教学模式将实验教学的平台、内容、资源等开放给中学生，改变了班主任和中学生在教学活动中的角色关系，班主任从主导地位的设计者、组织者变为了辅助地位的指导者、辅助者[4,5]，中学生则由“被动的”接受者转变为“主动的”探索者；在学习过程中，充分发挥中学生的主体作用，不断地挖掘中学生的潜力和培养中学生的综合素养。
1核化学虚拟仿真实验教学平台开放式教学设计
核化学实验是数学学科专业人才培养过程中一项非常重要的实验教学内容，属于化学专业实验教学中不可或缺的部份。但因为实验教学中须要用到放射源，面对可能的幅射风险，人们总是“谈虎色变”，该门课程在实验教学的举办上变得“束手束脚”。开放式实验教学模式给核化学实验提供了一个挺好的教学方法，虚实结合的开放式教学，有利于推动核化学专业实验教学的推进和改进。上海学院化学实验国家级教学示范中心通过建设虚拟仿真实验教学平台，开辟开放式、虚实结合的核化学及核应用实验教学新模式，发展核化学专业实验教学和强化专科人才培养。
1.1虚拟仿真实验开放式教学的目的
在传统的实验教学活动中，实验内容、方法、步骤、仪器是固定不变的，实验多是对一些化学原理和现象的演示和验证，少有设计和探究，上课也多是老师灌输和演示操作，中学生再重复实验操作过程[6,7]，从始至终中学生都处于一个被动的地位，因而，中学生对实验提不起兴趣，更多是应付式的完成任务。
而虚拟仿真实验开放式教学模式完全不同，它颠覆了传统的实验教学和人才培养，给中学生提供了一个自由发挥、探索创新的环境和机会，中学生自主选择实验项目、设计实验方案和构建实验条件，充分发挥中学生的想像力和自主性，让中学生自己去剖析和解决实际问题，培养中学生的创新思维和科学素质[8-11]，使中学生结业后能符合社会发展需求，成为更具竞争力的人才。
1.2开放式虚拟仿真实验教学平台特色
为更好地服务实验教学，推进实验教学变革，上海学院化学实验中心构建了一套开放式实验教学网路管理系统，借助这一套系统，将核化学实验室构建成一个开放式的虚拟仿真实验教学平台。该平台主要分为开放式管理、可构建系统两大模块，在开放式管理中：中学生可以使用校园身分证——一卡通，登陆实验中心开放式实验教学网站，首先进行实验室安全须知和行为规范测试，通过测试后便可步入个人实验系统，在个人实验系统中可以进行预约上课时间、选择实验项目、下载实验资料、上传实验报告等操作，并可以查看当值的实验指导老师，与老师在线交流；实验预约成功后，便可获得实验室门禁权限，步入实验室做实验，当实验完成后，在个人实验系统点击确认“完成实验并关好电源、门窗等”，离开实验室。可构建系统中：实验软件操作便捷，实验平台可以构建实验条件的特性促使实验具有很强的操作性；中学生借助该平台自行设计实验方案，进行个性化实验，在实验过程中如发觉问题，在解决问题的同时可以构建实验条件，再设计实验，在整个过程中充分发挥中学生的想像力，培养中学生的探求精神和解决问题的能力，在完成实验内容后可直接在笔记本上处理实验数据，完成实验报告，节约实验时间；实验班主任可远程指导中学生实验和批改实验报告，极大地提升教学效率。可构建实验教学平台充分借助实验中心开放式信息管理的资源，提高实验教学的质量，为中学生提供了一个自由、个性的实验环境，平台结构如图1所示。
图1开放式核化学虚拟仿真实验教学平台结布光
2实验教学内容设计
2.1核化学实验教学内容
在核化学实验教学设计上，我们指出中学生的主体地位，老师作为指导，引导中学生自主设计、独立思索、小组协作阐述、科学研究[12，13]。教学内容分为“基础设计实验”和“探究创新实验”两个部份。基础设计实验内容主要为化学相关专业的中学生开办的专业实验，根据教学计划和教学任务，指出中学生对核化学基本原理的认识和实验技能的把握，将核与粒子化学、核实验方式、粒子侦测技术与核电子仪器有机地结合，虽然验内容主要包括：吸收硬度检测、电子能谱检测、寿命谱检测等。开办“半导体α侦测器实验”“α粒子的能量损失实验”“β射线的吸收实验”“闪烁谱仪测γ射线能谱实验”“γ射线的吸收实验”“测量X射线特点谱及X吸收实验”“放射源半衰期实验”“Ｇ-Ｍ计数管特点研究实验”等系列核化学与核技术教学实验。中学生可依照须要，在平台上进行构建，自主设计实验。
