導(dǎo)語：如何才能寫好一篇虛擬化學(xué)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

虛擬技術(shù)是使相關(guān)工作在計算機上實現(xiàn)或通過計算機模擬實現(xiàn)的技術(shù)[1]，早在20世紀(jì)70年代便開始將其應(yīng)用于宇航員培訓(xùn)。由于這是一種消耗低、安全有效的培訓(xùn)方法，現(xiàn)今已被推廣到各行各業(yè)的培訓(xùn)中，并已在科研、教育、商業(yè)、醫(yī)療、生物制藥、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、娛樂等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在此，只簡單介紹它們在教育、生物制藥和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用狀況。

1.1教育領(lǐng)域

隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)要求的不斷提高，虛擬技術(shù)已進入教育領(lǐng)域，并且已成為完成教育工作的一種有效方式。例如利用化學(xué)教育軟件，展示化學(xué)實驗的流程和結(jié)果。學(xué)生可以通過使用該軟件，了解和掌握整個實驗過程，然后再進行實踐操作。這樣，既可以減少實驗的危險性，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，減少不必要的浪費。再如利用物理教學(xué)軟件，開展“歐姆定律”的講解，其效果生動，且學(xué)生便于理解。

1.2生物制藥領(lǐng)域

虛擬技術(shù)在生物制藥方面的應(yīng)用主要是在藥物的設(shè)計階段：采用相關(guān)的分子設(shè)計軟件，設(shè)計藥物小分子，模擬小分子與受體的相互作用，預(yù)測小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代謝途徑、代謝物及其各類性質(zhì)。目前，這種藥物設(shè)計模式已被國際專業(yè)制藥公司在研發(fā)新藥時采用，并與實驗相結(jié)合，以達到減少研發(fā)消耗，提高研發(fā)成功率的目標(biāo)。1.3醫(yī)療領(lǐng)域虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要有：手術(shù)培訓(xùn)、手術(shù)模擬、醫(yī)學(xué)影像檢查和臨床診斷。已經(jīng)報道的“上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院骨科專家成功完成真正意義上的3D打印骨盆重建手術(shù)”，是虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域成功應(yīng)用的又一案例。

2、化學(xué)信息學(xué)

化學(xué)信息學(xué)的研究領(lǐng)域并未經(jīng)過刻意界定，很多化學(xué)家在各自不同的研究領(lǐng)域中力爭發(fā)展和采用計算機的方法來處理大量涌現(xiàn)的化學(xué)信息，建立化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在20世紀(jì)60年代，化學(xué)信息學(xué)的發(fā)展已初見端倪，到了70年代開始出現(xiàn)了颶風(fēng)式的發(fā)展。因此，相關(guān)的化學(xué)信息學(xué)的定義有多種。

比較典型的有以下一些論述。

（1）采用分子模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)與高分辨圖形顯示組合，得到了令人驚訝的結(jié)果。因此，化學(xué)信息學(xué)是通過應(yīng)用信息技術(shù)幫助化學(xué)家研究新問題、組織并分析科學(xué)數(shù)據(jù)，以研發(fā)新化合物、新材料的過程。

（2）很多人認(rèn)為化學(xué)信息學(xué)是化學(xué)信息的擴展，它涵蓋了與化學(xué)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲和計算方法相關(guān)的領(lǐng)域，如化合物登記系統(tǒng)、在線化學(xué)文獻、結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析和分子性質(zhì)計算[3]?；瘜W(xué)信息學(xué)作為一個學(xué)科名稱來說是很新的，但我們可以體會到，它存在于我們周圍已經(jīng)有了一段時間。不同的階段常會給出不同的化學(xué)信息學(xué)的定義。

所以，在討論這些不同觀點的時候，我們認(rèn)為“化學(xué)信息學(xué)是一門應(yīng)用信息學(xué)方法和計算機技術(shù)來輔助解決化學(xué)問題的學(xué)科”[4]這個論述更具有普適性。

化學(xué)信息學(xué)方法主要有三種，即基于數(shù)據(jù)、基于邏輯和基于原理。

（1）基于數(shù)據(jù)的方法建立和利用多種化學(xué)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和化學(xué)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。該方法主要的作用是在數(shù)據(jù)庫中獲得已記錄的相關(guān)信息。

（2）基于邏輯的方法利用已有的化學(xué)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，利用歸納、推理和分類等方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，并對知識實施有效的管理，以便于知識得到廣泛的應(yīng)用。最終，能用于解決實際的化學(xué)問題。該方法適用于大量數(shù)據(jù)的處理，對象具有比較強的規(guī)律性。同時，它能解決數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能解決的問題。

（3）基于原理的方法利用已有的量子化學(xué)的理論，對化學(xué)對象作相關(guān)的量化計算，并根據(jù)計算結(jié)果，研究對應(yīng)的化學(xué)問題。該方法能從原理上解釋化學(xué)問題，但不適用于大批數(shù)據(jù)和大的體系的處理。在化學(xué)研究中，這三種方法相輔相成。對于不同的研究對象或不同的研究階段，采用對應(yīng)的方法組合。

3、化學(xué)研究

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)。有機化學(xué)是研究有機化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和有關(guān)理論的一門學(xué)科，由于有機化合物都含有碳，同時以碳、氫化合物為母體，因此這門學(xué)科又可稱為“碳化合物的化學(xué)”或“碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)”，隨著這門學(xué)科的發(fā)展，誕生出了高分子化學(xué)、元素有機化學(xué)等新學(xué)科，為合成染料、橡膠、纖維、藥物、塑料等有機化學(xué)工業(yè)建立了理論基礎(chǔ)?；瘜W(xué)的研究內(nèi)容主要可歸納為三部分：分子設(shè)計、合成設(shè)計和結(jié)構(gòu)確定。利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計具有特定功能的化合物即為分子設(shè)計[5]；利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計特定化合物的合成路線即是合成設(shè)計；結(jié)構(gòu)確定包括兩部分：結(jié)構(gòu)解析和譜圖模擬。結(jié)構(gòu)解析是根據(jù)已有的化學(xué)譜圖，推測對應(yīng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。譜圖模擬是基于化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，預(yù)測其化學(xué)譜圖?；瘜W(xué)是重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，它也是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué)。在化學(xué)研究中實驗和理論這兩方面一直是相互依賴、彼此促進的?；瘜W(xué)是一門古老而歷史悠久的科學(xué)，它的研究模式為靈感、經(jīng)驗和實驗（見圖1）。長期實驗數(shù)據(jù)的積累，為現(xiàn)在和今后的化學(xué)研究提供了寶貴的財富。截至2013年12月，已有記載的小分子化合物達7600多萬個，化學(xué)反應(yīng)約5580萬個。要有效應(yīng)用如此大量的研究和實驗數(shù)據(jù)，只有采用信息技術(shù)才能實現(xiàn)。在此，我們提出了化學(xué)研究的現(xiàn)代模式，即在化學(xué)研究的傳統(tǒng)模式中融入虛擬技術(shù)（見圖2）。分子設(shè)計是化學(xué)研究的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)模式的分子設(shè)計流程如圖3所示，某種化合物的性質(zhì)，通常是在得到化合物之后，經(jīng)過實驗測試才可獲得對應(yīng)的性質(zhì)?，F(xiàn)代模式的分子設(shè)計流程如圖4所示，化合物的性質(zhì)，可以用相關(guān)軟件預(yù)測獲得。根據(jù)獲得的預(yù)測結(jié)果和經(jīng)驗，決定是否要合成該化合物。圖3和圖4中的分子設(shè)計流程顯示，兩者的差異主要在合成之前。傳統(tǒng)模式在合成之前的分析工作僅以文獻信息作為判斷依據(jù)。而現(xiàn)代模式，既以文獻信息作為判斷依據(jù)，又以軟件預(yù)測結(jié)果作為分析判斷依據(jù)。從原理上講，采用現(xiàn)代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于傳統(tǒng)模式，研究過程中產(chǎn)生污染的幾率要比傳統(tǒng)模式的低。

4、結(jié)論

篇2

關(guān)鍵詞:生物化學(xué);教學(xué)改革;自主設(shè)計實驗課堂

生物化學(xué)是一門醫(yī)藥學(xué)的必修課程，是研究生命物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命活動過程中各種化學(xué)變化的基礎(chǔ)生命科學(xué)。所以生物化學(xué)課程應(yīng)盡量提前，但應(yīng)在有機化學(xué)課程之后，或與有機化學(xué)課并進;是病原生物學(xué)、內(nèi)科學(xué)、人體解剖與組織胚胎學(xué)等專業(yè)的必修課程，因此應(yīng)先打下較牢固的生物化學(xué)基礎(chǔ)，并盡量加重生化課的分量，同時避免后繼課程相關(guān)內(nèi)容的重復(fù)。生物化學(xué)以其理論性強、概念抽象、名詞繁多，各種代謝過程復(fù)雜繁瑣，堪稱生物學(xué)科中最抽象、最難懂的學(xué)科之一。如何激發(fā)學(xué)生的興趣，寓教于樂，使學(xué)生喜歡聽課，樂于參與，積極討論，學(xué)到知識，解決實際問題，這是我們在生物化學(xué)教學(xué)中始終關(guān)注的問題。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生要學(xué)會主動培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)、吸收新信息和提出新問題的能力，積極主動學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中發(fā)展個性和創(chuàng)造力。為此，我們在教學(xué)方法和手段等方面作了一些有益的嘗試，收到良好的效果。

1案例引起興趣，穿插前沿科研

長期以來，我國的基礎(chǔ)教育受應(yīng)試教育的影響，使得進入本科醫(yī)學(xué)院校學(xué)習(xí)的學(xué)生大多數(shù)學(xué)習(xí)被動，學(xué)習(xí)自主性差，學(xué)習(xí)方法機械、呆板，對所學(xué)知識不求甚解，知識基礎(chǔ)不扎實、牢固［1］。首先我們的第一堂課，就要充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)力，增加學(xué)生的興趣，提高同學(xué)們的主觀能動性。一些和生活相關(guān)案例可以引起學(xué)生較大興趣，可以通過課前提問或課后留問方式引起學(xué)生注意力。如血清中肌酸激酶同工酶的電泳圖譜用于診斷冠心病、轉(zhuǎn)氨酶用于肝病診斷、淀粉酶用于胰腺炎診斷等的原因是什么?乙酰膽堿酯酶抑制藥可以治療阿爾茨海默病的原因?講到DNA的二級結(jié)構(gòu)模型時，可由雙螺旋模型的提出者Watson和Crick講起，設(shè)問他們由此發(fā)現(xiàn)獲得了什么重要科學(xué)獎項，并可以借機講一下當(dāng)時諾貝爾評獎時的小插曲:因論文太短致使評委間產(chǎn)生分歧，最終獲獎?wù)f明了科學(xué)發(fā)現(xiàn)主要在于其價值而非論文長短。教學(xué)效果取決于任課教師的水平，也與任課教師的嚴(yán)格要求密切相關(guān)［2］。本課程結(jié)合最新進展，涵蓋動態(tài)與前沿知識。介紹國內(nèi)外最新研究成果及歷年與生物化學(xué)發(fā)展相關(guān)的諾貝爾獎成果，適度地超越教材，查找教材以外的重大事件等必要教學(xué)資源并合理組織教學(xué)。比如我校老師研究的命運分子cNumb在原腸期胚胎中的表達情況及其基因和編碼蛋白的基本生物學(xué)特征，就是利用原位雜交技術(shù)檢測cNumb基因在原腸期雞胚中的表達情況，同時應(yīng)用生物學(xué)軟件和在線平臺對cNumb基因及其編碼蛋白進行生物信息學(xué)分析［3］。以及碘－淀粉法、Bernfeld法和ESP－G7速率法3種方法檢測酸刺激前后唾液淀粉酶(SAA)活性及其活性比值的差異［4］，結(jié)合實驗課題讓學(xué)生對酶的特性有更好的理解。組織學(xué)生對研究熱點進行查找資料，了解基礎(chǔ)點，分組討論，解決教師預(yù)先給出的問題，或者讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，通過討論甚至爭論，學(xué)會分析問題并最終解決問題。鼓勵學(xué)生參加本科、研究生校內(nèi)外的學(xué)術(shù)活動，擴大知識面，開闊視野。

