·66·科技论坛探讨学院数学仿真实验教学的利与弊王艳文’王海英。(1、新乡医大学生物医学工程大学，河北任丘2、河南师范学院数学与电子工程大学，河北保定)摘要：本文从事物的两面性出发，探讨了学院数学仿真实验教学的优越性及局限性，指出了实物实验教学和仿真实验教学的有效统一，并为未来仿真实验的开发设计提供了建设性的思路。关键词：仿真实验；优越性；局限性；实验教学变革随着计算机网路技术和软件开发技术的发展，学院数学仿真实验应运而生。所谓数学仿真实验，就是通过计算机来仿真或模拟现实中的化学实验环境【1J。计算机仿真化学实验教学营造出一种仿真的实验环境气氛，可以逼真地模拟出中学生进行实验操作的整个过程。因为仿真实验自身具备了传统的实物仪器操作实验(以下简称“实物实验”)所不可比拟的优势，因而越来越多地遭到各大高校的推崇及广大中学生的偏爱。辨证唯心主义觉得，任何事物都具有两面性。本文从事物的两面性出发，阐述了仿真实验的利与弊，有助于全面认识仿真实验的地位和作用，对顺利施行学院化学实验教学变革是大有益处的。1学院数学仿真实验的优越性1．1投资较少，占用场地小，相对灵活随着高等高校招生规模的扩大，人均仪器设备占有量减少及教育资源显著不足的矛盾日渐突出。
降低实验仪器及实验场地无疑要加强资金的投入，减小了各院校的经济压力。仿真实验相对来说投资及后续追加投资都较少，且占用场地较小，较之实物实验相对灵活，以便实验课的安排与调整。1．2不受外部诱因的影响，安全性高实物仪器在常年使用后因为元元件等的锈蚀老化等引起了测量偏差偏大，确切度及精确度升高，修理及校正的次数和投入都要减小，且仪器的运行受外部诱因(如气温、湿度、气压、光照等)的影响较大，自身稳定性增加。仿真实验则不受上述外部诱因的影响，实验在程序设计者预先设定的理想状况下进行，可得到较好的实验效果物理虚拟仿真实验室优缺点，避开了实物仪器因操作不当或失误导致实验失败给中学生带来的磨难感。且投入资金借助周期较长，软硬件的维护费用也较低。仿真实验具有很高的安全性，完全杜绝了实验自身危险性(如放射、辐射、激光、强磁场等)及实验出现意外(爆燃、爆裂、泄漏、触电等)给人带来的伤害。相比实物实验中实验品的消耗及形成的实验垃圾物理虚拟仿真实验室优缺点，仿真实验真堪称是“绿色环保”实验。1．3借助网路平台，搭建虚拟实验室互联网技术的急速发展为网路教学提供了可靠的技术保障，大学数学仿真实验可以挺好地借助校园网这一网路平台，创建虚拟实验室(即网路实验室)。
中学生可以在任何时间地点登陆校园网步入虚拟实验室进行仿真实验操作，打破了传统实验室受时问和空间阻碍的不利影响。班主任可借助借助传统实验教学模式的优势，结合虚拟实验室以及远程网路教学产生多维、多层次的学院化学实验立体教学模式脚。1．4迸发中学生学习兴趣，提升学习效率仿真化学实验采用最先进的计算机软件开发技术，为学习者提供了形象直观、自然逼真、内容丰富的实验环境，实验内容设计上采取了flash和三维立体动漫技术——动静结合、图文并茂、自然有序，辅以声音、图像、动画等极强的表现力来帮助中学生进行多感官的学习。中学生可从多方面多角度地观察学习仪器及原理，以便中学生的预习，有助于中学生对实验仪器的熟悉和对实验原理的理解，极大地迸发了中学生的兴趣，调动了学习的积极性，有效地提升了学习效率。2学院数学仿真实验的局限性2．1仿真实验不能完全取代实物实验。虽然仿真实验具有极高的“仿真度”，但它依然未能完全取代实物实验。仿真实验未能模拟出实验者在实物实验中所能感受到的视觉、听觉、嗅觉、触觉等多方面的实际感官体验。2．2仿真实验是理想化的实验仿真实验的内容较呆板，大都是实验现象的复现，是在理想化的实验环境下得出的理想化的实验结果。
