序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇虛擬實驗論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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高錳酸鉀制取氧氣是利用酒精燈、試管、鐵架臺、導管、集氣瓶、水槽等儀器，通過加熱高錳酸鉀制取氧氣，利用排水法來收集氧氣。學生不僅要掌握實驗原理、目的，實驗儀器和藥品的使用方法及注意事項，實驗步驟、化學方程式的書寫等內容，還要培養觀察、分析能力和實踐操作能力。

（二）《高錳酸鉀制取氧氣》的實驗目的

（1）通過虛擬實驗中的文本展示工具，使學習者了解實驗目的、原理和方法。

（2）通過對虛擬實驗的操作，掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序，能夠動手制取氧氣。

（3）通過對實驗過程、現象的觀察、分析實驗反應機制，加深對實驗的認知和理解。

（三）《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實驗活動設計

學生要完成虛擬實驗首先需要安裝Secondlife客戶端，進入Secondlife虛擬環境，通過以下流程完成整個虛擬實驗。

（1）準備階段：學習者通過Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實驗室地標并通過瞬間移動工具進入虛擬實驗室。

（2）實驗階段：學習者通過人-機交互選擇事先通過3D建模工具創建好的虛擬實驗儀器、藥品并通過資源工具查詢相關儀器的使用方法及實驗裝置圖，完成實驗儀器的裝置；點擊各個實驗儀器、添加藥品來完成實驗。

（3）評價反饋階段：教師根據學生提交的實驗報告和學習者的學習記錄對學習者本次實驗進行一個綜合評價，并將評價結果通過評價反饋系統及時反饋給學習者。

二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實驗環境設計

本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設計的虛擬實驗環境。以實驗過程的設計為理論基礎從場景及模型設計、交互設計、支持工具設計、特效設計、評價設計這幾方面設計三維虛擬實驗環境。

（一）實驗環境的場景及模型主要虛擬教室、虛擬實驗室和儀器設備組成

虛擬教室由講臺、桌椅、多媒體系統、音響設備、電子白板、書柜、書、電腦組成，供學習者實驗后進行交流、報告、探究、形成實驗結論。虛擬實驗室主要由實驗環境、實驗操作臺、水池、藥品柜、滅火設備為為學習者完成實驗并獲取實驗數據。儀器設備主要是酒精燈、試管、鐵架臺、導管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。

（二）交互系統設計

（1）人機交互設計：在實驗中通過操作交互，學習者能夠感受到實驗設備的控制感和體驗感。在Secondlife中，利用創建工具可以實現簡單的“點擊”“移動”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登腳本語言可以設置改變物體的性質、運動方式、運動軌跡、對外力的反應等等，能夠較好地支持學習者的操作交互。

（2）交流工具：學習者在實驗過程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。

（三）支持工具設計

實驗支持工具是指支持學習者完成實驗的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實驗認知工具、評價反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動工具通過它們是搜索定位各種學習場所、用戶，并瞬間移動到目的地。資源工具包含Secondlife內部資源和外部資源。內部資源主要是3D瀏覽器；外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內部和外部各種信息資源實驗認知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實驗過程中學習者觀察記錄實驗現象、采集數據提供支持。評價反饋工具主要包括問卷系統（choicer、Quizchair）、學習記錄系統（Tracker）、Web-Intercom，為實驗后學習者自評、反思以及教師評價反饋提供支持。

（四）特效設計

在Secondlife中，通過粒子系統結合林登腳本語言可以營造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現象。在本實驗中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應過程中的煙霧、藥品晶體的狀態變化等效果都可以通過粒子系統來實現。

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1.虛擬現實技術

虛擬現實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術迅速發展的產物,畢業論文是一門在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術和傳感技術的基礎上發展起來的交叉學科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發構思的信息環境,即讓用戶在人工合成的環境里獲得角色的體驗。

虛擬現實具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現實的首要特征。交互性,是指虛擬現實是一個開放的環境,能對用戶的輸入作出響應,并能通過監控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應用系統,它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現實的三個基本特征強調了人在這個系統中的主導作用。虛擬現實系統按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現實系統、桌面式虛擬現實系統和分布式虛擬現實系統。其中,桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標等設備與虛擬場景交互,它的特點是結構簡單、成本較低,易于推廣。

2.網絡虛擬實驗室

所謂網絡虛擬實驗室,是指利用區域網或互聯網,由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統,包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實實現,也可以是虛擬構想的實驗室,虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中,實驗者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現實實驗室里近距離進行現場操作。在虛擬實驗中,沒有一個有形的實驗室,也沒有以實物形態存在的實驗工具與實驗對象,實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業虛擬實驗室的創建

構建專業虛擬實驗室,其實就是搭建一個網絡平臺系統,包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網絡并接入了互聯網,這些基礎設施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實驗室平臺軟件系統的開發,它與網站建設相聯系;另一個是網站的內容(實驗內容)建設,這是實驗室建設的關鍵。虛擬實驗室應有可以做的實驗來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設。同時,該平臺上還應有實驗管理的支持,對實驗儀器、實驗報告、實驗指導、實驗成績及網上答疑等進行有效管理,并對虛擬實驗室進行監控,計算機網絡虛擬實驗室系統各模塊的主要功能如下。

(1)實驗管理模塊,由學生管理、教師管理、儀器管理和學生成績管理等組成。碩士論文在學生管理方面,學生通過瀏覽器進行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實驗項目,查看實驗的詳細資料,預約實驗項目及做實驗的時間,在線發送和接受消息,進行問題討論,進行實驗登記,實驗完成后可通過網絡寫實驗報告并提交報告。教師管理方面,可對實驗內容添加、修改、整理、刪除,對學生提交的實驗報告列表,批改實驗報告,填寫評語和成績,提交批改結果,與學生進行討論。儀器管理方面,對新設計開發的虛擬儀器上傳并進行分類整理,以便實驗使用。成績管理方面對學生的實驗情況(實驗次數、實驗報告及完成情況)給出成績,并進行統計分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設備分門別類地進行管理,以圖形的方式直觀呈現出來,供學生在實驗時進行選擇。

(3)實驗指導模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗目的、實驗原理、實驗準備、實驗任務、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應注意的事項等。

(4)實驗報告模塊,主要對學生完成實驗后,提供相關的實驗報告模板,供學生下載,由學生填寫相關內容以及實驗的結果,完成后上傳電子版實驗報告,由教師進行批閱,并進行記載。