2重復(fù)重點內(nèi)容，引入PBL教學(xué)促進師生互動

生物化學(xué)分為三部分內(nèi)容，第一部分主要講述各種生物分子的結(jié)構(gòu)、功能以及相互作用，包括蛋白質(zhì)、核酸、糖復(fù)合物、酶、生物膜、真核生物基因組及線粒體基因組等;第二部分講述分子生物學(xué)部分，如基因信息的傳遞、基因工程的四大要素及實施要點、基因相關(guān)技術(shù);第三部分講述細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)原理及應(yīng)用等。對于生物化學(xué)內(nèi)容繁多的特點，我們對于重難點內(nèi)容要重復(fù)教學(xué)，在同學(xué)腦中達到耳熟能詳，舉一反三，而基礎(chǔ)知識點到為止。為了達到這樣的效果，需要改變傳統(tǒng)課堂填鴨式教學(xué)的呆板模式，老師的角色要發(fā)生變化，從直接教給學(xué)生知識的“灌輸式”到教給學(xué)生如何學(xué)習(xí)的“自我學(xué)習(xí)式”，讓學(xué)生主動吸收知識、能獨立思考、分析問題。PBL(problem-basedlearning)教學(xué)模式即通過“提出問題建立假設(shè)自學(xué)解疑論證假設(shè)”的邏輯過程來讓學(xué)生主動獲取知識，學(xué)生為主體、教師為導(dǎo)向的小組討論式教學(xué)法，主要培養(yǎng)學(xué)生以解決問題為核心的發(fā)散性思維和主動學(xué)習(xí)意識，進而達到提高學(xué)生靈活運用知識的能力的目的［5］。通過互動式課堂教學(xué)充分利用學(xué)生的好奇心理，在對問題的好奇與求知欲中，增加學(xué)生對生物化學(xué)的興趣，在此過程中，學(xué)生由被動旁觀者變?yōu)橹鲃訁⑴c者。如設(shè)計一些關(guān)注點引發(fā)學(xué)生參與互動，如燙發(fā)的生化基礎(chǔ)是什么?磺胺類藥物的治病機理是由于酶的抑制作用嗎?課堂上運用PBL教學(xué)法，可以設(shè)置專題講座，把學(xué)生分為幾個小組，給出一個主題，每組成員分工合作，任務(wù)明確，每個人都是責(zé)任人。老師通過對每一環(huán)節(jié)的設(shè)定讓每個學(xué)生都參與其中，減少了“南郭先生”和渾水摸魚情況的發(fā)生。

3重點章節(jié)小結(jié)，設(shè)計思維導(dǎo)圖

糖代謝設(shè)定為動態(tài)部分的重點;酶促反應(yīng)動力學(xué)中Km值和Vmax的計算與應(yīng)用、生物氧化(生物能學(xué))、物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系和調(diào)控機制等設(shè)定為難點。每章重難點都組織學(xué)生自己小結(jié)，老師評定和總結(jié)，幫助學(xué)生建立完整的知識框架系統(tǒng)。生物化學(xué)眾多的動態(tài)反應(yīng)記憶比較困難，如6－磷酸葡萄糖、ATP、乙酰CoA、NADH+H+、NAD-PH+H+等物質(zhì)的來源和去路，全酶、酶的活性中心、酶原的激活、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、三羧酸循環(huán)、脂肪酸的β-氧化、半保留復(fù)制、不對稱轉(zhuǎn)錄。老師課堂上可以通過引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計思維導(dǎo)圖，先把總的章節(jié)框架勾畫出來，再補充具體內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生的思維，整理歸納，聯(lián)系整體，通過Flas或板書直觀表示。老師應(yīng)當(dāng)盡量在每次課、每一章，乃至整學(xué)期內(nèi)容都繪制出相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，以突出教學(xué)的重點、難點，理清知識脈絡(luò)，幫助學(xué)生有效地回顧和復(fù)習(xí)?？梢哉n前預(yù)習(xí)讓學(xué)生設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，小結(jié)也可以用課堂考試形式，讓學(xué)生自己繪出內(nèi)容圖，或者布置課后作業(yè)讓學(xué)生自己選擇動態(tài)反應(yīng)，如三羧酸循環(huán)制作Flas，并進行課堂展示，考查學(xué)生歸納記憶、理解掌握知識的能力。每章都進行小結(jié)，但每一部分的小結(jié)書寫的思路、側(cè)重點各不同，單元小結(jié)和課程小結(jié)在知識點的把握及知識體系的梳理及運用也有所不同，能較全面、客觀、公正反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。部分學(xué)生平時不認(rèn)真學(xué)習(xí)，習(xí)慣于期末突擊應(yīng)付考試，而小結(jié)模式可以較好預(yù)防這種現(xiàn)象的發(fā)生。

4虛擬實驗課堂的設(shè)計與實踐

所謂“自主設(shè)計式教學(xué)”，就是以自主設(shè)計為主的教學(xué)。具體說它是指教學(xué)過程是在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行教材為基本探究內(nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活實際為參照對象，為學(xué)生提供自由探究、討論、研究問題的一種教學(xué)形式。生物化學(xué)探究式虛擬實驗課堂教學(xué)的思路是以生物化學(xué)經(jīng)典實驗為主線進行發(fā)散性拓展，根據(jù)課程理論內(nèi)容，給出學(xué)生一些和實際生活相關(guān)的小課題，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組研討及班級交流等方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、文獻閱讀能力、交流能力和團隊合作精神。在教師層面，教師根據(jù)實驗內(nèi)容，引導(dǎo)設(shè)計虛擬實驗題目，指導(dǎo)學(xué)生研讀文獻、制作實驗流程并進行全班交流。在學(xué)生層面，學(xué)生根據(jù)興趣選擇實驗專題，自由組合成學(xué)習(xí)小組，在充分研讀文獻的基礎(chǔ)上，進行小組討論，制作PPT。允許學(xué)生自己組織課題小組、自主設(shè)計小課題，教師只作方向指導(dǎo)，給予一定經(jīng)費支持。學(xué)生設(shè)計實驗流程，并給出具體實施過程，并在全班進行演講、答疑和討論［6］。自主設(shè)計實驗課堂，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力及一定的科學(xué)研究能力，有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，可以改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)在學(xué)生能力培養(yǎng)方面只強調(diào)共性的發(fā)展而忽視個性發(fā)展的情況。通過設(shè)計虛擬實驗課堂，學(xué)生對實驗設(shè)計及原理有了更深刻的理解，養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣，首先對自己設(shè)計的實驗課堂進行展示，進而走進實驗室，從試劑配置到實驗操作，從設(shè)計實驗到進行具體實踐的過程，從理論到實踐，從各方面使自身得到鍛煉。老師在其中進行一些必要的指導(dǎo)，允許學(xué)生出現(xiàn)一定的錯誤，讓他們在實踐中成長更快。我們將生物化學(xué)實驗探究式教學(xué)按照預(yù)設(shè)計、設(shè)計階段、具體化、實驗階段、競賽階段等五個階段進行實施。①預(yù)設(shè)計:在任課老師理論課后，可以給出相應(yīng)的與課堂內(nèi)容有關(guān)的思路或者題目，讓學(xué)生課后思考。②設(shè)計:通過網(wǎng)絡(luò)圖書館等輔助查找資料，然后讓學(xué)生設(shè)計實驗，給出具體思路和實施過程。③具體化:通過設(shè)計虛擬實驗課堂，讓學(xué)生對實驗設(shè)計及原理有更深刻的理解，使其養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣、并對自己設(shè)計的實驗課堂進行展示。④實驗階段:虛擬課堂結(jié)束后，部分學(xué)生的課題經(jīng)過導(dǎo)師指導(dǎo)可以繼續(xù)深入，讓學(xué)生進入實驗室進行實施，體會到自主學(xué)習(xí)的樂趣。⑤競賽階段:以此為依托組織一個專業(yè)的班級間進行比賽，乃至擴展到全校及其他學(xué)校進行，提高積極性，并給予獎勵。這期間教師需要引導(dǎo)、鼓勵同學(xué)申報省級乃至全國的創(chuàng)新項目實驗，不但參加課題研究，還要挖掘?qū)W生潛能，讓他們把實驗結(jié)果整理成論文。我校生物化學(xué)系已獲得部分成果。目前已有多人次獲得挑戰(zhàn)杯立項，以及國家及省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并順利完成本科畢業(yè)論文，還有部分學(xué)生的實驗正在進行中。在廣東省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯比賽中，其中由多名學(xué)生共同完成的“近海紅樹林環(huán)境抗腫瘤細(xì)菌的篩選和鑒定”獲得廣東省大學(xué)生挑戰(zhàn)杯二等獎。由系老師指導(dǎo)同學(xué)的“一種快速、低成本的葉酸代謝障礙遺傳檢測方法的建立”以及“藥物代謝酶CYP2C19兩個主要突變等位基因聯(lián)合分型方法的建立”等課題獲得國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目。由學(xué)生撰寫的論文“一株抗腫瘤活性的紅樹林細(xì)菌的篩選及鑒定”在《河南科技大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報》發(fā)表。這些實踐活動培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識及團隊精神，促進其綜合實驗設(shè)計、分析能力的提高，使大學(xué)生動手能力和實踐技能得以提升。

5多元化考核

“一考定終身”的評價模式忽視平時學(xué)習(xí)的考核和能力的培養(yǎng)，既不能準(zhǔn)確反映教學(xué)質(zhì)量和效果，也無法測試學(xué)生真實的學(xué)習(xí)能力，更抹殺了學(xué)生主動的學(xué)習(xí)精神和創(chuàng)造能力［7］。適當(dāng)?shù)目己藱C制不僅可以科學(xué)地檢驗教學(xué)效果，同時也能強化學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。課程考核不應(yīng)只注重期末考試，而是應(yīng)貫穿學(xué)習(xí)全過程?？己藘?nèi)容應(yīng)充分體現(xiàn)所學(xué)知識和技能及運用這些知識和技能的能力，更重要的是考核分析問題、解決問題的能力和實事求是的科學(xué)態(tài)度。因此我們將生物化學(xué)課程的考核分為平時成績、章節(jié)小結(jié)、實驗考查和期末考試四部分，從上課出勤態(tài)度、課程預(yù)習(xí)情況、課程小結(jié)成績、課堂發(fā)言、任務(wù)完成表現(xiàn)、實驗動手、創(chuàng)新能力多方面進行考查，最后給出每個學(xué)生的綜合評價成績。

參考文獻:

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篇3

[關(guān)鍵詞]計算機 材料科學(xué) 虛擬課題 教改方案

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）18-0159-02一、引言

在當(dāng)今社會中，計算機在社會發(fā)展中顯示了其強有力的推動作用。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展壯大，計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用也越發(fā)普遍和顯著，如信息檢索、數(shù)據(jù)分析和圖像處理、計算模擬、材料組分和結(jié)構(gòu)分析等等。對大學(xué)高等教育而言，開設(shè)計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用課程是為了讓學(xué)生初步掌握計算機在材料科學(xué)應(yīng)用中的方法、步驟和應(yīng)用領(lǐng)域等，從而促進專業(yè)課的學(xué)習(xí)。

結(jié)合我校高分子材料與工程專業(yè)的特點以及畢業(yè)生需進行的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，在高分子材料科學(xué)的學(xué)習(xí)研究過程中需要涉及多種軟件的應(yīng)用，最基本的包括文獻檢索、實驗方案的設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、圖形處理等等，而這些都離不開計算機技術(shù)。在書本式教育和多媒體PPT教育為基礎(chǔ)的理論教學(xué)模式下，教學(xué)效果并不是十分理想。在往屆的教學(xué)質(zhì)量反饋中，多數(shù)學(xué)生反映單純的理論教學(xué)形式枯燥、效果不良，一旦涉及實際應(yīng)用往往束手無策，其原因是眾多軟件的學(xué)了需要了解基本的理論知識外，更重要的是要反復(fù)的上機練習(xí)以熟悉各種軟件的操作，形成更為扎實的操作意識，而很多學(xué)生做不到這一點。因而如何更好的讓學(xué)生理解、吸收、掌握眾多軟件的基本操作并活用到今后的學(xué)習(xí)、科研或工作中，這是大學(xué)教育所要思考的地方。