探究创新实验是基础设计实验的推进，面向所有理工科学生开放，但凡对核化学和核技术感兴趣的师生，在了解了射线与物质的互相作用规律、核幅射的统计规律、各类常用侦测器的基本原理和技术性能，把握了常用核电子学仪器的原理及使用方式后，可利用该平台，在平台上进行探究创新、研究实验，班主任举办教改教研等活动，将研究转化为成果，可以不断地优化和发展核化学实验教学，中学生通过参与学科大赛、SRTP项目、国创项目等，提升自己的科学兴趣、科学素质和创新能力。教学内容设计如图2所示。
图2教学内容设计图
2.2可构建核化学实验仪器
可构建核化学实验仪器主要由虚拟放射源、多道剖析器、控制软件、计算机构成，如图3所示。用虚拟核讯号发生器取代实体放射源，其数学特点：可以给出指定放射源的化学信息，如能量分布信息、粒子信息、探测器的响应信息；可按照实验需求仿真实验过程，动态形成触发判选条件，形成多粒子符合输出。经多道剖析器采集讯号，实验软件进行剖析、测量实验。利用计算机仿真技术在实验平台的深入应用，我们采用虚实结合的模式，为中学生提供一个安全、方便、优质的实验环境。
图3可构建核化学实验仪器图
3评价系统
核化学虚拟仿真实验在开放式教学中，对中学生采取多元化的评价方法，评价系统分为中学生互评、教师评价两个方面，尽量全面、客观地评价中学生。
中学生互评为竞争答辩模式，中学生进行小组分类，正方组、反方组竞争答辩，其他小组作为打分评委，每组依次轮换，答辩中重视实验设计、实验结果、问题解决情况、研究成果（创新点、问题解决方案）4个方面原子核物理实验，正方对自己的实验情况进行答辩，辩题提出问题和指责，正方作答，评委小组对正反双方的表现进行打分。
班主任评价从平常实验表现、论文写作、答辩过程的综合表现3个方面进行打分。实验表现评价包括中学生的实验设计、实验操作、实验报告。论文写作主要考查中学生的思索、创新和研究成果。答辩综合表现把个人表现和小组表现相结合打分，既评价个人的独立思索、解决问题、实验能力，个人在小组团队中的参与度、协作能力、交流情况；又评价小组的整体表现，小组的问题解决方案、解决问题情况和研究成果。最后结合中学生互评和班主任评价给出综合成绩，为优秀的实验设计方案申请SRTP项目、国创项目等，优秀论文作品推荐给刊物发表，认可并奖励表现突出的中学生的研究成果。评价系统如图4所示。
图4评价系统
4结语
核化学虚拟仿真实验开放式教学是实验教学变革中的一个新的尝试。我们采取虚实结合的方法原子核物理实验，在硬件条件、实验教学内容、网络信息、实验室管理、教学评价等方面进行建设[14]，为中学生提供一个开放、灵活、个性化的学习空间，在优化和发展核化学实验教学的同时，将中学生综合素养培养与社会人才需求相结合。
目前，开放式核化学虚拟仿真实验正处于试验教学阶段，基于该平台，已成功申报2项教学教改项目和1项国家级学院生创新实验项目；从第一学期的试验教学来看，中学生选课、上课积极，疗效明显；中学生评价高：很喜欢这些开放、自主的实验方法和考核形式，认为公正、有发挥空间（学生评语）。在后续工作中我们示范中心将继续坚持该教学模式并加以推广，举办更多探究项目和创新活动，促进创新型人才培养。
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引文格式:杨东侠，刘安平，韩忠，等.核化学虚拟仿真实验教学平台搭建——基于开放式实验教学[J].化学与工程，2018，28（5）：106-109，113.