(5)實驗答疑模塊,由專業教師對學生實驗中出現的疑難問題進行及時解答,幫助學生順利通過實驗。同時了解學生對實驗的掌握程度,并及時反饋、調整教學。

(6)論壇交流模塊,教師和學生可以通過論壇進行充分的交流,學生可以將實驗中的收獲、經驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學生在這樣寬松的環境下發表自己的見解,教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息,以便整改7)虛擬實驗模塊,是虛擬實驗室建設的重要部分。學生通過該模塊進行虛擬實驗,醫學論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內容根據專業學習的具體情況及實驗建設條件,可不斷增加。計算機專業網絡虛擬實驗室系統的建設,可以引入其他學校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單,容易實現,見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用,同時也需要結合本校的實際情況進行一些調整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發。根據本校的實際教學和實驗情況,結合學生的實際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發小組,進行一系列的虛擬實驗項目的開發研究,并將研究的成果連接到虛擬實驗室中,逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發揮教師的積極性,能有針對性地進行設計開發,適合學生的實際情況,學生容易接受,并且經費投入較少。缺點是開發周期較長,系統性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發的實驗項目,二是結合自身的優勢和長處開發一些實驗項目,如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網絡虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理,為每個學生分配賬號。對學生進入虛擬實驗室,使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學生經常訪問虛擬實驗室,在上面提出問題、發表見解,做好實驗,努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗,自己設計實驗方案,動手完成實驗,整理和總結實驗數據,職稱論文提交實驗報告,培養學生的分析能力和創新能力,逐步向以“學生為中心”的自主個性發展模式轉變。

3.組織專業教師網上指導與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實驗報告,為學生順利完成實驗提供服務。在虛擬實驗室中,教師應對學生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進行必要的指導。在實驗室論壇上發表觀點,提出問題讓學生思考,使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性,教師應充當好學生實驗的合作者和知識的建構者的角色。

4.對學生在虛擬實驗室的表現及實驗效果進行

評價。針對學生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網上提問、論壇發帖的情況,給學生一個成績和評價,反饋給學生,英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學生評價的同時,征求學生對虛擬實驗室的意見,對學生反饋的信息進行整改。

計算機網絡虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設備跟不上實驗的要求、學生實驗時間不夠用等問題,對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系,不能一味地強調虛擬實驗,要“虛實”結合,既相互補充,又各有側重,這樣才能取得很好的實驗教學效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養學生嚴謹的、一絲不茍的科學實驗作風。

參考文獻

[1]王嗣源.虛擬實驗室建設的初步探討.西安郵電學院學報,2005(4).

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二、模擬各種實驗現象，引導學生展開主動學習

物理基本的概念與定理并不是憑空產生的，而是科學家在大量的實驗中總結出來的，是透過大量表象達到對事物的本質認知。只有將基礎知識的教學與實驗結合起來，再現真理發現全過程，這樣才能達到學生對知識的真正理解與掌握。而在現實條件中許多實驗是無法完成的。如微觀粒子的運動、存在安全隱患的實驗以及對實驗條件有嚴格要求的實驗等，在以往的教學中這些實驗都難以完成，就只能采用機械的灌輸，讓學生來記憶結論性認知。這樣的結果就是學生背得流利，但就是不懂、不會用，只知其然而不知其所以然。網絡虛擬實驗室可以模擬各種實驗現象，可以完成以往教學中所難以完成的各類實驗，將這些抽象而枯燥的物理知識寓于直觀而形象的實驗現象中，讓學生通過操作與觀察來獲取感性認知，并由此上升為理性認知，這樣才能達到對抽象知識的深刻理解與靈活運用。

三、開辟師生互動學習平臺，實現探究性學習

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次貸危機不是傳統意義上的經濟危機，而是一次資產價格泡沫破滅的危機。所謂資產價格泡沫，就是資產的價值與價格離得太遠。這里有一個常識的判斷，泡沫是非常脆弱的，泡沫的破滅幾乎是不費吹灰之力的。事實上，華爾街金融巨頭，貝爾斯登、雷曼兄弟、美林證券，已經在虛擬經濟的泡沫中灰飛煙滅。

衍生產品與虛擬經濟

這次美國華爾街爆發的次貸危機的泡沫，包含很多內容，從信用泡沫－－產品泡沫－－資金泡沫－－價格泡沫－－市值泡沫，形成一條長長的泡沫鏈。

最底層的標的次級貸款是一個巨大的信用泡沫。抵押貸款是一個信用產品，信用產品應該帶給有信用的人。但是，次級貸款把一個信用產品貸給了一些低信用，甚至沒有信用的群體。而且附加了許多加大信用風險的優惠條件，比如零首付，比如，延遲本金還款等等。次級貸款實際上是一個巨大的信用泡沫。

基于這個1.5萬億美元的信用泡沫，創造了超過2萬億的資產證券化產品（MBS），超萬億的債券抵押憑證的所謂結構化產品（CDO），近萬億的信用違約互換產品（CDS），為了這些證券的高評級，債券保險公司產生2.4萬億擔保產品，以及各自近萬億的信用卡證券化產品，汽車消費貸款證券化產品。眼花繚亂的產品泡沫以及伴隨的價格泡沫，創造了一個巨大的市值泡沫。超過美國4.3萬億的國債市值兩倍。一旦那些一廂情愿的假設，比如房價不斷漲、利率長期低發生變化，次貸違約率上升，危機就爆發了。

價格泡沫和市值泡沫的制造與巨大的杠桿交易放大資金泡沫密切相關。在次貸危機中倒閉的著名的凱雷資本下面的凱雷基金，泡沫高峰期間，其6億多的資本金，把管理的資產放大到200多億，杠桿倍數高達32倍。當市場下跌3%，凱雷基金面對巨大的流動性風險，不得不黯然退出曾幾何時還叱咤風云的華爾街歷史舞臺。

我們看到，這里最關鍵的部分是，這些也冠名為“產品”的東西，并沒有任何實際意義上的價值，并沒有創造任何真實的財富。產品鏈越長，越不知標的為何物。次貸衍生品數萬億上十萬億的市值，是被虛擬貨幣托起的泡沫,是杠桿交易方式放大的虛擬財富，使虛擬經濟脫離實體經濟到危機四伏的地步。

美國前財長保羅·奧尼爾認為，“通過擾亂世界貨幣市場獲益的人是投機者。在我看來，他們并沒有提供多少有用的價值?！眾W尼爾對金融市場的觀點以及其為金融市場制定規則的重要的職責，挑戰了金融機構的巨大利益，這可能是其被迫從財長位置上辭職的重要原因之一。

價格泡沫結局是危機

我們已經看到，次貸泡沫最后只可能是兩個結果。第一個結果，就是泡沫破滅，瞬息之間，數萬億數十萬億的虛擬財富消失，化為烏有，引發全球金融危機，次貸危機幾乎摧毀華爾街。次貸危機從新世紀抵押貸款公司的關閉開始，次貸違約，沿著次貸產品的證券化產品、結構化產品、保險互換產品、債券保險、債券市場、信用卡證券化產品、消費信貸證券化產品直至債券保險公司，都深陷危機。貝爾斯登倒閉，把危機的嚴重程度提高到紅色警報，幾乎所有金融公司都陷入了次貸危機的漩渦。政府支持的最大的房地產抵押擔保機構－－房利美、房地美被接管，雷曼兄弟已經成為貝爾斯登第二，全球最大的投資銀行美林證券公司被美國銀行收購，美國國際集團命懸一線。這些百年老店迅速從華爾街消失，宣布華爾街過度虛擬的經濟的失敗。試想，如果不是在美元本位的國際貨幣體系下，美聯儲可以隨心所欲發美元，華爾街大大小小的金融公司，完全可能重現1997年泰國一天關閉58家銀行，尸橫遍野，血流成河的一幕。

