地理实验教学范文10篇

摘要：本文由学生在研学活动中观察到的六和塔选址在凹岸的疑问引入，引导学生通过资料查询、自制地理模型、实验探究、专家访谈、实地考察等形式探究流水在河流凹岸与凸岸的作用过程与原理，形成对地理事物发展规律的客观认识，培养学生的地理实践力、区域认知和综合思维，形成正确的人地协调观，最终达到提升学生地理核心素养的效果。

关键词：情境教学；地理实践力；地理实验；研学考察

在课堂教学中如何引导学生将地理实验与课本知识相结合，并利用地理知识解决生活中的实际问题，真正实现“在做中学”，达到学习对生活有用的地理知识的目的呢？本文以“河流的凹岸与凸岸”为例，将情境教学和实验教学相结合，从课标解读、教学设计、课后总结与反思三个层面加以说明。

一、解读课标，设计实验教学

1.教学背景分析【课程标准】通过野外观察或运用视频、图像，识别3-4种地貌，描述其景观的主要特点。【教学内容】本节课取自新教材（湘教版）必修一第二章第一节，包括“流水侵蚀地貌”“流水堆积地貌”“滑坡和泥石流”三部分内容，本课时主要讲解前两部分内容。流水侵蚀和流水堆积都属于河流的外力作用，其实很难将二者区分开来，只是在相同河段的不同位置以及河流的不同部位，由于主导的外力作用不同，导致塑造的地表形态不同。在教学内容上选取“河流的凹岸与凸岸”的例子，以实验为载体，通过实验探究的方式，指导学生探讨流水在凹岸和凸岸的外力作用过程和原因，根据实验结果解释野外研学实践观察到的现象，并将其迁移应用到河流地貌的判读上。【学情分析】本节课的授课对象为高一学生，学生的地理基础相对薄弱，尤其是对抽象的地理事物缺乏理解。因此，借助实验探究和野外研学的方式，引导学生体验实验过程，用地理视角观察生活中的现象，不仅贴近生活，激发学习兴趣，有利于将抽象的地理事物具体化，突破难点、强化重点，还有助于培养学生正确的人地协调观，形成地理综合思维，构建区域认知，提高地理实践力。2.教学目标及重难点【教学目标】①能够结合具体河流，正确判断河流的凹岸和凸岸，强化区域认知；②通过实验，探究流水在河流凹岸和凸岸的作用过程和原理，提升观察能力和实践能力；③通过研学考察，理解流水在河流凹、凸岸的作用规律与应用，探讨人类活动对地理现象的响应，渗透人地协调观；④通过实验探究和研学考察，掌握流水作用的原理，理解不同河段河流地貌的成因和特点。【教学重点】流水在河流凹岸和凸岸处的外力作用过程和原理，并将其迁移到河流地貌的判读上。【教学难点】结合实验，解释“凹岸侵蚀、凸岸堆积”的原理。3.设计思路情境引入：情境引入：由学生在研学活动中观察到的六和塔选址在凹岸的疑问引入，根据六和塔的位置引出流水在弯曲河段的作用方式不同。实验探究：实验探究：引导学生自制河流模型并设计实验，通过实验观察流水在河流凹岸和凸岸的作用。结果分析：结果分析：通过观察流水在河流凹岸和凸岸的作用过程和原理，解释“凹岸侵蚀、凸岸堆积”。研学考察：研学考察：参观浙江省河口海岸重点实验室，考察钱塘江西江塘闻堰段，利用实验结果解释野外观察现象的原因，探究人类活动对河流凹、凸岸的应用和改造。迁移应用：迁移应用：归纳流速与河流外力作用的关系，并将其迁移应用到河流地貌的判读上。4.教学手段与主要教学方法【教学方法】启发式教学法：启发式教学法：通过提出问题探究，开拓学生思路，启发学生思维，培养学生的科学精神。实验教学法：实验教学法：通过设计实验、观察实验，引导学生将抽象的地理事物具体化，培养学生的地理实践力。研学考察：研学考察：通过专题讲座和野外实践考察，提高学生的学习兴趣，培养学生的观察力和地理实践力，形成综合思维。【教学手段】多媒体、实验探究、野外实践。

二、教学设计

随着时代的不断进步和发展，党和国家越来越重视中小学生各学科核心素养的教育发展，明确了我国各个阶段学生核心素养的发展要求。当前，为有效培养高中学生的地理核心素养以及技能，高中地理教学正在积极进行一系列地理实践教育活动，但是由于多种原因，核心素养技能的形成和发展仍然存在许多问题，并由此引发社会的关注。在这种情况下，学生核心素养的发展对于高中地理教学实践研究具有非常重要的意义。

一、高中地理核心素养概述

核心素养技能主要代表学生在成长和发展过程中必须具备的重要素质和核心能力。这些重要素质和核心竞争力是学生适应社会和自身发展所必需的。高中阶段的教学中，地理学科的核心素养包括人地协调观、区域认知能力、综合思维和地理实践力四方面的内容。其中，地理实践力在学生观察和感悟地理环境与人类活动的关系，增强社会责任感方面作用巨大。“实验教学”是一种很好的增强学生地理实践力的教学方法。通过课堂的观察体验，学生可以对知识的本质有更深入的理解。在课堂上，老师提出问题，并指导学生通过实验进行深入的思考进而理解知识的本质，学生对知识的掌握就会更加准确和到位。例如，学生在学习“滑坡现象”时，教师准备好粗糙度不同的界面，让学生依次演示松散物质在不同界面上的滑动能力，学生就可以直观深入的理解地表粗糙度这个因素对滑坡的影响。