教育部頒布的新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出了“提高科學(xué)素養(yǎng)，在課堂中開展探索性學(xué)習(xí)的理念，提倡通過探索式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主科學(xué)探索能力，加強學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識”。

二、教學(xué)方案的設(shè)計

（一）教學(xué)方法設(shè)計

為提高教學(xué)效果，在計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用這門課程中，首先將課堂搬到備有多媒體設(shè)備的機房。多媒體技術(shù)具有良好的直觀性、形象性和趣味性等特點，是教學(xué)的一大幫手，能進一步將課堂內(nèi)容的理論教學(xué)與實際操作同步進行，更好的讓學(xué)生學(xué)習(xí)、吸收課程內(nèi)容。在課程設(shè)計中，引入虛擬課題作為教學(xué)方案，將多種軟件的使用和課題的研究思路結(jié)合起來，以課題研究思路為教學(xué)的基本大綱路線，按步驟在各個環(huán)節(jié)中引入所需的常用軟件，從而將計算機作為理論教學(xué)和實際應(yīng)用的緩沖結(jié)合點，通過虛擬課題的方法將學(xué)生在課堂所學(xué)的理論知識融會貫通，為實際課題研究以及論文寫作奠定基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

課程規(guī)劃上主要以虛擬課題的相關(guān)文獻為案例，通過探討課題的研究思路和方法，研究過程中所需要處理的問題等，循序漸進，逐漸介紹文獻檢索、實驗設(shè)計（chemical office）、數(shù)據(jù)分析（IR，NMR）、圖形處理（Origin，Adobe Photoshop）等等，為畢業(yè)論文的展開做鋪墊。教學(xué)內(nèi)容具體如下：

1.首先確立學(xué)生所感興趣的研究方向或課題，并以此對學(xué)生進行簡單的分組，以方便后期進行更多的教學(xué)互動。在此過程中向?qū)W生介紹常見搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，這些常用搜索引擎可以較為方便的提供一定的信息。而常用數(shù)據(jù)庫，如中國知網(wǎng)（CNKI），萬方數(shù)據(jù)庫，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助簡單的檢索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名稱）等可以檢索到相關(guān)研究論文文獻，讓學(xué)生帶著自身目的去學(xué)習(xí)、掌握、運用諸多數(shù)據(jù)庫進行文獻檢索。

2.當(dāng)課題資料的收集結(jié)束之后，設(shè)想課題如何進行，設(shè)計一定的實驗方案。該過程中利用chemical office是較為普遍的一款應(yīng)用軟件、可以滿足各種分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計、反應(yīng)方程式的設(shè)計、基本示意圖的設(shè)計以及核磁結(jié)構(gòu)的模擬分析。具體教學(xué)內(nèi)容以虛擬課題中的文獻相關(guān)圖譜為案例，通過對文獻圖譜的剖析，讓教學(xué)更為直觀，同時上機模擬作圖，加深印象和增強操作熟練度，并且鼓勵設(shè)計新的設(shè)計路線，如反應(yīng)合成路線、實驗基本示意圖等。

3.隨著課題探討的深入，課堂內(nèi)容會不斷涉及結(jié)構(gòu)分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR軟件的常規(guī)使用與分析，包括常見結(jié)構(gòu)的特征峰和化學(xué)位移、峰值面積的積分比較等等都將成為基本的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生盡可能的認(rèn)識到在材料科學(xué)研究中結(jié)構(gòu)分析的重要性。

4.在眾多的數(shù)據(jù)處理中，Origin由于功能強大，被公認(rèn)為是最快、最靈活、使用最容易的工程繪圖軟件。因此教學(xué)中需要重點介紹Origin在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。著重介紹各種圖譜，包括數(shù)據(jù)的調(diào)整、排序、計算，統(tǒng)計和曲線擬合，以及直線圖、散點圖、餅圖、柱狀圖、三維圖表的繪制。以虛擬課題中出現(xiàn)的文獻案例為教學(xué)案例，循序漸進，讓學(xué)生由簡入難，由粗到細(xì)。

5.隨著文獻的閱讀和自我作圖的實踐，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀文獻中的圖譜總是讓人賞心悅目。教學(xué)中通過與優(yōu)秀文獻中圖片處理效果的對比，逐漸提高學(xué)生對數(shù)據(jù)處理的要求。Adobe Photoshop簡稱PS，使用其眾多的編修與繪圖工具，可以有效地進行圖片編輯工作。因而學(xué)會將PS的圖片處理功能運用到材料科學(xué)研究領(lǐng)域中則會使圖片效果大大提升，做到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)又不失觀賞性。

6.當(dāng)有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈現(xiàn)自身的工作。為此，如何運用PPT技術(shù)制作一份精美的論文報告是展現(xiàn)成果的關(guān)鍵。鑒于計算機課程的普遍性，相信學(xué)生對簡單的PPT制作并不陌生，因而課程內(nèi)容中轉(zhuǎn)為更高層次的PPT技術(shù)講解，包括論文報告型PPT的一般邏輯思路、PPT中的圖形制作、模板的設(shè)計、PPT的美化等等，讓學(xué)生能體會到PPT制作對論文結(jié)果報告的重要性，提高學(xué)生在PPT的制作上的布局和美化意識，為畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的PPT制作提前做準(zhǔn)備。

（三）實驗內(nèi)容設(shè)計

針對常用化學(xué)軟件學(xué)習(xí)的實踐性、應(yīng)用性較強的特點，我們將理論教學(xué)和實際上機操作設(shè)計成同步進行。而同步進行的教學(xué)模式能讓學(xué)生加深課堂印象，也更有利于學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)自身在軟件操作應(yīng)用上的盲區(qū)，因而能更好的將知識講解和動手操作相結(jié)合，起到以點帶面、強化應(yīng)用的作用。如在講解chemical office作圖時，首先可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)模仿，而后鼓勵學(xué)生自行設(shè)計，更深一步的讓學(xué)生去體驗挖掘chemical office中的作圖技巧。

三、教學(xué)方案特色

通過虛擬課題的引入，使得本文所提出的教學(xué)方案的特色在于：1.課程內(nèi)容的確立有學(xué)生的參與，虛擬課題的選定由學(xué)生自主分組確定，逐漸讓學(xué)生主導(dǎo)課堂，教師則成為擺渡護航的角色；2.教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)生所需，為畢業(yè)設(shè)環(huán)節(jié)做鋪墊，課題內(nèi)容設(shè)計上更有針對性；3.教學(xué)過程中時時刻刻充滿師生的互動，學(xué)生在自我的求知欲望下能更好的投入課程學(xué)習(xí)中，從而營造更好的教學(xué)氛圍，以便獲得更優(yōu)的教學(xué)成果。

四、小結(jié)

本文結(jié)合自身專業(yè)特色，提出了基于虛擬課題的教學(xué)方案，目的在于讓教學(xué)更好的觸及學(xué)生所需要和學(xué)生所感興趣的領(lǐng)域，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、專注度，同時將理論多媒體教學(xué)與實際上機操作同步進行，進一步提高課程教學(xué)的直觀性和趣味性，以期獲得更好的教學(xué)成果?？偟膩碚f，改善計算機在材料科學(xué)的應(yīng)用課程的教學(xué)是一個系統(tǒng)的工程，對于高分子材料專業(yè)的學(xué)生來說，如何將計算機知識和高分子專業(yè)知識，以及自身所需有機地結(jié)合起來具有更加重要的意義。只有將三者有機結(jié)合，才能使學(xué)校教育真正滿足學(xué)生的需求，讓老師教得舒心，學(xué)生學(xué)得開心。再者，除去教學(xué)內(nèi)容的不斷改善之外，教師對教學(xué)的投入度，對學(xué)生的關(guān)愛度也是教學(xué)成功的一個重大因素所在，因而不論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)態(tài)度都將是我們應(yīng)改善的地方。

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篇4

一課堂教學(xué)學(xué)時有限，不利于知識的拓展與掌握

1實驗課程學(xué)時有限，基本操作掌握困難

“藥物合成反應(yīng)”課程由于課時壓縮等原因，是只有3個學(xué)分的一門課程，其中，平均30%的學(xué)時用于實驗教學(xué)，因此只有16學(xué)時的實驗學(xué)時，使得任課教師在安排實驗時，為了盡可能的多給學(xué)生創(chuàng)造動手機會，讓學(xué)生接觸更多的操作，只能安排3個比較系統(tǒng)的實驗，盡量使這3個實驗?zāi)馨M可能多的對藥物合成來說是必須的單元操作，如：蒸餾、回流、萃取、過濾，結(jié)晶等等。但是由于實驗課時有限，這些單元操作的注意事項和細(xì)節(jié)，教師沒有時間一一講授，因此需要學(xué)生在實驗課前做好預(yù)習(xí)工作，并要求在課后能有機會進一步鞏固。

2多媒體教學(xué)，學(xué)生忽略記筆記

目前，高等教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量越來越受到社會的廣泛關(guān)注，高校教師們也在不斷學(xué)習(xí)先進的教學(xué)理念、教學(xué)思想，希望能在教學(xué)活動中，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氣氛，拓寬學(xué)生思維等。因此在當(dāng)今高校課堂教學(xué)中，多媒體的應(yīng)用越來越廣泛，教學(xué)講義采用ppt，實驗操作采用影音資料，另外，網(wǎng)絡(luò)資源、flas等等普遍被用于課堂教學(xué)，這些高科技產(chǎn)品使現(xiàn)今的課堂氣氛不一樣了，學(xué)生也能更直觀更輕松的了解相關(guān)的知識點。但是，這些新的教學(xué)手段也有其不足之處，就是上課很輕松，但復(fù)習(xí)很困難。因為這些多媒體手段的應(yīng)用學(xué)生容易理解，但短時間內(nèi)很難掌握并牢記，而當(dāng)學(xué)生同時接受視覺上、聽覺上的沖擊時，往往忽略了做筆記，或是注解，課后復(fù)習(xí)時就缺乏有效的資源和依據(jù)。

3立體化學(xué)知識要求較強的空間想象能力，難以掌握

“藥物合成反應(yīng)”課程詳細(xì)講解了各種藥物在合成時涉及的各類反應(yīng)，其中相當(dāng)一部分是手性藥物，另外，即使是沒有手性的原料在進行反應(yīng)時也很有可能內(nèi)涉及立體化學(xué)的知識，因此，這要求學(xué)生具有一定的空間想象能力。為了使學(xué)生更好的掌握這些立體化學(xué)反應(yīng)，便于學(xué)生掌握，教師往往采用flas為手段，用于描述反應(yīng)的整個過程。這些動畫學(xué)生咋一看固然有趣易懂，但離真正的掌握甚至要能舉一反三，這在有限的課堂教學(xué)靠放一兩遍動畫是做不到的。

4重視課程知識點講解，缺乏基本技能的傳授

作為工科學(xué)生，創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和動手能力的提高至關(guān)重要，對于生物工程、制藥工程這兩個專業(yè)的學(xué)生，化學(xué)知識是這兩個專業(yè)的基礎(chǔ)課程，而“藥物合成反應(yīng)”課程就是一門以有機化學(xué)為基礎(chǔ)的專業(yè)課，其中涉及了數(shù)百個化學(xué)方程式，而對于如今這個計算機已經(jīng)相當(dāng)普及的年代，無論是學(xué)生要撰寫畢業(yè)論文也好，還是畢業(yè)后從事相關(guān)的專業(yè)崗位，撰寫論文、報告等等都需要他們能掌握方程式、結(jié)構(gòu)式繪畫的專業(yè)軟件。另外，學(xué)生要更全面地掌握本專業(yè)的知識，除了學(xué)好課本中的內(nèi)容以外，還應(yīng)多看國內(nèi)外本專業(yè)的研究論文、參考文獻等，因此如何查閱文獻也是工科學(xué)生必須掌握的一門技術(shù)。