次貸危機把另外兩大經濟主體拖入衰退。受次貸影響英國北巖銀行發生了百年不遇的擠兌行為，最后英國政府對其實施了國家收購。因為直接持有大量次貸衍生產品，歐洲成為重災區。雖然歐洲央行的大規模注資，使歐洲所有金融機構有了喘息的機會，但是因次貸延伸影響，一般滯后美國一年的歐洲經濟已經開始面對衰退。日本經濟也重返了負增長之途。

次貸危機引發全球通貨膨脹，全球經濟危機一觸即發。次貸危機爆發，華爾街以及全球金融市場幾乎沒有什么東西可以買，證券投資資本大規模撤出華爾街和其他國際金融市場，進入商品市場，以前所未有的速度迅速推高了石油糧食價格，全球通貨膨脹急劇惡化，超過70個發展中國家通脹超過兩位數。美國的通脹已經5.6%，歐洲的通脹大大超過警戒線，使美聯儲和歐洲央行都處于經濟放緩與通脹的兩難之間。全球通脹是否最終引發全球危機還要拭目以待。

新興市場發展應“腳踏實地”

次貸泡沫使華爾街傷筋動骨，使全球經濟陷入深重的危機。虛擬經濟脫離實體經濟連華爾街都難逃劫數，新興市場國家在經濟基礎和相應金融體系不足以與金融資本一較高下之前，切不可以身犯險。

新興市場多是初級市場，或者是不成熟的市場，夯實金融市場基礎，是初級市場的根本大計。次貸泡沫的危機給新興市場最大的啟示是，新興市場最應該夯“實”的基礎，就是不要遠離實體經濟，不要過度虛擬，要成為實體經濟的晴雨表。

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1.2計算機硬件設施的更新速度跟不上計算機軟件的更新。為了適應不同年級不同教學內容的需求，計算機軟件多種多樣，且經常更新，甚至一臺計算機中安裝多個操作系統，但是相較于軟件的更新速度，計算機硬件由于長期得不到更新，則導致了計算機無法正常運行新版的軟件，從而給實驗教學帶來負面的影響。

1.3教學資金和現有設備的性能不足，限制了一些具有前沿性的實驗內容。隨著科學技術的迅速發展，并行計算機技術、多媒體技術等新興技術更新速度，若是沒有充足的資金就無法購買先進設備，相關的實驗課程更無從談起。

1.4計算機品牌、型號多樣、計算機的配置差別很大。學校的計算機一般都是分批次購買的，購入較早的計算機硬件設施就會比較老化，配置也比較低，故障頻發的計算機設備會嚴重影響教學質量，學校又不能一次性大批量的進行換購，因此在逐漸更新換代的過程中，計算機的品牌、型號和配置等都會產生較大的差別，計算機硬件種類的不同，對設備維護工作加大的難度，也會使實驗教學中的實驗結果產生差異。

1.5一些具有危險性或破壞性的實驗無法在計算機上進行。在高校計算機實驗教學中，一些具有危險性或破壞性的實驗教師一般會采取課堂演示的形式進行教學，例如CMOS設置，硬盤分區及格式化，安裝操作系統，CPU的超頻，克隆軟件的使用或者網絡攻防實驗等等，以降低計算機損壞甚至整個系統崩潰的風險。

2、虛擬技術

虛擬技術自起源以來都備受各個領域的關注，尤其是在2007年至今，虛擬技術更是得到了飛躍性的增長。虛擬機能夠像一臺物理計算機一樣自行運行自身的操作系統和應用程序，并且借助其虛擬化的特點，可以在單臺物理機上運行多個虛擬機。虛擬機憑借全然由軟件組成的優勢，其行為完全類似于一臺物理計算機，它包含自己的虛擬（基于軟件實現的）CPU、內存、硬盤和網卡。操作系統無法分辨虛擬機與物理機之間的差異，應用程序和網絡中的其他計算機也無法分辨，這也使得虛擬機更加具有真實性。尤其是在經濟態勢緊張的大環境下，具有節省成本、降低能耗、便于管理等優勢的虛擬技術更加得到了各行各業的青睞。例如銀行、醫院和通訊領域等，VMware，Xen等虛擬化軟件的應用都已趨于成熟，標準化和服務器整合得到了最大化的利用。隨著虛擬化工作在高等教育領域中的深入，圖書館、實驗室、還有一些高校也紛紛在工作、教學中融入了虛擬技術，并且在應用中頗有成效。

3、虛擬技術在計算機實驗教學中的應用

針對上文中分析的計算機實驗教學中存在的不足，下面將通過虛擬技術從四個方面對解決這些不足進行探討。

3.1利用虛擬技術開設具有前沿性和實踐性的虛擬化實驗課程。諸如計算機組成原理，計算機安全，多操作系統交互，可編程數字電路，并行計算技術，集群技術，多核編程技術等實驗課程是無法在目前實驗室設備上進行的。將現有X86計算機的硬件資源（包括CPU、RAM、硬盤和網絡控制器），利用VMware虛擬技術，創建功能齊全、可像“真實”計算機一樣運行其自身操作系統和應用程序的虛擬機，把以前無法在真實計算機上開設的實驗課程轉移到虛擬機上進行。這種虛擬化的轉換突破了計算機硬件設施的限制，使實驗課程的內容更加豐富更加具有時效

3.2有效利用虛擬技術能夠降低計算機實驗教學的成本，提高實驗教學的效率和質量。在嚴峻的經濟環境下，高校實驗設備的預算更加有限，如何顧全成本、資源和時間三個方面的同時，提高計算機實驗教學的質量，可以通過利用VMware虛擬技術，創建一個適用于所有Windows應用程序的虛擬PC環境，減少硬件需求量提高現有資源的利用率，改進教學環境和教學效果。

3.3虛擬技術能夠在計算機實驗教學中起到降低能耗的作用。現在大多數服務器和臺式計算機在開啟后僅有5-15%的時間處于使用狀態，而大多數X86硬件在空閑狀態下仍需消耗正常工作負載所需電量的60-90%。VMware虛擬技術具有高級資源和內存管理功能，可實現15：1甚至更高的整合率，可將硬件利用率提高到多達85%。完成虛擬化后，分布式電源管理（DPM）會監控整個計算機的利用率，并智能地關閉不需要的物理服務器，而不會影響應用程序和用戶。虛擬技術可以極大地減少能耗，同時又不會降低可靠性和功能完整性，對高校計算機實驗教學的結果一致性和準確性具有可靠的保障作用。