在根据正确的程序操作的情况下，人人都还能顺利地完成实验而且得到理想的实验结果。实际上那些都是程序设计者提早“完成”的实验结果的重现，不利于实验者在实物实验中发觉问题、分析问题、解决问题能力的培养。2．3仿真实验极大地限制了中学生主观能动性的发挥在仿真实验中，所有过程都是在虚拟的环境中进行的。中学生所做的工作就是动动键盘，这样将会淡化对基本技能的训练，不利于中学生实验技能的培养。中学生必须依照程序设计者预先设定的步骤和程序来完成实验，而不能有自己特有的思路和看法，有种被牵着鼻子走的觉得。在设置相同实验参数的情况下，实验结果完全相同，将会骨折中学生实验的积极性和主动性，渐渐减少实验和学习的兴趣。2-4仿真实验制约了师生之间的情感交流在仿真实验中，中学生面对的是笔记本，更多的进行的是“人机对话”，增加了师生间的单向交流和互动，班主任的操作指导作用遭到限制，教学艺术无从谈起，淡化了师生间的直接沟通，中学生的课堂反应无法反馈，“以人为本”的理念彰显不足。3仿真实验和实物实验的有效统一3．1正确看待仿真实验的地位和作用在学院化学实验教学中，实物实验为核心，仿真实验教学只能是实物实验教学方式的一种补充。
将数学实物实验与仿真实验有效合理结合，才会收到最佳的教学疗效。3．2仿真实验的举办要避免走极端，注意“度”的掌握仿真实验实验教学的施行要避免走两个极端，即完全肯定和完全否定仿真实验。对于定性观察实验现象及规律的实验，可采用仿真实验教学。对于操作性较强，须要定量检测估算结果的实验要在条件容许的情况下尽可能地采用实物实验。仿真实验和实物实验的安排要有一定的比列，注意好“度”的掌握。3．3仿真实验的“仿真度”有待进一步提升仿真实验的局限性是由它的“仿真度”决定的，因而要减少其局限性就要进一步提升“仿真度”，使仿真实验愈发逼真，愈发紧贴实物实验，这就给软件开发工作者提出了更高的要求。4未来仿真实验开发的思路在未来的仿真实验设计中，要以单个的实验仪器(如示波器、干涉仪等)为对象建模，单独封装，有独立的操作接口，构建广泛的仪器设备模块库。实验者可以借助这种仪器设备模块进行自由选择和组合，在仿真环境下才能集成为自主的设计性实验，有利于中学生发散思维和创新能力的培养。结束语仿真实验的出现除了极大地丰富了化学实验教学的内容和手段，也为学院化学实验教学变革提供了更多的素材和更大的选择空间。
而且我们要看见事物的两面性，看清仿真实验在学院数学教学中的地位和作用，以实物实验为主体的思路不能变，充分借助两者的优势，相辅相成，有效结合，在教学实践中不断地探求和建立，才能取得最佳的教学疗效，能够不断地提升教学质量，因而实现教育教学的基本目的。参考文献⋯辛旭平．仿真与化学实验『J]．学院化学实验，2005．18(3)：106—108．【2]Y-月明等．网路背景下学院化学实验教学模式阐述fJJ．学院数学实验．2010．23(3)：85—87．[3】董海宽等．学院数学仿真实验教学阐述[J]．渤海学院学报，2008．29(1)：80-82．『41裴明旭等．学院数学仿真实验的应用与反省『J]．广东技术师范大学学报。2010．16(6)：73—76．