5大學(xué)教學(xué)的特殊模式，缺乏師生交流平臺

剛進大學(xué)校門的一年級學(xué)生，往往不適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)方式，因為在大學(xué)里，教室不固定了，一門課程一星期只上1～2次課，教師或是班主任更是很少有機會能見面。許多教師也反映，與學(xué)生接觸的機會很少，雖然教師們很希望能有機會與學(xué)生交流，也做了很多努力，比如上課早些去教室，留下辦公室地址、電話方便學(xué)生聯(lián)系，組織召開學(xué)生座談會……但是老師們卻發(fā)現(xiàn)效果不明星，學(xué)生很少來答疑，座談會上也不愿說心里話。而如今網(wǎng)絡(luò)這個虛擬的世界卻可以提供一個可以讓人放下戒備的絕佳場所，比如：QQ群，博客，論壇等等，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況選擇實名或是匿名，可以敞開心扉大膽地向老師提出自己心里的想法、意見和建議，這對于提高教師教學(xué)水平，加強師生交流，提升師生之間的感情是十分有利的，甚至可以緩解師生矛盾，增進相互理解。

上述情況，導(dǎo)致兩個專業(yè)的學(xué)生紛紛反映“藥物合成反應(yīng)”課程難學(xué)難掌握，許多學(xué)生知道這門課程的重要性，迫切希望能掌握它，卻苦于沒有好的學(xué)習(xí)方法。因此，授課教師對“藥物合成反應(yīng)”網(wǎng)絡(luò)課程進行了設(shè)計和建設(shè)，搭建了一個虛擬平臺，使之作為“藥物合成反應(yīng)”課堂教學(xué)的延伸，在時間上、空間上拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)機會，達到“教與學(xué)”雙贏的目的。

二網(wǎng)絡(luò)課程欄目設(shè)計

根據(jù)“藥物合成反應(yīng)”的教學(xué)要求，同時考慮到該課程教與學(xué)方面存在的問題，在設(shè)計其網(wǎng)絡(luò)課程時包含了以下欄目：歡迎頁面，通知，課程簡介，教學(xué)大綱，教師簡介，授課教案，教學(xué)講義，演示實驗，作業(yè)，參考書目，課程輔助工具，討論版。具體為：

歡迎頁面：包括課程首頁、課程導(dǎo)航和課程首語。

課程通知：用于本課程日常運行過程中的各項事務(wù)性工作的公告和通知，如：上課地點，實驗室地點，預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)范圍，作業(yè)上交時間，考試時間地點等。

課程簡介：總體介紹本課程的教學(xué)目標(biāo)、講授范圍、課程對象、應(yīng)用范圍、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與方法以及教學(xué)指導(dǎo)。

教學(xué)大綱：分層次介紹本課程中每一章節(jié)要求學(xué)生了解、熟悉、掌握的不同知識點。

教師隊伍：主要介紹教學(xué)團隊的整體情況，課程負(fù)責(zé)人、主講教師的基本情況、專業(yè)方向，提供教師的個人信息、聯(lián)系方式，以便學(xué)生遇到學(xué)習(xí)問題時能及時聯(lián)系。

授課教案：電子教案是按照教學(xué)大綱要求編寫的，包括本課程每一節(jié)課時教師講授的教學(xué)目的、要求、課堂教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時數(shù)分配和教學(xué)方法等，為學(xué)生提供了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和必要的自學(xué)建議與指導(dǎo)。

授課講義：包括本課程所有教師上課時采用的多媒體課件，該課件是采用Powerpoint軟件編寫的，內(nèi)容緊扣教學(xué)大綱和教學(xué)教案要求，突出重點和難點，學(xué)生可以在線點擊閱讀，也提供下載復(fù)習(xí)。特別是針對“藥物合成反應(yīng)”課程特點，將抽象和難以理解的反應(yīng)機理等采用Flash軟件制作成動畫的形式，有利于加強學(xué)生對反應(yīng)過程的理解和對立體化學(xué)的空間想象力，非常適合學(xué)生復(fù)習(xí)掌握。

演示實驗：將本課程涉及的但學(xué)生沒有機會操作的一些單元操作制作成視頻作為演示實驗，將藥物合成系統(tǒng)實驗或是工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的情況以虛擬實驗的形式進行模擬，以便學(xué)生有直觀的印象更容易掌握有關(guān)實驗操作和注意事項。

課程作業(yè)：主要針對課程教學(xué)過程中存在的重點、難點及教學(xué)特點進行構(gòu)建，布置在網(wǎng)絡(luò)上并支持學(xué)生在線上交和提問，內(nèi)容包括預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)內(nèi)容、練習(xí)題、模擬卷等。以上內(nèi)容學(xué)生均可下載到個人電腦，隨時隨地進行學(xué)習(xí)。

參考書目：列出與本課程相關(guān)的書目，促使學(xué)生多多借閱以便更系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容。

課程輔助工具：向?qū)W生提供課程學(xué)習(xí)過程中需要用到的一些學(xué)習(xí)工具，如：文獻閱讀、播放Flash、播放演示實驗、畫結(jié)構(gòu)圖的軟件等等；

討論版：用于學(xué)生和教師之間、學(xué)生與學(xué)生之間的在線交流、溝通和對話，是實現(xiàn)師生互動的最重要的欄目。此欄目包括教學(xué)專題論壇、問題在線答疑、學(xué)習(xí)難點分析、學(xué)習(xí)方法交流等。學(xué)生在這里可以匿名或?qū)嵜l(fā)帖，互相之間交流學(xué)習(xí)心得，也可以向任課老師提出問題、進行咨詢，更可以提出對教師在本課程講授方面的意見和建議等，要求任課老師定期上線回復(fù)學(xué)生問題。

除此之外，該平臺還可實現(xiàn)和學(xué)院生物與制藥工程實驗示范中心的實驗教學(xué)與實驗室管理信息平臺的超鏈接，通過此平臺，學(xué)生可申請參與教師科研，也可為自行設(shè)計的實驗尋求指導(dǎo)老師，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和動手能力。

總之，網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，彌補了由于課堂教學(xué)學(xué)時有限等引起的種種問題，打破了時間和空間的限制，使學(xué)生能在更輕松、更自由的環(huán)境下學(xué)習(xí)，更能吸引他們的視線，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生在主動參與網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的同時，在網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)、人文熏陶和文化氛圍等方面的培養(yǎng)也得到了更好的提高。

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[6]劉名卓，劉名海.網(wǎng)絡(luò)課程可用性質(zhì)量的衡量與評估[J].中國遠程教育，2011，4：27-31.

篇5

[關(guān)鍵詞]游戲性；游戲性元素；系統(tǒng)動力學(xué)；虛擬實驗

[中圖分類號]G40-057　[文獻標(biāo)識碼]A　[論文編號]1009－8097(2012)05－0116-05引言

電腦游戲與網(wǎng)絡(luò)游戲的不斷發(fā)展并被應(yīng)用于企業(yè)、教育、軍事、科學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前的虛擬實驗無論是設(shè)計方面還是開發(fā)方面，大多數(shù)都只是將實驗器材遷移至計算機中來實現(xiàn)，單純地追求實驗的仿真，而不是從學(xué)習(xí)者的角度考慮其學(xué)習(xí)效果。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出：“清境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素，一個自由而充滿趣味性的虛擬環(huán)境對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果有著至關(guān)重要的影響，而游戲性虛擬實驗的構(gòu)建則是實現(xiàn)這一效果的一個有效途徑。游戲性元素的融入對于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境的改善以及知識建構(gòu)、深層次理解都起著促進的作用，并且吸引著學(xué)習(xí)者愉悅地解決問題。由此可見，游戲性元素的注入需要運用游戲策劃、設(shè)計方法和實現(xiàn)的技術(shù)的結(jié)合來表現(xiàn)一個完整實驗環(huán)境的設(shè)計，這并不是簡單的添加，構(gòu)建模型可以把復(fù)雜的問題清晰的表達出來，使理論的各組成部分可視化并得到檢驗。利用模型構(gòu)建的方法不僅幫助學(xué)習(xí)者理解形成問題的影響因素之間復(fù)雜的相互關(guān)系，還給指導(dǎo)者提供了評估學(xué)生們理解問題的外在表征。系統(tǒng)動力學(xué)建模工具Stella軟件具備強大的建模環(huán)境和簡便的操作方法，以此技術(shù)建?？梢郧逦慕沂境鲇螒蛐耘c虛擬實驗二者之間的融合，為虛擬實驗設(shè)計研究提供一種新的方法。一　相關(guān)理論

1　游戲性的內(nèi)涵

“游戲性”來源于英文“Gameplay”，在中文中，“游戲性”可以被籠統(tǒng)地理解為“游戲的核心性質(zhì)”；但在英文中，“游戲性”(Gameplay)可以指“游戲的具體操作方法”和“游戲的抽象趣味整體”等雙重含義。游戲性并不等同于“游戲的性質(zhì)”，游戲具有極為多樣的屬性，游戲性就是當(dāng)排除畫面、聲音、劇情等因素的刺激所帶給玩家的樂趣。游戲性元素包括沉浸、情節(jié)、扮演、競爭、任務(wù)、動作、益智、成長、管理、創(chuàng)造、探索以及群聚元素，然而虛擬實驗的宗旨是教學(xué)，它不同于游戲的宗旨，因此在引入這些游戲性元素時，必然有所刪減。融入游戲性元素的根本目的在于增強和提高學(xué)習(xí)者操作、探索和挖掘的樂趣以及研究和練習(xí)的樂趣。

在游戲性虛擬實驗中各游戲性元素的概念內(nèi)涵包括以下八個方面的內(nèi)容：①沉浸元素，通過物理方式或者想象進入到一個與通常環(huán)境不同的場景。②情節(jié)元素，按照因果邏輯或意義邏輯組織起來的一系列事件。③扮演元素，有意識地假扮某一特定角色，并從該角色的處境和場合出發(fā)，進行思考、表達和活動的方式。④任務(wù)元素，某個需要被完成的既定目標(biāo)。⑤動作元素，實時付出行動的身體運動。⑥成長元素，成長是指由低級或簡單形態(tài)向較高級或復(fù)雜形態(tài)發(fā)展，或者在數(shù)量、價值或力量上的增長。在角色扮演游戲中多表現(xiàn)為升級和裝備提升。⑦管理元素，管理元素包含兩個層面的意義：第一是促進游戲者的管理性思維的發(fā)展，鼓勵游戲者運用策略和部署來游戲；第二是將游戲者處于一種較高的管理位置，讓游戲者體驗擁有權(quán)勢和掌控大局的樂趣。⑧群聚元素，“把兩個及其以上的玩家聚集在一起的狀態(tài)就是群聚的形式”。

2　游戲性虛擬實驗的特點

在游戲業(yè)初見端倪的歐美自上世紀(jì)80年代初，最早全面論述游戲動機的學(xué)者是Malone，通過對已有游戲的一系列的觀察，對大量玩家訪談，Malone(1980年)總結(jié)出三個主要的讓視頻游戲使人更快樂的因素：挑戰(zhàn)、幻想和好奇。在2002年，Garris等人認(rèn)為：幻想、規(guī)則、目的、感官刺激、挑戰(zhàn)、神秘和控制是游戲的六個動機特征組件。Asgari與Kaufman(2004年)在前人研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為游戲的動機組件是：交互、競爭、控制、幻想、好奇、挑戰(zhàn)與反饋。

游戲既有行為層面的游戲，也有心理層面的游戲。將游戲的內(nèi)在品質(zhì)融入虛擬實驗中來，更能提高和豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，有更廣泛的意義。游戲性虛擬實驗設(shè)計應(yīng)著重從學(xué)習(xí)者的心理層面和行為層面兩個方面考慮：

(1)心理層面包括愉悅性和自由性，解決這一層面的問題，可以考慮將游戲中沉浸元素、情節(jié)元素、任務(wù)元素加入到虛擬實驗的設(shè)計中來，以解決這一層面學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的愉悅性和自由性等問題。

(2)行為層面包括規(guī)則性、表演性、體驗性和對話性。在行為層面中，將管理、扮演、動作元素加入游戲性虛擬實驗的設(shè)計中，解決學(xué)習(xí)者行為層面的需求。游戲性虛擬實驗的開發(fā)要以學(xué)習(xí)者為主導(dǎo)，其目的是提高和優(yōu)化學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，促進學(xué)生對實驗中的理論知識的深入理解，鍛煉學(xué)生主動探索和學(xué)習(xí)的能力。