3.4虛擬技術對于高校建設符合學生特點的計算機實驗教學體系提供了方便的途徑，為高校教育改革工作起到了推動作用。具有完善的教學體系才能夠最大化的發揮出計算機實驗教學的作用，虛擬技術作為計算機實驗教學中的重要部分，對高校建設良好的教學體系，針對學生特點進行教學，以及促進學生學習積極性，提高計算機實驗教學的效率和質量，都具有積極廣泛的實踐意義。

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二、模擬各種實驗現象，引導學生展開主動學習

物理基本的概念與定理并不是憑空產生的，而是科學家在大量的實驗中總結出來的，是透過大量表象達到對事物的本質認知。只有將基礎知識的教學與實驗結合起來，再現真理發現全過程，這樣才能達到學生對知識的真正理解與掌握。而在現實條件中許多實驗是無法完成的。如微觀粒子的運動、存在安全隱患的實驗以及對實驗條件有嚴格要求的實驗等，在以往的教學中這些實驗都難以完成，就只能采用機械的灌輸，讓學生來記憶結論性認知。這樣的結果就是學生背得流利，但就是不懂、不會用，只知其然而不知其所以然。網絡虛擬實驗室可以模擬各種實驗現象，可以完成以往教學中所難以完成的各類實驗，將這些抽象而枯燥的物理知識寓于直觀而形象的實驗現象中，讓學生通過操作與觀察來獲取感性認知，并由此上升為理性認知，這樣才能達到對抽象知識的深刻理解與靈活運用。

三、開辟師生互動學習平臺，實現探究性學習

新課改倡導自主合作探究式學習方式，明確提出了以學生為中心的教學理念，我們的教學要更加關注學生學習方式的轉變，要由以教師為中心轉為以學生為中心，要將重點由教師如何教轉向學生如何學上來，構建以教師為主導、學生為主體的雙主型教學模式，確立學生在學習中的主體地位，引導學生展開主動探究，實現教學的雙向互動。網絡虛擬實驗室為師生開辟了一個全新的網絡互動學習平臺，在這里教師與學生可以一起來展開積極的實驗探究，通過師生之間的積極思維與主動操作來完成更多的實驗方案，并就實驗現象與結果在師生之間、生生之間展開積極的交流與討論，進行思想的交匯與思維的碰撞。這樣更加利于學生深刻掌握基本的概念與定理，同時也可以提高學生的實驗技能，讓學生學會實驗操作，這樣才能真正地學會物理學習。因此，在具體的教學中，遇到有分歧的問題，我們可以引導學生來制定不同的實驗方案，借助網絡虛擬實驗室這個平臺來將實驗方案付諸于實踐，實現理論與實踐同步，這樣學生通過這些實驗可以獲取更多的直觀認知，再通過師生之間的共同交流與討論，就可以達到對這些基本知識點的深刻理解。

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隨著計算機、多媒體技術的飛速發展，帶動了虛擬演播室技術的不斷改進。在全球范圍內影響和改變著人們固有的審美思維。虛擬演播室技術是計算機技術發展必然的產物，虛擬演播室系統在電視節目制作中的運用，使傳統電視節目體系發生了很大的變化。面對此類問題，我們進行了深刻的思考，對虛擬演播室技術進行重新分析，以確定虛擬演播室系統在電視節目制作中的運用和發展。

一、虛擬演播室系統在電視節目制作中的實際應用技巧

(一)建模技巧

由于虛擬演播室的模型和動畫需要實時的運動，所以建模過程需要遵循以下幾個原則：盡量避免復雜模型的建造；用Lightscape等軟件轉化燈光參數；運用鍵罩加大虛擬系統的逼真性。

(二)紅外檢測技術

在實際應用中有時會發生這種情況，主持人需要從虛擬景物后面走到前面來，這時需人為去控制鍵罩的開關，當工作人員與主持人配合不好時會有穿幫的可能。利用紅外檢測技術可解決這個問題。紅外線檢測是確定被檢測物體的縱向位置，即在演播室中被拍攝的前景位于背景內的深度。首先，在演播室上方固定2-4個紅外線攝像機，作為紅外線接收裝置。然后，用紅外發射裝置對演播室進行測量，最后繪制出活動范圍的網格圖。這樣當演播室中的移動物體配帶上紅外線發射裝置，其紅外線被紅外線攝像機攝取，通過計算機識別和計算出該物體在網格中的位置，將數據傳輸到工作站，根據背景與物體縱向數據自動計算出移動物體在模型中所處的位置及深度。以上就是虛擬演播室常提到的“深度鍵”的概念。這種系統根據紅外線檢測，產生深度鍵，能持續地使主持人置于虛擬背景內的正確位置。深度鍵容許在節目中虛擬物體、實際物體和主持人相互之間動態地前后阻擋，從而創造出現實圖像的感覺。這樣當主持人從虛擬景物后面走到前面來，不需要人為去控制鍵罩的開關，系統會自動利用深度鍵來分析主持人和虛擬景物前后定位關系，自動形成遮擋與被遮擋的畫面。大大減少了穿幫的可能，也方便了節目的制作。

(三)虛擬影子

三維模型的逼真性，在于它可仿真光和影。這就需要我們在建模過程中要注意光的方向與實際保持一致。但是，由十演播室燈光較多較亮，增加了色鍵摳像的難度，所以在摳像合成的圖像中，前景主持人的影子較難與背景物體相吻合。還有就是如果是用網格識別方法的演播室，要想用摳像的方法獲得影子也幾乎是不可能的，因為背景板網格有兩種藍色。所以要想獲得完美的效果，增加必要的設備是刻不容緩的。這就需要在電視節目的制作中加入虛擬影子機，其做法是在演播室上方架設一臺攝像機，攝入主持人在藍箱內的畫面，通過色鍵器摳像獲得鍵信號，用這個鍵信號來模擬主持人的影子。最后再把這個影子與虛擬圖像進行合成。運用虛擬影子機的優點在于其不受客觀條件限制，并且可靈活調整影子的方向。有時建模會出現有倒影的情況，在建模時可通過鏡像復制的方法來制作背景的倒影，在藍箱內鋪設有一定反光能力的透明塑料布即可得到。這種方法簡單實用，實際效果可以亂真。

(四)自動反饋/標志系統

在節目的制作過程中主持人或表演者在虛擬布景中移動時，很容易從虛擬物體中穿過，出現了穿幫現象，為了避免現象，被攝者要看著反送監視器，或者在活動范圍內畫好行走路線。但是由于虛擬系統都存在著視頻延時，所以并不能從根本上解決表演不自然的問題，另外這種做法也容易污染藍箱的地板，造成摳像的困難。這時就可以利用自動反饋/標志系統，在演播室地板上投影靜止和運動的虛擬物體。以便讓表演者知道所有虛擬物體在任何時段內位于何處。但這種技術又一定的弊端，其投影會對主持人自己的影子產生干擾，所以并不常用。

