现代教育技术在实验教学应用调查研究

　　[摘 要]21世纪是知识经济和信息化为特征的全球化时代,谁拥有大量的高素质创新人才,谁就拥有持续创新能力,谁就具备发展知识经济的巨大能力和潜力。新的历史时期要求高等教育为之培养其所需的大量高素质的创新人才。所谓“创新人才”是指具有创新意识、创造性思维和创新能力的人才,其核心则是创造性思维。

　　[关键词]现代教育技术,实验教学,虚拟实验

　　[中图分类号]TP399 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2011)26-0232-02

　　1 引 言

　　实验教学是高校实现素质教育和创新人才培养目标的重要教学环节,它对于培养学生创新能力、实践能力和创造性思维有着不可替代的作用。现代教育技术是运用现代教育理论和技术手段,通过对教与学的过程和教与学资源的设计、开发、利用、管理和评价,优化教学过程,从而达到提高教学效果、效益与效率的目标。如何充分利用现代教育技术,创建新颖的、富有成效的实验教学新模式,在实验教学中挖掘学生的创新潜力,提高学生的创造意识,培养学生的创新能力,是一个值得深入研究的课题。

　　2 现代教育技术在实验教学中应用的意义

　　现代教育技术辅助实验教学是在先进的教育思想和教育理论的指导下,充分利用现代信息技术,通过对实验教学中教与学过程和资源的设计、开发、使用、评价和管理,以实现实验教学优化的一种新型实验教学模式。

　　现代教育技术的应用可以使微型实验宏观化、静态现象动态化、抽象知识形象化、复杂工艺简洁化、昂贵实验仿真化,给传统实验教学带来新的生机和活力。利用现代教育技术,建立丰富生动的实验过程,方便逼真的实验环境,虚拟地建立起与真实情况相近的实验现象,并集幻灯、动画、录像、电影、声音于一体,对一些不易观察、 抽象的实验,危险、有毒的实验模拟,如：原子核裂变、放射性衰变、示波器粒子的轨迹、化学反应过程、有机物结构的分析等,为学生提供了发现知识、探究知识和表达观点的有力工具,帮助学生了解实验方法及步骤,使学生感到形象、直观、易于接受和理解,弥补某些实验教学的不足,这是传统教学无法比拟的。现代教育技术对突出实验教学的重点,突破难点有独特的优势。

　　将现代教育技术应用于实验教学过程,可为学生提供学习与实验所需要的各种资源,并且各高校的实验资源也可以共享,突破了有围墙的学校教育模式,使学生摆脱了学校课堂的时间和地域的限制,还缓解了实验教学压力,节约了实验教学经费。现代教育技术能呈现多种形式的实验教学信息,对学生形成多种感官的刺激,展现给学生一个整体的、多通道、全方位的教学信息加工模式,激发学生对实验的学习兴趣,促进了学生对知识的理解和记忆,有利于对学生创新思维能力的培养和发展。

　　3 应用现代教育技术,创建实验教学新模式

　　应用现代教育技术创建实验教学新模式,不要把信息技术设备仅仅作为一种播放工具,而要把它作为学生的认知工具。在新的实验教学模式中,利用多媒体信息集成技术,实验教学可以从视、听、 触多个维度展开,创建有意义的情境,情境可包含事实性、意境性、示范性、原理性和探究性。创设情境的目的不仅是告知学生“是什么”,而是要让学生通过观察、思考、比较、分辨、理解它有什么特点,帮助学生思考“为什么”,比较事物相似性和特异性,发现事物之间的联系,提高学生的求异和洞察能力,巩固学生的专业技能,培养出高素质的复合型人才。

　　现代教育技术的应用为学生提供了一个有利于学习者观察、比较的信息化实验教学环境,把抽象的学习与现实生活融合起来,开发有助于创造教学的软件资源。应用多媒体技术、网络技术和虚拟现实技术能够创造和展示各种趋于现实的虚拟实验环境,激发学生的思维与探索,充分发挥其创造性和能动性,在试验允许的范围内充分发挥自主性,通过尝试不同的途径去完成实验。这样不但培养了学生的创造能力,而且变过去那种被动的吸取知识的模式为主动去研究、寻找解决问题的途径和方法,达到培养具有动手能力和创新思维能力人才的目的。在创新教育新模式下,学生不仅要完成书本上的验证性实验,更重要的是自己设计实验,把以验证性实验为主转变为以创新性实验为主。

　　实验教学是培养创新人才的重要手段,在新的实验教学模式下,培养学生的创造性思维和创造能力,就是通过现代教育技术的应用,使学生形成积极的求异、敏锐的观察、丰富的想象、个性的知识结构的品质,培养学生掌握信息获取、分析、处理、创新的能力。

　　4 现代教育技术下的实验教学实践

　　虚拟实验的概念是由美国弗吉尼亚大学的威廉•沃尔夫(Willian Wolf)教授于1989年首先提出的,他描述了一个计算机网络化的虚拟实验环境,致力于构筑一个综合不同工具和技术的信息化、网络化的集成环境。虚拟实验室的构建有许多不同的方法,其中比较实用的方法是基于虚拟现实技术的构建方法,它能够采用纯软件的方法开发,并且能生成实时的、具有三维信息的人工虚拟环境,用户可以进入其中,产生逼真的身临其境感,并像在真实世界中一样地与该环境进行实时操纵和相互交流,形象生动,真实感强,成本相对比较低,是网上虚拟实验建设的发展方向。在虚拟实验中没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象实验过程主要是对虚拟物的操作。

　　一般学校在现有的条件下,有许多实验是根本不可能做的,如核反应实验,还有些实验是不能让学生做的,如涉及放射性物质或有毒物质的部分。利用虚拟技术,可以有效地解决实验条件与实验效果之间的矛盾。在实验教学中,许多昂贵的实验器材,由于受价格的限制而无法普及,如果利用虚拟技术,在多媒体计算机上建立虚拟实验室,学生便可以走进这个虚拟实验室,身临其境般地操作虚拟仪器,操作结果可以通过仪表反馈给学生,用来判断操作是否正确。这种实验既不消耗器材,也不受场地等外界条件限制,可重复操作,直至得出满意结果。虚拟实验室的一大优点还在于其绝对的安全性,不会因操作失误而造成人身事故,无论是学生还是教师,都可以自由地随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。不仅为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持,还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器虚拟实验室。如北京理工大学现代远程教育学院现在已经将半导体器件、半导体物理基础、PN结、半导体二极管、双极型晶体管、场效应管、基本放大电路、基本放大电路的组成与工作原理、放大器的微变等效电路等全部电子学实验搬到了虚拟实验室。

　　5 结 论

　　高校承担着培养适应社会需求的创新型人才的任务,而创新素质的培养以实践为基础,实验教学是树立学生实践观念,启迪学生创新思维,培养分析、解决实际问题的能力,提高学生综合素质的重要环节。利用现代教育技术的功能和优势,开拓传统实验的内容,增添许多传统方法所不能实现的实验,在常规的实验教学时间内,增大实验教学信息的传播量,优化实验教学结构,改善育人环境。只有加强教育技术在实验教学中的应用,才能促进实验教学的最优化,这是实验教学发展的一个重要目标。

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