總之，游戲性虛擬實驗不是虛擬實驗與游戲的簡單融合，需要虛擬實驗開發(fā)與設(shè)計人員接納游戲的本質(zhì)理念與相關(guān)元素，掌握虛擬實驗的技術(shù)開發(fā)工具，發(fā)揮自身的實踐智慧，運用游戲策劃和設(shè)計的方法與技術(shù)表達虛擬實驗設(shè)計，然后，讓學(xué)習(xí)者主動投入到學(xué)習(xí)活動中，在參與“游戲”的過程中完成學(xué)習(xí)。二　游戲性虛擬實驗系統(tǒng)動力學(xué)的模型結(jié)構(gòu)

篇6

【關(guān)鍵詞】 高職; 會計電算化專業(yè); 人才培養(yǎng)模式

針對高職會計類專業(yè)學(xué)生不同程度地存在著學(xué)歷證書與職業(yè)證書培養(yǎng)“兩張皮”、實踐能力和綜合素養(yǎng)欠缺的現(xiàn)象,山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院于2004年開始研究和實踐“課證深度融合、四環(huán)雙軌遞進”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式,取得了顯著的成效。

一、“課證深度融合、四環(huán)雙軌遞進”人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵

“課證深度融合”是指把會計人員國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所對應(yīng)的知識、技能和素質(zhì)要求貫穿于會計電算化專業(yè)核心課程中,系統(tǒng)地形成基于會計核算與財務(wù)管理工作過程的課證融合課程體系,將職業(yè)證書考試大綱與專業(yè)教學(xué)大綱相銜接,做到課程與工作過程融合,課程與職業(yè)證書融合,實現(xiàn)教學(xué)與職業(yè)能力要求“零距離”。

“四環(huán)雙軌遞進”是指建立系統(tǒng)化的實踐教學(xué)體系,通過“基礎(chǔ)技能實訓(xùn)崗位虛擬實訓(xùn)會計綜合實訓(xùn)企業(yè)頂崗實習(xí)(含畢業(yè)論文)”四個主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié),采取會計手工處理能力訓(xùn)練和計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息化處理能力訓(xùn)練“雙軌”并行方式,“遞進”式全面提高學(xué)生綜合職業(yè)能力。

二、“課證深度融合、四環(huán)雙軌遞進”人才培養(yǎng)模式實施框架

(一)創(chuàng)建工作過程系統(tǒng)化的課程體系

通過多次深入企業(yè)調(diào)研,召開實踐專家研討會,根據(jù)會計核算與財務(wù)管理崗位群的工作過程進行工作任務(wù)分析,明確了各工作過程中典型工作任務(wù),并明確了完成這些工作任務(wù)需具備的職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力,形成了會計職業(yè)崗位群工作任務(wù)分析表。根據(jù)能力復(fù)雜程度整合典型工作任務(wù)形成綜合能力領(lǐng)域(行動領(lǐng)域),根據(jù)認(rèn)知及職業(yè)成長規(guī)律遞進重構(gòu)行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程,整個課程體系由基礎(chǔ)學(xué)習(xí)領(lǐng)域、專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域、拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域和綜合素質(zhì)培養(yǎng)四部分組成。專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域采用行動導(dǎo)向教學(xué)模式,理論與實踐教學(xué)一體化,如圖1。

(二)課程教學(xué)內(nèi)容與會計職業(yè)證書深度融合,職業(yè)證書計入學(xué)分

會計電算化專業(yè)通過相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)應(yīng)同時取得珠算證書、會計從業(yè)資格證書、助理會計師證書、會計電算化證書等職業(yè)資格證書,并通過校內(nèi)外實踐取得學(xué)校和企業(yè)共同頒發(fā)的會計崗位技能鑒定證書、企業(yè)工作經(jīng)歷證書,學(xué)生通過努力可拓展取得會計師證書、注冊會計師證書、信息化工程師證書。職業(yè)證書計入學(xué)分,實現(xiàn)與相關(guān)課程學(xué)分互認(rèn),如圖2。

(三)建立系統(tǒng)化的實踐教學(xué)體系和實踐教學(xué)平臺,手工與計算機模擬雙軌并行,改進畢業(yè)論文撰寫方式

構(gòu)建了“基礎(chǔ)技能實訓(xùn)崗位虛擬實訓(xùn)會計綜合實訓(xùn)企業(yè)頂崗實習(xí)(含畢業(yè)論文)”系統(tǒng)化的實踐教學(xué)體系,搭建了與實踐教學(xué)方式相適應(yīng)的實踐教學(xué)平臺,模擬企業(yè)內(nèi)外部職業(yè)環(huán)境分崗位角色進行混崗、輪崗實訓(xùn)。在實踐組織方式上采取手工和計算機模擬雙軌并行的方式,強化實踐能力、學(xué)習(xí)能力、溝通協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

改進畢業(yè)論文撰寫方式,將畢業(yè)論文融入校外頂崗實習(xí)過程中。論文分“企業(yè)簡介、實習(xí)崗位流程、存在的問題、改進辦法”四部分,有效地改進了畢業(yè)論文質(zhì)量不高、抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重的問題。由專業(yè)教師擔(dān)任畢業(yè)班班主任,將企業(yè)頂崗實習(xí)、畢業(yè)論文、就業(yè)指導(dǎo)和班主任工作完全結(jié)合起來,實行一條線包干管理,教導(dǎo)合一,責(zé)任明確,便于學(xué)生實習(xí)就業(yè),如圖3。

(四)將齊魯文化和魯商精神滲透到學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的全過程

構(gòu)建一個計劃,優(yōu)化兩個環(huán)境,連續(xù)三年不斷線,建設(shè)四個平臺,形成以齊魯文化為底蘊的職業(yè)素質(zhì)教育體系,強化學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),如圖4。

三、實施效果

“課證深度融合、四環(huán)雙軌遞進”人才培養(yǎng)模式已在我校會計電算化及相關(guān)專業(yè)4 000多名學(xué)生中實施,學(xué)生滿意度和就業(yè)能力明顯增強,近四年畢業(yè)生雙證書率達99%,畢業(yè)生初次就業(yè)率高達99%以上,每屆畢業(yè)生都被山東銀座和建設(shè)銀行等企事業(yè)單位提前一年預(yù)訂300多人,專業(yè)招生報到率高達170%以上,錄取最低分?jǐn)?shù)達濟南市本科三批線,學(xué)生在全國大賽中屢獲佳績。

我校會計電算化專業(yè)也取得了系列化成果,先后被確定為山東省教學(xué)改革試點專業(yè)、國家示范院校中央財政重點建設(shè)專業(yè)、山東省品牌專業(yè)。該專業(yè)有2門課程被評為國家精品課程,3門課程被評為山東省精品課程,主編國家“十一五”規(guī)劃教材3部,主編國家精品教材1部,獲山東省教學(xué)成果獎1項。

【參考文獻】

篇7

關(guān)鍵詞:環(huán)境工程;虛擬仿真;平臺建設(shè)

為加快提高本科教育質(zhì)量，2019年底教育部辦公廳公布了2019年度國家級和省級一流本科專業(yè)建設(shè)點名單，認(rèn)定首批4054個國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點和6210個省級一流本科專業(yè)建設(shè)點［1］。作為進入榜單的省級一流環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)點，需要進一步加強專業(yè)建設(shè)，持續(xù)提升本專業(yè)內(nèi)涵和建設(shè)水平，發(fā)揮一流專業(yè)的示范領(lǐng)跑作用，培養(yǎng)本專業(yè)一流人才，為學(xué)校“雙一流”建設(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。

1虛擬仿真實驗平臺建設(shè)意義

國家《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020)年》提出深入推進信息技術(shù)與高等教育實驗的深度融合，將實驗信息化作為高等教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量［2］，以高質(zhì)量實驗助推高等教育質(zhì)量變軌超車，對培養(yǎng)高素質(zhì)人才，建設(shè)高等教育強國，具有十分重要的意義［3］。虛擬仿真實驗平臺依托虛擬現(xiàn)實和人機交互等技術(shù)，使學(xué)生在虛擬場景中開展實驗和實踐［4］。虛擬仿真實驗中心建設(shè)任務(wù)是實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的功能，在涉及高?；驑O端的環(huán)境、不可逆的操作，高消耗、高成本、大型訓(xùn)練等情況時，提供可靠、安全和經(jīng)濟的實驗項目［5］。虛擬仿真實驗中心建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)虛實結(jié)合、能實不虛的原則［6］。

2建設(shè)思路

以環(huán)境工程省一流專業(yè)建設(shè)為契機，武漢工商學(xué)院環(huán)境與生物工程虛擬仿真實驗中心以開源共享、在線學(xué)習(xí)的信息化方式推進我校化學(xué)和污水處理類改革，以實驗、開放的思想推動化學(xué)和污水處理類教育更新;充分利用新媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺，創(chuàng)建開放共享平臺，回應(yīng)全媒體大數(shù)據(jù)時代對于“終身學(xué)習(xí)”的需求［8］。虛擬仿真實驗平臺建設(shè)以學(xué)生為中心，平臺全天候開放，以線上線下交互學(xué)習(xí)的模式，將化學(xué)和污水處理類相關(guān)理論課、實驗課、課程設(shè)計和污水處理廠生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié)，與仿真實驗互通交叉進行。在傳統(tǒng)課堂中，學(xué)生學(xué)習(xí)的知識理論性強，理解扁平化，通過在直觀、可視的虛擬仿真實驗項目中實施設(shè)計實踐、構(gòu)思實現(xiàn)、運行操作、問題解決過程，增加學(xué)習(xí)的趣味性，學(xué)生對理論知識的感性認(rèn)識不斷增強，對設(shè)計理念的掌握運用逐步熟練，對知識結(jié)構(gòu)的建立形成持續(xù)完善，實現(xiàn)對專業(yè)知識體系理解的“理性—感性—理性”螺旋提升，強化學(xué)生的問題分析解決能力、綜合設(shè)計能力、實踐創(chuàng)新能力。

3建設(shè)措施

3．1開發(fā)與利用實驗資源

依托虛擬仿真技術(shù)研發(fā)公司提供的虛擬仿真產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)支持，項目用于學(xué)校虛擬仿真實驗，并持續(xù)開發(fā)拓展項目內(nèi)容及功能;充分發(fā)揮工程技術(shù)企業(yè)和信息技術(shù)企業(yè)在虛擬仿真實驗項目中的積極作用，創(chuàng)新才人培養(yǎng)模式，強化大學(xué)生綜合能力訓(xùn)練，培養(yǎng)適合創(chuàng)新性國家建設(shè)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。湖北君集水處理公司是學(xué)校合作企業(yè)，為實驗項目提供了大量的專業(yè)實驗設(shè)備、技術(shù)支持和經(jīng)費支持。持續(xù)開發(fā)獨立自主知識產(chǎn)權(quán)《污水處理工藝虛擬仿真實驗》軟件作為課程推進的新動力。虛擬仿真實驗平臺建設(shè)涵蓋四個模塊:化學(xué)水質(zhì)檢測仿真實驗室(含COD、BOD、總磷、總氮和污泥的仿真實驗，包含演示，可用于預(yù)習(xí)，見圖1)，污水處理廠3D仿真培訓(xùn)(可用于學(xué)生認(rèn)知仿真實習(xí)或企業(yè)入職培訓(xùn)，見圖2)，污水處理工藝設(shè)計(見圖3)和仿真污水處理廠運行(見圖4)。每個模塊化單元有其參數(shù)設(shè)置和設(shè)計計算等。