二、虛擬演播室系統在電視節目制作中的運作流程

(一)攝像機跟蹤系統

虛擬演播室中的一項關鍵技術是如何判斷攝像機、主持人、計算機合成場景之間相對位置關系。攝像機跟蹤器把真實人物及物體與攝像機之間的位置及透視信息送給圖形計算機，然后以攝像機的鏡頭產生虛擬環境，把真實人物與虛擬場景匹配起來。所謂跟蹤技術，即指如何獲取攝像機在演播室中的實際位置參數和動作參數。

(二)實時虛擬背景生成

所謂的虛擬背景只不過是渲染出來的一張32位的TGA虛擬場景圖。實時生成此虛擬三維背景是虛擬演播室技術除跟蹤技術外的另一項重要技術。實時生成背景是指在攝像機運動參數控制下，背景生成裝置對制作好的背景信號進行處理。實時生成與前景有正確的透視關系的背景圖像。實時生成背景可以采用建模技術。虛擬演播室的模型和動畫需要實時的運動，所以其建模的過程需要遵循以下幾個原則：第一個原則是實時運動要求構成模型的三角形數量有一定的限制，所以應盡量避免復雜模型的建造。第二個原則是模型中燈光不宜過多，但逼真漂亮的模型一般燈光也比較多。為解決這一矛盾，應在建模完成后用“lightscape”等軟件把燈光參數轉化為貼圖，可大大加快實時運行的速度。第三個原則是為達到逼真的效果，一般虛擬背景應建造前景物體，它可用來遮擋住主持人。當主持人從其后走過時，產生身在其中的逼真感覺。這種技術關鍵在于建造前景遮擋物時建造一模一樣的兩個，一個有貼圖和光影，另一個為全白。全白的作為遮擋的鍵罩輸出到色鍵疊加器中，由于鍵罩的作用當主持人走到遮擋物時好像真的被遮擋住了。這種方法與傳統色鍵摳像的不同在十圖形工作站根據攝像機運動參數實時改變輸出的背景畫面，遮擋物與用十遮擋的鍵罩也相應改變。mo鍵罩的隨時變化更加大了虛擬系統的逼真性。

(三)圖像合成

虛擬演播室實時系統的最終效果要由能將前景和背景圖像混合起來的實時系統合成，在這里仍然采用傳統的色鍵合成系統(摳像)，但卻消除了攝像機不能與背景同步運動的致命弱點。在進行色鍵合成時，需要注意的是由于前景圖像是在演播室里實地拍攝的，而背景圖像是計算機生成的，二者照明條件不同，需要設法減少分別制作時因照明條件的差異而產生的不協調感。虛擬演播室技術的采用通常需要兩面或二面藍色幕墻加地面。為保證鏡頭的靈活使用，照射在藍背景上面的光線要均勻，還要保證色鍵效果最好，應使用純正的色鍵藍色，藍背景的空間大小應能保證可容納全部道具，并且可以使主持人有足夠的活動區域。

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因為電腦更新速度快，學院拆裝實驗室現有設備均為早期其他機房淘汰下來的落后設備，在實驗過程中一旦損壞很難在電腦配件市場上找到相同型號的配件。有些實驗如CMOS設置、硬盤分區、操作系統安裝、驅動程序安裝、注冊表修改等對于系統的穩定運行影響較大，破舊機型的相關設置比較復雜，學生在實驗過程中很難找到合適的方法、驅動程序等，因操作不當輕則會損壞硬盤數據，重則導致不能正常開機，嚴重影響了正常的教學秩序。另外，由于光驅老化、光盤劃傷嚴重導致實驗中斷，還容易挫傷學生的實驗積極性。因為機器運行緩慢，無法在規定的時間內完成實驗，降低了教學的質量和效率。

1.2實驗效果不好，計算機難以管理

部分實驗如操作系統的安裝、注冊表的修改、系統配置文件以及管理策略的修改等需要重啟計算機，而安裝了還原卡或還原軟件的計算機是不能達到實驗目的的。如果教師自己帶筆記本電腦上課，就會在每次實驗完成后影響到下一次開機使用，擾亂了正常的工作、學習。

1.3教師演示困難，學生觀察吃力

一部分實驗課的操作過程無法通過投影儀播放或使用凌波等電子教室軟件進行屏幕廣播來教學，不具備多媒體示范功能。比如CMOSE設置、硬盤分區、格式化、安裝操作系統等試驗，教師往往通過現場操作、講解，學生通過圍觀來學習，對于大班上課，授課效果比較差，學生得不到有效的實操訓練。

1.4虛擬機在教學中的應用

虛擬機是通過軟件將計算機硬盤和內存的一部分虛擬成具有獨立的CPU、硬盤、內存、聲卡、顯卡、網卡等功能的計算機的一種輔助技術。目前常用的有VirtualPC和VMware等虛擬機軟件，前者安裝快捷、操作簡單、占用空間少，后者專業化程度高、對多種操作系統平臺提供完美的支持、但操作起來相對復雜、占用空間較多，業內較為推崇，可以說這兩種虛擬機平臺技術各有千秋。在我院的計算機教學中，我們先后引入了這兩種虛擬機平臺進行教學，收到了獨特的效果。在《計算機組裝與維護》課程中很多實驗都可以使用虛擬技術來實現，例如：

1.5硬盤的分區與格式化

新購置的硬盤必須進行分區和格式化后才能正常使用，這是《計算機組裝與維護》課程的重要知識點。在虛擬機技術平臺中，分區和格式化更加直觀、真實。由于VMware對虛擬CD-ROM的支持，學生可以通過虛擬CD-ROM進入DOS系統，使用fdisk命令、format命令、PQMagic、DM等軟件反復練習該部分實驗，效果較好。

1.6操作系統的安裝

硬盤格式化后，必須安裝操作系統，使用VMware虛擬機完全支持MicrosoftWindows系列操作系統和Linux等操作系統。在虛擬機中，學生可以利用虛擬光驅使用鏡像文件（ISO格式的文件）安裝操作系統，同時具有快速、簡便、不中斷等優點，與真實的安裝無異。對需要重啟系統后才能使用的軟件，比如殺毒軟件、系統優化設置等系統軟件的使用也同樣有效。如果安裝和使用時出現操作系統崩潰的情況，還可以通過復制、覆蓋虛擬硬盤文件的方式迅速解決問題，不必擔心對宿主機系統的破壞。另外，由于虛擬硬盤文件可以任意復制和轉移，這對于教師在不同地點授課以及機房管理人員批量配置學生機都提供了極大的方便。

1.7修改CMOSE參數

CMOSE參數的設置也是學生學習的重點知識之一，但是這部分實驗對系統影響極大，設置不當可能會導致開機故障，同時教師在講解時也無法在投影機上顯示出來，不利于教學。使用虛擬機后，學生可以放心大膽地做BIOS的設置實驗，通過不斷地練習熟悉BIOS界面和各種配置，而不必擔心設置錯誤導致故障，而且教師可以將整個設置過程利用屏幕錄制為AVI視頻文件分享給學生，這樣就實現了BIOS設置狀態下視頻制作的難題。

1.8系統備份和恢復

系統備份與還原在《計算機組裝與維護》課程中應用廣泛，其中賽門泰克公司的Ghost軟件是常用的一個工具軟件，我們要求學生必須掌握其使用方法。該軟件功能強大，可以對硬盤進行分區、分區及整盤的備份和還原以及網絡克隆，速度快但操作危險性很高，稍有不慎就會造成數據毀壞，引入虛擬機后學生可以反復練習操作而不必擔心影響宿主機的系統。

1.9測試計算機病毒

在虛擬環境中，我們可以將虛擬的CPU、寄存器、硬件端口用調試軟件傳送病毒程序，通過觀察寄存器和端口的變化，加深學生對病毒程序運行過程的理解。在虛擬機中進行此類實驗，無需擔心計算機的數據安全性，而實驗效果和真機上的效果是一樣的。通過觀察研究，學生可以詳細了解病毒的工作原理，提高了病毒查殺能力。

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高錳酸鉀制取氧氣是利用酒精燈、試管、鐵架臺、導管、集氣瓶、水槽等儀器，通過加熱高錳酸鉀制取氧氣，利用排水法來收集氧氣。學生不僅要掌握實驗原理、目的，實驗儀器和藥品的使用方法及注意事項，實驗步驟、化學方程式的書寫等內容，還要培養觀察、分析能力和實踐操作能力。

（二）《高錳酸鉀制取氧氣》的實驗目的

（1）通過虛擬實驗中的文本展示工具，使學習者了解實驗目的、原理和方法。

（2）通過對虛擬實驗的操作，掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序，能夠動手制取氧氣。

（3）通過對實驗過程、現象的觀察、分析實驗反應機制，加深對實驗的認知和理解。

（三）《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實驗活動設計

學生要完成虛擬實驗首先需要安裝Secondlife客戶端，進入Secondlife虛擬環境，通過以下流程完成整個虛擬實驗。

（1）準備階段：學習者通過Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實驗室地標并通過瞬間移動工具進入虛擬實驗室。

（2）實驗階段：學習者通過人-機交互選擇事先通過3D建模工具創建好的虛擬實驗儀器、藥品并通過資源工具查詢相關儀器的使用方法及實驗裝置圖，完成實驗儀器的裝置；點擊各個實驗儀器、添加藥品來完成實驗。

（3）評價反饋階段：教師根據學生提交的實驗報告和學習者的學習記錄對學習者本次實驗進行一個綜合評價，并將評價結果通過評價反饋系統及時反饋給學習者。

二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實驗環境設計

本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設計的虛擬實驗環境。以實驗過程的設計為理論基礎從場景及模型設計、交互設計、支持工具設計、特效設計、評價設計這幾方面設計三維虛擬實驗環境。

（一）實驗環境的場景及模型主要虛擬教室、虛擬實驗室和儀器設備組成

虛擬教室由講臺、桌椅、多媒體系統、音響設備、電子白板、書柜、書、電腦組成，供學習者實驗后進行交流、報告、探究、形成實驗結論。虛擬實驗室主要由實驗環境、實驗操作臺、水池、藥品柜、滅火設備為為學習者完成實驗并獲取實驗數據。儀器設備主要是酒精燈、試管、鐵架臺、導管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。

（二）交互系統設計

（1）人機交互設計：在實驗中通過操作交互，學習者能夠感受到實驗設備的控制感和體驗感。在Secondlife中，利用創建工具可以實現簡單的“點擊”“移動”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登腳本語言可以設置改變物體的性質、運動方式、運動軌跡、對外力的反應等等，能夠較好地支持學習者的操作交互。

（2）交流工具：學習者在實驗過程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。

（三）支持工具設計

實驗支持工具是指支持學習者完成實驗的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實驗認知工具、評價反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動工具通過它們是搜索定位各種學習場所、用戶，并瞬間移動到目的地。資源工具包含Secondlife內部資源和外部資源。內部資源主要是3D瀏覽器；外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內部和外部各種信息資源實驗認知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實驗過程中學習者觀察記錄實驗現象、采集數據提供支持。評價反饋工具主要包括問卷系統（choicer、Quizchair）、學習記錄系統（Tracker）、Web-Intercom，為實驗后學習者自評、反思以及教師評價反饋提供支持。

（四）特效設計

在Secondlife中，通過粒子系統結合林登腳本語言可以營造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現象。在本實驗中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應過程中的煙霧、藥品晶體的狀態變化等效果都可以通過粒子系統來實現。

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早檢測論文早檢測論文2013-10-1002：16：13

國家標準的論文格式

1987年，我國出臺了《科學技術報告、學位論文和學術論文的編寫格式》，把論文的編寫格式分為四大部分：即前置部分、主體部分、附錄部分和結尾部分。

前置部分：

封面。封面二（學術論文不需要）；題名頁；序或前言（需要時）；摘要；關鍵詞；目次頁（必要時）；插圖和附表清單（必要時）；符號、標志、縮略語、首字母縮寫、單位、術語、名詞等；注釋表。

主體部分：引言-1

正文-2

2.1

2.2

2.2.1

2.2.2

圖1（或圖2.1）

圖2

表1（或表2.1）

結論

致謝

參考文獻表

附錄部分：（必要時）

附錄A

附錄B

B.1

B.1.1

B.2

圖B1

表B1

結尾部分：（必要時）可供參考的文獻題錄；索引；封三、封底。

畢業論文的通用格式

對于畢業論文的格式，盡管每個學校的要求不同，文理科也有差異，但我們認為畢業論文至少有兩個部分。

前置部分：封面、目錄、寫作提綱、標題、署名、摘要、關鍵詞。

主體部分：緒論

本論

一、

二、

（一）

（二）

1.

2.