3．2建設(shè)化學(xué)和污水處理虛擬仿真實驗網(wǎng)絡(luò)共享平臺

3．2．1建設(shè)門戶網(wǎng)站實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享門戶網(wǎng)站作為虛擬仿真實驗網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)入口，各模塊包括首頁，項目描述，項目團隊，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)要求等，首頁涵蓋通知公告、相關(guān)視頻、虛擬仿真平臺和仿真軟件展示等。通知公告便于師生及時掌握本行業(yè)相關(guān)賽事和講座信息;相關(guān)視頻有實驗室安全知識講座、科技治污、各種宣傳片等;網(wǎng)絡(luò)平臺支持學(xué)生開展專業(yè)討論、在線共享學(xué)習(xí)資料等，承擔(dān)隨時學(xué)習(xí)等功能［7］。污水處理仿真實驗是在線開放共享的，進入實驗時可以選擇不同的角色，實現(xiàn)對用戶的分級管理，主要包括專家、教師和學(xué)生，不同級別用戶享有不同的使用權(quán)限，用以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性［8］。3．2．2實現(xiàn)虛擬仿真實驗管理平臺功能虛擬仿真實驗項目構(gòu)架及研發(fā)技術(shù):通過3D仿真技術(shù)實現(xiàn)虛擬仿真。3D引擎在Windows平臺下通過DirectX技術(shù)實現(xiàn)3D渲染。通過骨骼動畫、關(guān)鍵幀和序列幀動畫制作3D動畫。通過計算機圖形學(xué)(實時陰影，光照貼圖，凹凸貼圖等)和計算幾何學(xué)(碰撞檢測、射線檢測、剛體、流體模擬等)等實現(xiàn)現(xiàn)象仿真。通過后臺模塊化模型的搭建和鏈接實現(xiàn)數(shù)據(jù)仿真。開發(fā)工具采用Unity3d作為3D引擎，采用C#語言并通過VisualStudio工具進行程序開發(fā)。通過SVN，MicrosoftProject等工具進行程序版本控制和項目管理。虛擬仿真管理平臺的開發(fā)語言是JAVA，開發(fā)工具是Eclipse跨平臺的自由集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。服務(wù)器硬件設(shè)有專人專管，部署在實驗室核心機房;制定了虛擬仿真平臺維護流程要求及維護記錄，安排專人與歐倍爾公司對接并將軟件持續(xù)改進。虛擬仿真實驗平臺涵蓋對實驗平臺的后臺維護人員和各類基礎(chǔ)信息進行初始化、數(shù)據(jù)維護和功能設(shè)置，具體包括仿真程序教師端和仿真程序管理平臺，仿真程序教師端包括學(xué)員管理和考試管理，仿真程序管理平臺包括運維管理和部署管理。學(xué)員管理包括設(shè)置教師和學(xué)生的基本信息，包括實驗安排、實驗結(jié)果存儲上傳與數(shù)據(jù)分析、實驗操作評價、實驗報告成績、實驗課程成績管理等功能;部署管理包括資料庫、實驗交流、實驗過程管理、和在線答疑等部分［7］。

3．3建立和完善實驗與科研隊伍的培養(yǎng)制度

著力規(guī)范和加強教職工培訓(xùn)管理工作，明確按照學(xué)校建設(shè)發(fā)展的需要，“統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排”的基本原則，采用校內(nèi)與校外、國內(nèi)與國外培訓(xùn)相結(jié)合，形式多樣、有針對性、注重實效的方式來加強培訓(xùn)工作，確保建立起一支高水平的實驗與科研隊伍。大力支持從事實驗與科研隊伍人員相互學(xué)習(xí)、相互促進、共同提高，研究成果和發(fā)表的相關(guān)論文及編寫的實驗教材與同類科研成果一樣享受各種獎勵。擔(dān)任有實驗教學(xué)課程的新教師和實驗技術(shù)人員上崗前必須經(jīng)過培訓(xùn)，過好實踐教學(xué)關(guān)，熟悉實驗室環(huán)境，了解掌握儀器設(shè)備性能和操作使用方法，掌握實驗教學(xué)軟件的運用，認(rèn)真?zhèn)湔n，撰寫指導(dǎo)實驗的教案。同時，在指導(dǎo)實驗前必須完成預(yù)備實驗，進行試講、試做，提供講稿、試做記錄，經(jīng)系、實驗中心負(fù)責(zé)人組織審查確認(rèn)后可進行實驗教學(xué)和指導(dǎo)實驗。

4應(yīng)用情況

4．1學(xué)科競賽

2020年第46屆世界技能大賽水處理技術(shù)項目交流賽(武漢)由武漢工商學(xué)院承辦［9］，結(jié)合疫情防控相關(guān)要求，虛擬仿真平臺模塊是其中5個考試模塊之一，占總成績的10%，每個模塊的設(shè)置充分考驗選手設(shè)備安裝能力、操作熟練程度、實驗進程把握能力，以及界定、探索、解決不確定性問題的能力;2020年第46屆世界技能大賽水處理技術(shù)項目湖北省線上集訓(xùn)也采用了虛擬仿真平臺，并且向參加的14所院校52名學(xué)生和10余名教練介紹和推薦了本校自主開發(fā)的虛擬仿真軟件;2020年第46屆世界技能大賽湖北省選拔賽水處理技術(shù)項目正式比賽中［10］，武漢工商學(xué)院學(xué)子分別取得了第一名和第二名的好成績。

4．2實驗和實踐教學(xué)

篇8

驗證性實驗強調(diào)證明科學(xué)事實、概念、理論的活動，通過完整的實驗框架和實驗過程的完成，重新驗證實驗結(jié)果是否達到原理所描述，目的重在使學(xué)生理解和掌握這個實驗，以達到熟悉生物相關(guān)原理的目的。一般常規(guī)是通過介紹相關(guān)原理，回顧重要的概念，再介紹實驗步驟分析實驗結(jié)果，提出注意事項，或針對學(xué)生普遍容易出現(xiàn)錯誤的實驗操作進行示范，最后引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)結(jié)論驗證。

驗證性虛擬實驗教學(xué)過程

(1)驗證性虛擬實驗網(wǎng)頁組成驗證性虛擬生物化學(xué)實驗室的網(wǎng)頁頁面由圖1所示。(2)實驗例證基因體外擴增技術(shù)(PCR實驗)①原理:先圖示或動畫PCR原理、過程和應(yīng)用，并解釋相關(guān)概念，包括引物、DNA聚合酶、核苷酸、模板等基本概念。②樣品、材料準(zhǔn)備:包括相關(guān)試劑、PCR儀、手套、無菌操作臺、槍、槍頭等，并配上相關(guān)圖片。③PCR擴增:包含PCR過程、結(jié)果，用動畫和圖片，充分讓學(xué)生了解其原理和過程。④PCR結(jié)果檢測:對出現(xiàn)的結(jié)果分別進行分析。有單一條帶是表明PCR是特異性擴增，無條帶可能是什么原因，條帶不單一可能是什么原因，每一結(jié)果都用不同的圖片來顯示給實驗者，讓學(xué)生在虛擬情況下就能分析實驗結(jié)果。用虛擬PCR儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器來進行數(shù)據(jù)處理，觀察和分析實驗結(jié)果，結(jié)合實驗圖片或動畫將每個步驟的過程展現(xiàn)給實驗者，把每個步驟中容易出錯的部分給標(biāo)記出來，并對實驗的不同結(jié)果進行分析，這樣能有效地幫助學(xué)生理解問題并對錯誤操作有感性認(rèn)識。

綜合性虛擬實驗教學(xué)組成

虛擬實驗室也可增加綜合性實驗。在虛擬實驗室中，嘗試用已有的報道的研究資料作為綜合實驗的來源。將生物實驗研究的學(xué)習(xí)置于探究的背景下，將綜合性實驗已有報道看成“問題是什么”，“用何種實驗?zāi)芑卮疬@個問題”，“如何設(shè)計實驗進行驗證”，也就是“What?How?Why?”從而重視在探究過程中獲得綜合素質(zhì)的提高，使科學(xué)知識能在不斷的設(shè)問中得到升華。(1)綜合性虛擬實驗網(wǎng)頁組成本實驗室所作的綜合性實驗網(wǎng)頁如圖2所示。其中研究文獻包括本實驗的研究報告及相關(guān)文獻。綜合性實驗還可通過讓學(xué)生自由選題，設(shè)定實驗方案后，利用虛擬儀器進行實驗，并作出結(jié)果預(yù)測，從而來提高學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。(2)實驗例證研究干旱對植物抗氧化酶的影響［6］。①寫出本實驗的研究背景，研究目的。首先闡明植物受不良外因影響后，會出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。研究干旱地方植物抗旱生理生化狀況，對干旱地方植被恢復(fù)奠定良好的理論基礎(chǔ)。開展植物抗旱的生理抗(耐)性機理能為植物物種栽培提供依據(jù)。②列出實驗的假設(shè)，并據(jù)此設(shè)計實驗過程。植物在不良環(huán)境，會出現(xiàn)相應(yīng)生理生化變化，測定相應(yīng)氣體交換參數(shù)，測定相關(guān)的抗氧化酶的活性變化。各種抗氧化酶在生物體中的作用，并分別寫出相關(guān)酶的測定方法。③結(jié)果分析。對不同狀態(tài)下的結(jié)果進行分析。④后續(xù)實驗的進一步完善。對實驗證明不完善的地方加以分析，并提出完善的方法，運用多種實驗方法加以改進研究。本實驗則可以在測定生理生化變化后，進一步進行基因表達的研究，檢測不同條件下基因表達的變化。再將相關(guān)的文獻附上［7－9］，即可讓學(xué)生明白研究具體課題的一個基本步驟，為其今后的科研打下良好的實驗基礎(chǔ)。本實驗室的綜合性實驗包括植物的抗氧化酶研究、內(nèi)生菌的抗菌物質(zhì)提取、多糖的抗腫瘤研究等8個實驗。這些實驗，通過選取不同的實驗材料，采用不同的實驗方法，讓學(xué)生對科學(xué)研究的過程有一個深入的了解，能彌補簡單的獨立實驗不足，對學(xué)生今后的更進一步的深造打下堅實基礎(chǔ)，效果顯著。學(xué)生普遍反映對其生物化學(xué)知識有了深入的了解，并對科研論文有了基本認(rèn)識，提高了學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的實驗設(shè)計能力與實際動手能力。

虛擬實驗視頻

實驗視頻是通過現(xiàn)場錄制，展示實驗所需儀器、操作過程、實驗要點。通過視頻，教師進行詳細(xì)講解并作出示范，可給學(xué)生直觀認(rèn)識，并在視頻中詳細(xì)指出實驗過程中易錯之處，對出現(xiàn)的不同結(jié)果進行分析實驗。大型精密儀器也可以在虛擬實驗室中全面展現(xiàn)，諸如基因測序儀、細(xì)胞流式儀、核磁共振等。學(xué)生還可掌握生物醫(yī)學(xué)中前沿實驗技術(shù)如酵母雙雜交技術(shù)和蛋白質(zhì)雙向電泳。通過虛擬的過程了解其原理、操作條件、操作過程，在無消耗的情況下可節(jié)省資源、節(jié)約時間、節(jié)省場地，并可加深實驗認(rèn)識，開拓視野，增強學(xué)生的動手能力。

篇9

教師終身學(xué)習(xí)能力是指各級教師能夠有意識地、不斷地更新自己的知識體系和能力結(jié)構(gòu)，不斷地學(xué)習(xí)各種最新的教育理論和技能，并能完成知識重新建構(gòu)的過程，從而保證自己在飛速發(fā)展的社會環(huán)境中具有較強的職業(yè)能力的適應(yīng)性。終身學(xué)習(xí)的能力既是社會發(fā)展對教師個人的要求，也是教育變革對教師職業(yè)角色提出的要求。終生學(xué)習(xí)的能力通常應(yīng)包括: 終身學(xué)習(xí)的觀念、在職學(xué)習(xí)的能力、職業(yè)發(fā)展的設(shè)計與規(guī)劃的能力、自我評估能力等。終身學(xué)習(xí)的過程中有很多途徑和方法，既可以間斷地回到學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)，也可以求師訪友，還可以利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境進行自主學(xué)習(xí)，但由于現(xiàn)在生活工作節(jié)奏的加快，使得有些學(xué)習(xí)方式在現(xiàn)實中無法實現(xiàn)，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境為終身學(xué)習(xí)提供了可能，如何順利地利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境開展數(shù)字化終身學(xué)習(xí)，也不是一件容易的事，學(xué)習(xí)者首先得具有在這種環(huán)境中進行終身學(xué)習(xí)的能力。本文主要探討在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)問題。