(1)

(2)

結論

致謝

注釋（必要時），參考文獻

參考范文：

大學物理實驗信息化教學與物理實驗教學方法的研究

摘要：信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。圍繞培養學生的實踐能力和創新能力，本文闡述了對以學生為主體、教師為主導的教學方法的研究及應用信息技術建立學生自主學習的網絡環境和豐富的網絡教學資源，營造教學互動的信息化平臺，創造多元化教學模式的研究與教學實踐。

關鍵詞：大學物理實驗；信息化教學；多元化教學模式；教學方法

一、信息化教學在大學物理實驗中的作用和意義

20世紀末以數字化為核心的信息技術的高度發展，預示人類在本世紀又將經歷一次重大變革。如果說19世紀的工業革命使人類從依靠體力的勞動中擺脫出來，那么今天的信息革命將使人類社會從繁雜的形式化腦力勞動中解放出來。大規模的記憶容量，億次計算機的運算速度，互聯網的交互管理能力，各種智能數據庫、CAD等應用軟件的功能，以及它們的準確性都是人腦所不能比擬的。21世紀人類對待這類腦力勞動將如同操縱機器完成體力勞動一樣簡單。也就是說在信息化時代，腦力勞動性質正在發生著深刻的變化。站在這個角度來思考，對未來科技人才的培養應著重探索、創新和開發方面能力的培養。信息時代需要大批有實踐能力、創新能力的優秀人才，同時信息技術將人類從形式化的腦力勞動中解放出來，引發了信息化教育，為培養創新人才提供了任何時代都無可比擬的優越條件，作為教育工作者必須充分利用時代給予我們的優越條件，出色地完成時代賦予我們培養創新人才的歷史使命。

物理實驗是物理學的基礎，大學物理實驗反映了理工科及各個學科科學實驗的共性和普遍性的問題。在培養學生嚴謹的科學思維、創新能力，培養學生理論聯系實際，特別是與科學技術發展相適應的綜合能力，以適應科技發展與社會進步對人才需求方面有著不可替代的作用。

近10多年來，圍繞著培養具有實踐能力、創新思維和創新能力的高素質人才，我校以教育部世界銀行貸款項目、創建國家名牌課程、“985工程”、“211工程”教育部理工科基地建設、國家級精品課程建設、國家級實驗教學示范中心等項目為依托，全面進行了實驗課程體系、教學內容、教學方法、教學模式等方面的改革，在多年的教學實踐中產生了教學理念先進，教學內容豐富，教學條件優良的優秀教學成果。學校實驗教學硬件設備、實驗室條件也發生了大幅度、跨世紀的改觀，由過去的教學弱點轉變為教學改革中的亮點。

當前如何進一步更新教育理念，深入進行教學改革；如何進一步鞏固和用好已取得的成果，是目前我們面臨的又一課題。尤其在實驗教學師資隊伍正在進行新老交替的今天，該課題顯得更加重要。

我們認為實驗教學方法的研究，尤其是如何真正在教學實踐中實現以教師為主導、以學生為主體的教學方法研究是鞏固十多年來的教學改革成果、進一步深入進行教學改革的重要內容和舉措，也是實現教學目標的重要保證。

長期以來，我們的理工科教學，特別是物理實驗教學長期受到教學環境和師資水平的限制，因襲多年的傳統教學模式，客觀上引導學生向形式化、記憶型方式學習，制約了學生的創新能力及科學素質的形成；近幾年來我國面臨高等教育從精英教育到大眾教育的轉變，學校擴大招生和培養學生實踐能力和創新能力的教學目標都需要大量優秀的教育資源。優秀教育資源的缺乏成為嚴重困擾教學質量的難題，成為教學改革發展的瓶頸。針對上述問題，我們在大學物理實驗課程體系、教學內容、教學方法和教學模式等方面進行了改革，并取得了顯著成效。在此基礎上，近幾年來，我們以大學物理實驗國家級精品課程網絡資源建設為平臺，運用信息化教育思想和技術進一步研究以學生為主體、教師為主導的教學方法，改革實驗中的“模仿型”教學，建設豐富的優秀的網絡教學資源，創造培養創新人才的新的教學模式、教學方法、教學環境，在教學實踐中取得了很好的教學效果。

二、以學生為主體、教師為主導的物理實驗教學方法的研究與實踐

1、注重實驗教學過程，激發學生的學習興趣，引導學生在教學過程中積極思考

實驗教學中獲得實驗數據，是實驗課的必然結果，也是在實驗課教學中師生都十分重視的重要環節，相對而言，對實驗教學過程重視不夠。從培養學生的素質和能力的角度來看，實驗的教學過程非常重要。實驗課的教學過程是提高學生知識，能力和素質的過程，也是正確獲得實驗科學數據的重要保證。

實驗教學過程中的第一步，是引導學生讀懂實驗的原理、設計思想、實驗方法及實驗儀器的結構和運行機理等基本知識，只有這樣，他們才能在實驗教學課堂中積極思考，主動投入，發揮他們在實驗教學中的主體作用，這也是實驗課成敗的關鍵。實驗教學與課堂教學的知識密切相關，但是它們之間往往又沒有直接一一對應的關系。在實驗教學中，往往一個實驗要用到幾個學科領域的知識點，并且更加強調實驗的方法和知識的綜合應用，如何引導學生學會綜合應用已學過的知識，并在此基礎上學會新知識、新方法，這是實驗教學中的重要環節，也是物理實驗課教學中的難點。

我們在實驗教學中，以實驗方法為主線，應用精品課程豐富的網絡資源，將學生已學過的知識作為切入點，采用研討的方法引導學生學會讀懂物理實驗的原理，理解物理實驗設計思想、實驗方法，掌握物理實驗的實驗技能，有效地激發了他們的學習熱情，實驗教學實踐中出現了學生主動參與，積極思考，勇于創新的熱烈場面。

2、注重實驗的設計性、研究性、開放性

實驗的設計性、研究性、開放性是實驗的教學方法的重要表現形式，同一個實驗，同樣的教學設備會因為教學方法的不同而產生不同的教學效果。傳統教學模式常常是以教師為主體，學生照葫蘆畫瓢，抑制了學生主動性的發揮，使得本來就有限的教學資源沒有發揮出最好的教學效果。注重實驗的設計性、開放性、研究性是在在教學過程中真正實施以學生為主體、教師為主導的教學方法的具體體現，并能充分用好已有的硬件和軟件教學資源。

開設設計性實驗時，由教師給定的實驗題目、實驗要求及可供學生選擇的實驗條件，由學生自己提出設計思想、擬定實驗方案，選擇測量儀器、確定實驗條件、實驗參數，并基本獨立完成實驗的全過程。

開設研究性實驗時，教師組織若干個基礎物理實驗涉及領域的課題，以科研方式組織教學。學生在通過查閱資料理解相關領域的基本知識、基本方法及其應用的基礎上，在教師指導下確定研究課題或研究內容、設計實驗方案、完成實驗、最后寫出研究性小論文等。研究性實驗可以學生個體或團隊的形式進行。

實驗的開放性，是指實驗的內容、時間和空間對學生開放。上述設計性、研究性實驗內容和題目由學生自命題或部分自命題，由教師審核命題，并指導學生完成實驗。

我校注重實驗的設計性、研究性、開放性。在每一學期物理實驗中都安排有設計性或研究性實驗內容。設計性、研究性、開放性實驗為學生提供了自主、創新學習的平臺。學生在設計性、研究性、開放性實驗中，積極思考，主動學習，找到了自己在實驗教學中應有的主置，并從實驗教學中獲得了成就感、滿足感。設計性、研究性、開放性實驗在啟發學生的創新思維、培養他們的創新能力方面發揮了很好的作用。

三、建設精品課程豐富的網絡資源系統

營造培養學生創新能力的信息化物理實驗教學環境

1、建立精品課程豐富的網絡資源，營造教學互動的信息化平臺

根據教育部有關文件精神，國家級精品課程，應是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程；應建立一個優質的課程資源體系和網絡共享平臺。

我們認為，國家級精品課程的優質網絡資源體系建設是精品課程建設的重要方面。精品課程的網絡資源系統必須能反映大學物理實驗課程建設的先進理念、課程的體系、內容和教學方法；提煉物理實驗課程的基本知識，基本思想和基本方法；體現先進的科學思想、科學方法和科學成果；提供學生獨立思考、主動學習的平臺和師生交互的平臺。

我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統綜合了幾十年來我校物理實驗課程的優秀教學資源；融合了10多年來實驗教學改革的新思想、新成果；反映了與實驗教學相關聯的現代科學技術的新思想、新方法；并不斷提高實驗的開放性、教學的交互性，滿足了各層次學生學習的主動性。

我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統按照大學物理實驗課程的新體系提煉了實驗課的教學大綱、實驗的教案、實驗的重點、難點、儀器的原理、結構、運行機理，使用方法和常見故障分析等指導信息；圍繞學生實驗課程的知識點提供了系統的網上講座，以便學生從看起來零散的各個實驗中，系統地領悟實驗的思想、方法、技術和應用；為拓寬學生的知識面，圍繞現代物理技術類實驗和研究型實驗提供了系統的網上現代物理技術講座。目前我校大學物理實驗國家級精品課程網絡資源系統已包括4個學期，224學時，78個實驗的授課教案和100多個實驗的習題；由物理學史，物理實驗方法，不確定度和數據處理方法，力、熱、電、光學量的測量方法與應用，現代物理技術講座等內容組成的28講物理實驗系列講座；力、熱、電、光、近代物理實驗等各類常用儀器的儀器庫，其中包括儀器的實物照片、內部結構、運行機理及使用指導等。為便于學生在教師指導下學習，資源庫系統具有很強的交互功能和擴充功能。任課教師可以根據教學需要，在資源庫系統中動態更新自己的教案，引導學生學會讀懂實驗，指導學生建立實驗教科書與實驗室實物儀器之間的聯系，激發他們的學習熱情，提高他們自主學習的能力。在幾年的教學實踐中產生了良好的教學效果，一批學生的優秀教學實踐論文脫穎而出。目前在我校大學物理實驗精品課程網絡資源系統中精選了40篇學生的代表作。

2、建設基于web的遠程仿真實驗系統，營造多元化教學模式

物理學是以實驗為基礎的學科，物理實驗教學對培養學生創新思維和實踐能力以及對物理理論的理解將起到不可替代的作用。但是，在實際教學中，由于受到時間和空間的限制，在有限的學時內，要學生完全理解實驗原理和儀器的運行機理，滿足學生自己選擇參數設計實驗，或進一步做研究性實驗內容的強烈欲望，有一定困難。學生往往在教師設定好的參數和步驟中完成實驗的內容，這個過程中學生缺乏思考，很多是盲目操作走了過場，這樣實際上把物理實驗教學變成了一種呆板式的模仿型教學。要改變這種狀態，就要發揮信息化教育的優勢與實際實驗的教學模式相結合，創新教學模式來解決。

由我校研制，高等教育出版社1996年出版的《大學物理仿真實驗》就是一個具有代表性的創新媒體，是國際上第一套實驗教學軟件。它利用軟件建模設計虛擬儀器，建立虛擬實驗環境，學生可在這個環境中自行設計實驗方案、擬定實驗參數、操作儀器，模擬真實的實驗過程，深化理解物理知識?！洞髮W物理仿真實驗》可用于學生預習、復習以及自學物理實驗，營造了學生自主學習的環境和與真實實驗相結合的二段式、三段式教學模式，并使實驗教學在空間和時間上得到延伸。在此基礎上，1999年以來建設在校園網上的虛擬實驗遠程教學系統進一步營造了多元化的物理實驗教學環境和學生自主學習的平臺。目前虛擬實驗遠程教學系統已包括力、熱、電、光、近代物理實驗在內的56個大學物理仿真實驗，多年來在開設網上實驗選修課、網上實驗輔導課、強化師生間的交互，激發學生的主動性和學習熱情，提高教學水平等方面發揮了很好的作用。

大學物理仿真實驗軟件是不斷發展的教學媒體，它的動態更新、動態和維護是教學實踐中迫切需要解決的問題。傳統的教學軟件方式是用光盤等硬拷貝模式，常常存在著升級和維護困難等問題。為此，近年來我們研究了基于web的大學物理仿真實驗系統，用戶無須手動安裝仿真實驗軟件程序，只需通過瀏覽器就可實現仿真實驗等各種類型教學軟件的自動下載、更新、運行。基于web的大學物理仿真實驗系統更方便更廣泛地為學生提供了自主學習的平臺、不斷更新的優秀教學資源。同時也為解決由于擴大招生、培養學生創新能力需要增加的教學資源的問題提供了解決的途徑。

3、建立網絡選課系統，教學交互系統，管理系統，實現全方位開放的教學模式

開放性教學模式是滿足學生個性化教學的模式。在開放實驗室，學生可利用實驗室提供的設備，在教師指導下，自己設立實驗題目、設計實驗方案完成實驗，因此它能有效地滿足學生求知、探索和創新的欲望，有效地培養學生的創新思維與創新能力，因此我們非常注重實驗教學的開放模式。

為了對大面積學生實現在時間、空間、內容上的開放教學，我們建立了網絡選課系統、教學交互系統和教學管理系統，并在2個學期內，對2800名學生開設的開放性實驗教學中發揮了很好的作用。

4、建設《大學物理實驗》(第二版)和立體化教材教材是教學的依據，它反映了教學思想、教學目標、教學內容和教學方法。由我校編寫，高等教育出版社于2005年11月至2006年6月陸續出版的面向21世紀教材，《大學物理實驗》(一、二、三、四冊)(第二版)在第一版的基礎上，融進了我校近幾年來在教學、科研中積累的科學思想、科學方法、教學思想和教學成果。在反映我校大學物理實驗教學的新體系、新內容的基礎上，對教材中的大多數實驗增加了設計性內容或研究性內容、研究型課題；并配有基于web的大學物理仿真實驗系統、大學物理實驗資源系統等。應用信息技術建設了體系新穎、內容豐富、適應于各專業、各層次學生多元化教學模式的立體化教材。

四、結束語

20世紀末以來以數字化為核心的信息技術的高度發展，帶動了信息化教育的發展，營造了信息時代培養創新人才的嶄新的教學環境、教學模式，教學方法，在教學中正在發揮著任何時代無與倫比的作用。任重而道遠，如何進一步融合傳統教育與信息化教育，培養出合格的新世紀創新人才是我們必須不斷面對的課題，我們將為此堅持不懈地努力。

[責任編輯：文和平]