1 數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境

1.1 什么是數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境通常來講，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境就是包括數(shù)字化圖書館、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁、各種數(shù)字化光盤和多媒體資料、網(wǎng)絡(luò)討論區(qū) BBS 等在內(nèi)的一種教育資源信息化的學(xué)習(xí)環(huán)境。信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)是多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，其最基礎(chǔ)的是數(shù)字化的信息處理。因此，所謂信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，也就是數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境。這種學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過數(shù)字化信息處理具有信息顯示多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息處理智能化和教學(xué)環(huán)境虛擬化的特征。而信息技術(shù)的核心是計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，所以整個數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境一般由設(shè)施、資源、平臺、通訊和工具等信息處理智能化，管理人性化，現(xiàn)實場景虛擬化組成。在這個學(xué)習(xí)環(huán)境中，知識的表征借助于計算機多媒體技術(shù)傾向于多媒體化。

1. 2 數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的特點與相對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)活動相比較，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境有三個特點: 一是以協(xié)作學(xué)習(xí)和個體的自主學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)形式; 二是共享的且豐富的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)資源，如電子百科、網(wǎng)上出版物、虛擬圖書館、網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫、教育網(wǎng)站和電子論壇等; 三是在時間和空間上學(xué)習(xí)具有較大的自由性，突破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的時空限制。

1. 2. 1 有豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源 數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中信息量巨大，既有學(xué)習(xí)資源方面的，也有財經(jīng)、新聞、軍事等，還有娛樂消遣方面的。在學(xué)習(xí)資源方面，各種專業(yè)、學(xué)科的各種課程學(xué)習(xí)資源也相當(dāng)豐富。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境是開放的，自由的。盡管在互聯(lián)網(wǎng)上信息繁雜，但都是分類設(shè)計存放的，并且各自有各自的數(shù)據(jù)庫，在網(wǎng)絡(luò)中搜索資料時，還會有多種功能強大的搜索引擎能幫助我們很快找到自己所需要的信息，不同的搜索引擎具有不同的特點，比如: 檢索學(xué)術(shù)論文，有中國期刊網(wǎng)、中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫等具有權(quán)威性的數(shù)據(jù)庫; 檢索某個問題的答案，可用百度、soso 等等。

1. 2. 2 以自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)為主 在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式很大程度上是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)，面對海量的學(xué)習(xí)資源，獲得知識方便快捷，根據(jù)自身學(xué)習(xí)的需要，選擇合適的內(nèi)容進行自主學(xué)習(xí)。幾乎各個高校的教學(xué)質(zhì)量工程中都了各種各樣的精品課程和教學(xué)資源，尤其是微課的出現(xiàn)與應(yīng)用，為自主學(xué)習(xí)提供了更便利的條件。同時，還有很多大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)平臺上建立了教學(xué)互動平臺，把現(xiàn)代數(shù)字化學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)以新的方式整合，為學(xué)習(xí)者提供了一個交流的空間，以利于學(xué)習(xí)者開展協(xié)作學(xué)習(xí)。

1. 2. 3 學(xué)習(xí)不受時空限制 因在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)是開放的，資源是共享的，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)不像傳統(tǒng)學(xué)習(xí)那樣受這樣那樣的時空限制，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的時間和學(xué)習(xí)需求，自己安排學(xué)習(xí)規(guī)劃、學(xué)習(xí)地點和作息時間。他們可以利用博客、QQ、論壇、移動學(xué)習(xí)工具等介紹進度、交流心得、討論問題。盡管山川阻隔，時光飛逝，但在網(wǎng)絡(luò)上能搜索到不同地區(qū)、不同國家的不同時期的文化知識，真正的突破了時空限制。

2 終身學(xué)習(xí)能力終身學(xué)習(xí)是通過一個不斷的支持過程來發(fā)揮人類的潛能，它激勵并使人們有權(quán)利去獲得他們終身所需要的全部知識、價值、技能與理念。并在任何任務(wù)、情況和環(huán)境中有信心、有創(chuàng)造性和愉快地應(yīng)用它們。終身學(xué)習(xí)能力的構(gòu)成要素包括:

3 數(shù)字化環(huán)境中教師終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)策略通過以上分析數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的特點及終身學(xué)習(xí)能力的構(gòu)成要素可知，在開放的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)是自由的、開放的，數(shù)字化學(xué)習(xí)的媒體具有網(wǎng)絡(luò)化的分布特性、形式的多樣性、獲取的便捷性、時效性等特點，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境非常有利于終身學(xué)習(xí)的進行，同時對學(xué)習(xí)者也提出了更高要求。在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中進行終身學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者的終身學(xué)習(xí)能力尤其重要。

3. 1 樹立終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)理念，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的能力終身學(xué)習(xí)已經(jīng)改變了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中某個時期學(xué)習(xí)而終生受益的觀念，它強調(diào)人在一生中要不斷地學(xué)習(xí)，一直到老。需要每個人在知識、能力、思維、情感、價值、身體等各方面的協(xié)調(diào)一致，統(tǒng)一發(fā)展，從而實現(xiàn)人的全面發(fā)展的教育理念。自主學(xué)習(xí)能力要求學(xué)習(xí)者有主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，把學(xué)習(xí)看作是自己的一種需要和愿望，持之以恒地進行自主學(xué)習(xí)，并能夠進行自我監(jiān)督、自我調(diào)節(jié)以使學(xué)習(xí)的效率更高、效果更好。相應(yīng)的培養(yǎng)策略:1) 終身學(xué)習(xí)理念策略。通過網(wǎng)絡(luò)等媒體途徑，讓學(xué)習(xí)者感覺到面對各種競爭終身學(xué)習(xí)的重要性和迫切性，同時讓學(xué)習(xí)者知道學(xué)習(xí)是自己的事情，要把學(xué)習(xí)當(dāng)作一種發(fā)自內(nèi)心的、反映個體需要的活動，自覺地通過數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境等多種途徑培養(yǎng)鍛煉自己。2) 超越性策略。一個人只有意識到自己的不足，并且決心克服這些缺點，才可能產(chǎn)生學(xué)習(xí)的欲望和動力。而在科技、社會、經(jīng)濟和人類都處于高速發(fā)展的今天任何人都不可能是完美無缺的。3) 主動性策略。培養(yǎng)學(xué)習(xí)者主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并能主動調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)行為，以適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)需要。4) 毅力策略。學(xué)習(xí)是持之以恒的事情，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者在遇到困難時不能放棄，多數(shù)人在自主終身學(xué)習(xí)時，不會很順利，會遇到各種各樣的困難和疑惑，遇到困難時能堅持不懈達到目的，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

3. 2 改變學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的能力隨著信息技術(shù)在生活、工作、教育教學(xué)各方面都得到了廣泛的應(yīng)用，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)環(huán)境也在發(fā)生著巨大變化，各級各類教師們要想在實際工作中不斷地更新知識，就需要改變過去的學(xué)習(xí)方式，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。相應(yīng)的培養(yǎng)策略:1) 全面發(fā)展策略。在學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)過程中，要遵循全面發(fā)展的策略，知識的掌握不是教學(xué)的最終目的，要根據(jù)社會需要，以塑造學(xué)習(xí)者完美的人格為出發(fā)點，做到獲取能力與人格塑造同軌。2) 適應(yīng)性策略。學(xué)習(xí)適應(yīng)性策略是學(xué)習(xí)者改變學(xué)習(xí)方式，超越學(xué)習(xí)情境中的一些障礙或者克服困難與學(xué)習(xí)環(huán)境相吻合( 適應(yīng)) 從而提高學(xué)習(xí)效果的能力，即學(xué)習(xí)的適應(yīng)能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境給學(xué)習(xí)者提供了大量的學(xué)習(xí)方式和方法，學(xué)習(xí)者可以結(jié)合自身的特點，選擇適合自己的方式方法。

3. 3 探求協(xié)作創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者分析和解決問題的能力分析和解決問題的能力是指學(xué)習(xí)者對問題的想象、思維、判斷和解決等能力的綜合體現(xiàn)。相應(yīng)的培養(yǎng)策略:1) 篩選策略。數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境中各種信息量較大，既有正面的也有負(fù)面的，既有精辟的也有粗略的，這就要求學(xué)習(xí)者有辨別能力和篩選能力，做到去粗取精，去偽存真。2) 方法性策略。在終身學(xué)習(xí)中，知識的獲取和積累要求學(xué)習(xí)者不僅要學(xué)會，更重要的是要會學(xué)。在自主學(xué)習(xí)中尋求適合自己的學(xué)習(xí)方法，做到學(xué)前制定學(xué)習(xí)計劃、學(xué)中做好學(xué)習(xí)筆記、學(xué)后搞好復(fù)習(xí)小結(jié)并要反復(fù)練習(xí)鞏固等，并要有意識地把所學(xué)知識應(yīng)用到實際工作和生活中。3) 探究性學(xué)習(xí)策略。在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)習(xí)者改變以往的學(xué)習(xí)方式，以解決問題為學(xué)習(xí)中心，通過多種途徑激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)知識的同時，讓學(xué)習(xí)者體驗參與探索研究，在體驗樂趣中學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力，了解學(xué)習(xí)與科研的相似過程，掌握科研的方法，領(lǐng)悟科研的精神。使學(xué)習(xí)活動成為一種自主的、愉快的、探索的創(chuàng)造過程。

3. 4 提高學(xué)習(xí)者的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者利用現(xiàn)代化學(xué)習(xí)工具的能力利用現(xiàn)代化學(xué)習(xí)工具進行學(xué)習(xí)是現(xiàn)代人學(xué)習(xí)時的必備能力。學(xué)習(xí)善于使用數(shù)字化環(huán)境學(xué)習(xí)。數(shù)字化環(huán)境中信息量大，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，以及使用媒體進行學(xué)習(xí)都需要一定的信息技術(shù)技能。相應(yīng)的培養(yǎng)措施:1) 技術(shù)策略。學(xué)習(xí)技術(shù)能力培養(yǎng)，包括應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的能力和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的能力，網(wǎng)上的知識既有理論知識，也有操作方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候還要結(jié)合實踐，在實踐中去檢驗，然后消化變成自己的知識;2) 選擇策略。學(xué)習(xí)選擇能力培養(yǎng)，由于網(wǎng)絡(luò)資源非常豐富，但也有魚龍混雜、良莠不齊的現(xiàn)象，這就要求學(xué)生具有對信息判斷的能力，熟練運用學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)資源庫和公共信息庫，并在網(wǎng)絡(luò)中尋找關(guān)鍵他人和關(guān)鍵群體，了解他們的知識動態(tài)，解決問題的思路，并適時同他們溝通。

3. 5 培養(yǎng)學(xué)習(xí)者組織管理能力在數(shù)字化環(huán)境下自主學(xué)習(xí)，人與人之間沒有直接的面對面的交流，要想讓學(xué)習(xí)更有趣味，還可以采用協(xié)作學(xué)習(xí)，在網(wǎng)絡(luò)中尋找同類學(xué)習(xí)者，或在虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)研修平臺等與其他人一起開展一系列的學(xué)習(xí)活動。這就需要學(xué)習(xí)者要有較強的團體意識和人格魅力，能夠維持良好的人際關(guān)系，一定要重視培養(yǎng)自己的組織管理能力。相應(yīng)的培養(yǎng)措施:1) 自我管理策略。管理別人，先要管好自己，提高自我管理能力，在學(xué)習(xí)中能抵制各種垃圾網(wǎng)絡(luò)信息，尋找優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)教育資源。學(xué)會處理好學(xué)習(xí)的細(xì)節(jié)問題，做好自我管理。2)分享策略。在學(xué)習(xí)中及時與其他學(xué)習(xí)者共享優(yōu)秀教育資源，分享學(xué)習(xí)心得，交流學(xué)習(xí)體會，在時間上要合理調(diào)配，及時處理學(xué)習(xí)者之間的同步與異步信息。

3. 6 加強實踐動手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的實際操作能力在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中要善于利用各種虛擬實驗條件進行實踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者實踐操作能力。在虛擬實驗環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可以像在真實的環(huán)境中一樣借助于虛擬現(xiàn)實、仿真和多媒體等技術(shù)來實現(xiàn)實驗?zāi)康模@取的實驗數(shù)據(jù)及效果與在真實的實驗操作中一致，甚至更好。

3. 7 培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的表達能力在數(shù)字化環(huán)境下進行自主學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者需借助各種平臺 QQ、BBS 等聊天工具或可張貼工具，采用文本、圖形、圖像、圖表、甚至是視音頻等媒體形式自己的學(xué)習(xí)結(jié)果、心得體會和實踐報告等，與其他學(xué)習(xí)者交流信息、表達思想感情，學(xué)習(xí)中的這些活動既是學(xué)習(xí)活動一個重要部分，同時它也提高了學(xué)習(xí)者的寫作能力、語言表達能力、圖形圖像處理能力、圖表數(shù)據(jù)表達能力等。

3. 8 培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造能力創(chuàng)造和研究能力的培養(yǎng)需要學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的實際情況及對知識的探究，自主地利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境尋找相應(yīng)的知識，學(xué)習(xí)掌握新知識，進行更深層次的研究，利用數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中豐富的教學(xué)資源，進行學(xué)習(xí)和實踐?？傊谂囵B(yǎng)學(xué)習(xí)者的終身學(xué)習(xí)能力時，要著眼于學(xué)生的未來，將學(xué)習(xí)放置在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，因人而異，培養(yǎng)以適應(yīng)每個人的暫時的和永久的學(xué)習(xí)需要。

篇10

關(guān)鍵詞：傳感器，發(fā)展，新趨勢

 

作為模擬人體感官的“電五官”（傳感器）是獵取所研究對象信息的“窗口”，它為系統(tǒng)提供賴以進行處理和決策所必須的對象信息，它是高度自動化系統(tǒng)乃至現(xiàn)代尖端技術(shù)必不可少的關(guān)鍵組成部分。未來的社會，將是充滿傳感器的世界。有人認(rèn)為支配了傳感器技術(shù)，就能把握住新時代。因此，傳感器技術(shù)是21世紀(jì)人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的一個制高點，各發(fā)達國家都將傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。從20世紀(jì)80年代起，日本就將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之首，美國等西方國家也將此技術(shù)列為國家科技和國防技術(shù)發(fā)展的重點內(nèi)容，我國從20世紀(jì)80年代以來也已將傳感器技術(shù)列入國家高新技術(shù)發(fā)展的重點。21世紀(jì)是人類全面進入信息化的時代，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一的傳感器技術(shù)必將有長足的發(fā)展。

“電五官”落后于“電腦”的現(xiàn)狀，已成為新型計算機的進一步開發(fā)和應(yīng)用的一大障礙，傳感器的發(fā)展遠遠不能滿足計算機應(yīng)用和開發(fā)的需要；許多有競爭力的新產(chǎn)品開發(fā)和卓有成效的技術(shù)改造，都離不開傳感器。如：工廠自動化中的柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、幾十萬千瓦的大型發(fā)電機組、連續(xù)生產(chǎn)的軋鋼生產(chǎn)線、無人駕駛的自動化汽車、多功能裝備指揮系統(tǒng)、直至宇宙飛船或各種探測器等等，其開發(fā)與傳感器密不可分；傳感器的應(yīng)用提高了機器設(shè)備的自動化程度，提高了產(chǎn)量和質(zhì)量，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效應(yīng)。同時，推動了科學(xué)技術(shù)的進步，促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，產(chǎn)生了巨大的社會效應(yīng)；傳感器普及于社會各個領(lǐng)域，從茫茫太空到浩瀚海洋、從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到日常生活的衣食住行，將造成良好的銷售前景。這些都是傳感器技術(shù)發(fā)展的強大動力，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和電腦的普及，傳感器在新的技術(shù)革命中的地位和作用將更為突出，一股競相開發(fā)和應(yīng)用傳感器的熱潮已在世界范圍內(nèi)掀起。

目前的傳感器，無論在數(shù)量上、質(zhì)量上和功能上，遠遠不適應(yīng)社會多方面發(fā)展的需要。當(dāng)前，人們在充分利用先進的電子技術(shù)條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現(xiàn)有傳感器的性能價格比的同時，正在尋求傳感器技術(shù)發(fā)展的新途徑。特別是電子設(shè)計自動化（EDA）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、數(shù)字信號處理（DSP）、專用集成電路（ASIC）及表面貼裝技術(shù)（SMT）等技術(shù)的發(fā)展，極大地加速了傳感器技術(shù)的發(fā)展。下面探討傳感器發(fā)展的新趨勢：

1．開發(fā)新型傳感器

鑒于傳感器的工作機理是基于物理學(xué)、化學(xué)等各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。目前發(fā)展最迅速的新材料是半導(dǎo)體、陶瓷、光導(dǎo)纖維、磁性材料以及所謂的“智能材料”（如形狀記憶合金，具有自增殖功能的生物體材料等）。如日本夏普公司利用超導(dǎo)技術(shù)研制成功高溫超導(dǎo)磁傳感器，是傳感器技術(shù)的重大突破。其靈敏度比霍爾器件高，僅次于超導(dǎo)量子干涉器件，而其制造工藝遠比超導(dǎo)量子干涉器件簡單。它可用于磁成像技術(shù)，具有廣泛推廣價值。此外，當(dāng)前控制材料性能的技術(shù)已取得長足的進步，不久的將來人們將可按照傳感要求來合成所需的材料。其中，利用量子力學(xué)諸效應(yīng)研制的高靈敏閾傳感器，用來檢測極微信號，是傳感器發(fā)展的新方向之一。

2．結(jié)構(gòu)型傳感器的發(fā)展

結(jié)構(gòu)型傳感器主要向高穩(wěn)定性、高可靠性和高精度方向發(fā)展。論文參考。目前，結(jié)構(gòu)型傳感器在國防和工業(yè)控制等領(lǐng)域還大量使用，但其在原理、材料和結(jié)構(gòu)形式等方面都不斷發(fā)生變化，并且向有源化方向發(fā)展，即將敏感元件和電路組裝在一起,減小裝置體積,提高信噪比和精度。結(jié)構(gòu)型傳感器由于采用新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，可大幅提高傳感器的性能。如采用微細(xì)加工技術(shù)（半導(dǎo)體技術(shù)中氧化、光刻、擴散、沉積、平面電子工藝、各向異性腐蝕以及蒸鍍、濺射薄膜等加工工藝），可制造出各式各樣的新型傳感器。

3．傳感器的集成化和多功能化

傳感器的集成化分為傳感器本身的集成化和傳感器與后續(xù)電路的集成化。前者是在同一芯片上，或?qū)⒈姸嗤活愋偷膯蝹€傳感器件集成為一維線型、二維陣列（面）型傳感器，使傳感器的檢測參數(shù)由點到面到體多維圖像化，甚至能加上時序，變單參數(shù)檢測為多參數(shù)檢測；后者是將傳感器與調(diào)理、補償?shù)入娐芳梢惑w化，使傳感器由單一的信號變換功能，擴展為兼有放大、運算、干擾補償?shù)榷喙δ?mdash;—實現(xiàn)了橫向和縱向的多功能。如日本豐田研究所開發(fā)出同時檢測Na+、K+和H+等多種離子的傳感器。這種傳感器的芯片尺寸為2.5mm×0.5mm，僅用一滴液體，如一滴血液，即可同時快速檢測出其中Na+、K+和H+的濃度，對醫(yī)院臨床非常方便實用。

目前集成化傳感主要使用硅材料，它可以制作電路，又可制作磁敏、力敏、溫敏、光敏和離子敏器件。在制作敏感元件時要采用單硅的各向同性和各向異性腐蝕、等離子刻蝕 、離子注入等工藝，利用微機械加工技術(shù)在單晶硅上加工出各種彈性元件。當(dāng)今，發(fā)達國家正在把傳感器與電路集成在一起進行研究。

4．傳感器的智能化

將傳統(tǒng)的傳感器和微處理器及相關(guān)電路組成一體化的結(jié)構(gòu)，就是傳感器的智能化。智能傳感器具有自校準(zhǔn)、自補償、自診斷、數(shù)據(jù)處理、雙向通信、信息存儲和記憶、數(shù)字信號輸出等功能。智能傳感器按其結(jié)構(gòu)分為模塊式、混合式和集成式三種。模塊式智能傳感器是初級的，是由許多互相獨立的模塊組成，其集成度不高、體積較大，但比較實用；混合式智能傳感器是將傳感器、微處理器和信號處理電路制作在不同的芯片上。目前，其作為智能傳感器的主要類型而被廣泛應(yīng)用；集成式智能傳感器是將一個或多個敏感元件與微處理器、信號處理電路集成在同一芯片上，其結(jié)構(gòu)一般是三維器件（立體器件），具有類似于人的五官與大腦相結(jié)合的功能，并且智能化程度隨著集成化程度的提高而不斷提高。如美國圖尼爾公司的ST—3000型智能傳感器，采用半導(dǎo)體工藝，在同一芯片上制作CPU，EPROM和靜壓、壓差、溫度等三種敏感元件。論文參考。另外還有MEMS，MEMS通常是由傳感器、信息單元、執(zhí)行器和通信/接口單元等組成。它可從需要觀測與控制的對象中獲取光、聲、壓力、溫度等信息，轉(zhuǎn)換成電信號并要求處理、提取信息，通過執(zhí)行器對目標(biāo)實施控制或顯示；同時，系統(tǒng)通過通信/接口單元以光、電或磁的形式與其它微系統(tǒng)保持信息聯(lián)系。

今后,隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,還將研制出更高級的集成式智能傳感器,它完全可以做到將檢測、邏輯和記憶等功能集成在一塊半導(dǎo)體芯片上。同時，冷卻部分也可以制作在立體電路中，利用帕耳帖效應(yīng)使電路進行冷卻。目前，集成式智能傳感技術(shù)正在起飛，它勢必在未來的傳感器技術(shù)中發(fā)揮重要的作用。

5．傳感器的虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化

5．1虛擬化。自20世紀(jì)90年代以來，一種全新概念“虛擬化”正獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。虛擬傳感器是傳感器、計算機和軟件這三者的有機結(jié)合，構(gòu)成軟硬結(jié)合、實虛共體的新一代傳感器。這種傳感器是基于計算機平臺并且完全通過軟件開發(fā)而成，利用軟件來建立傳感器模型、標(biāo)定參數(shù)及標(biāo)定模型，以實現(xiàn)最佳性能指標(biāo)。如美國B＆K公司最近已開發(fā)一種基于軟件設(shè)置的TEDS型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有唯一的產(chǎn)品序列號并附帶一張軟盤，軟盤上存儲著該傳感器進行標(biāo)定的有關(guān)數(shù)據(jù)。使用時，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產(chǎn)品序列號，再從軟盤上讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動完成對傳感器的檢查，傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設(shè)置和記錄工作。此外，專供開發(fā)虛擬傳感器產(chǎn)品的軟件工具也已面市了。

5．2網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)傳感器是包含數(shù)字化傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能傳感器。這里講的網(wǎng)絡(luò)已不限于傳感器總線，還應(yīng)包括現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)和因特網(wǎng)。數(shù)字傳感器首先將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給微處理器做數(shù)據(jù)處理，最后將測量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間，傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享。

6．研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器

大自然是生物傳感器的優(yōu)秀設(shè)計師。它通過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類本身，而且還設(shè)計了許許多多的功能奇特、性能高超的生物傳感器。如狗的嗅覺（靈敏閾為人的10 倍）；鳥的視覺（視力為人的8～50倍）；蝙蝠、海豚的聽覺（主動型生物雷達——超聲波傳感器）；蛇的接近覺（分辯率達0.001℃的紅外測溫傳感器）等等.這些生物的感官性能,是當(dāng)今傳感器技術(shù)所望塵莫及的.研究它們的機理,開發(fā)仿生傳感器（包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺傳感器等）,也是引人注目的方向。目前只有視覺與觸覺傳感器得到了比較好的發(fā)展。

傳感器技術(shù)在廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、軍事國防和以宇宙開發(fā)為代表的尖端科學(xué)與工程等重要領(lǐng)域的同時，正以自己的巨大 力，向著與人們生活密切相關(guān)的方面滲透。論文參考?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及社會對高性能、高適用性傳感器的迫切需要，極大地推動了傳感器技術(shù)的發(fā)展。生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、安全防范、家用電器等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。我們有理由相信，傳感器這顆璀璨的明珠，必將放射出更加耀眼的光芒。

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