二、核心教学素养在高中地理学科教学过程中的重要应用价值

目前，之所以积极努力推动学科核心素养在我国高中地理学科教学实践中的广泛应用，是基于了解学科核心素养在我国高中地理学科教育实践中的重要性和其应用价值而言的，其主要体现有两个方面：增强中学地理教育的教学适用性。一般来说，教学主要目的仍然是地理知识的实践应用。而普通高中地理学科教育的核心知识素养可以大大提高地理教育的适用性。高中地理学科教育的主要目的就是为了让高中学生不断提高认识地理环境和社会现象的能力，并运用综合思维分析地理问题，解决地理问题，从而形成正确的人地协调观。在教学中逐步提高学生的地理核心素养才能让他们进入社会时以正确的世界观来工作和生活，从而实现自己的人生价值。鼓励学生健康地学习发展。当前高中地理教学实践的弊端是忽略了学生的实际应用能力，并且只注重学生的学习成绩。在这种情况下，高中学生的地理学习就只是极端地追求分数的高低，这样的教学现状不利于高中生的整体发展。故此，核心教育不仅可以提高学生的学习技能，而且还可以进一步促进学生科学思维、文化素养、生活技能和感官技能的发展。因此，在高中地理教育中加强核心素养的应用可以逆转当前高中地理教育的趋势，并敦促教育者有意识地加强对高中学生的地理知识教育。同时，着重发展高中学生的文化素养、生活技能、责任感和其他重要素质。

三、加强核心素养下高中地理学生实践能力的对策

［摘要］地理学科具有较强的实践性，培养学生的动手能力和实践能力也一直以来是地理教师们追求的目标。而地理实验作为高中地理演示和模拟地理现象的直接途径，可以很好地帮助学生培养思维习惯和实践动手能力，让学生走近地理现象，感受地理现象。本文结合人教版高中地理教材，介绍了地理实验的内涵和价值，并结合实例提出了地理实验在高中地理中的应用策略以及注意事项。

［关键词］地理教学;地理实验

高中地理的课程标准指出要重视对地理问题的探究，开展各种实践活动。因此，教师要改变传统教学模式中对实验教学的忽视，将地理实验教学放在教学的重要位置，作为以实践探究问题的重要手段，以此来帮助学生直观地感受地理现象，增强地理实用技能。

一、地理实验的内涵和价值

地理实验从本质上看，是一种模拟实际地理现象和过程的教学活动。地理实验教学指的是在地理教学过程中，借助教具或者相关器材，把真实的地理现象的过程还原到课堂之中，具有科学性、客观性和合理性。地理实验改变了传统的教学方法，让地理教学的过程变得更加形象和直观，而且地理实验的启发性较强，学生在观察教师的演示实验和自己动手做实验的过程中，可以改变传统的认知方式，扩展科学思维，提高创造能力和动手能力。地理实验还可以让学生在最短的时间内，理解地理规律以及原理，从而使教学效率得到显著提高。

二、地理实验在高中地理教学中的应用策略

学生在物理实验中学习物理知识，不仅可以直观地理解和掌握物理规律、物理定理等，还能充分调动主观能动性，提高学生的学习热情，有效提高物理成绩。所以，物理实验教学有着很重要的作用。但是，就目前高中物理实验教学中普遍存在的一些问题，本文提出了一些有关高中物理实验教学的建议。

一、高中物理实验教学的重要意义

因为物理这门学科主要是以实验为基础，所以教师在教学过程中要特别重视物理实验。一节成功的物理实验课不仅可以提高学生的学习积极性和主动参与度，还能帮助学生更直观地理解和掌握抽象复杂的物理现象。学生在物理实验活动中通过亲自动手实践操作，既能提高学生的主动性，开拓学生的思维，还能让学生在实验中学会创新。因此，物理实验教学有着非常重要的意义。

二、高中物理实验教学中存在的问题

随着新课程改革的不断深入，教育工作者也开始重视物理实验教学，但是，受传统应试教育的影响，大多数物理实验教学都存在以下几个问题：（1）随着科学技术的快速发展，许多高中学校都具备了多媒体等先进的网络技术设备，教师利用多媒体虽然可以将一些抽象难理解的知识更加直观和形象地展示出来。但是，对于高中物理实验课来说，教师一味地借助多媒体而忽略了学生真正动手操作的能力，就会使学生被动地接受物理知识，不能帮助学生深刻地理解和掌握一些比较抽象的物理知识；（2）大部分教师在物理实验课上都采用比较陈旧死板的实验程序，让全班学生在同一时间做同一个实验，实验仪器、实验原理以及具体操作步骤都是相同的现象，导致一些学生对这个物理实验失去兴趣，不认真观察实验现象，不详细记录实验数据。这样不仅严重影响了学生对物理实验的效果，还不利于发展学生的思维能力和创新能力。

三、高中物理实验教学的建议

一、基于ArcGIS软件的实验教学内容体系设计

对于生态学专业的学生来说，许多内容如数据采集、编辑、空间分析、专题地图制作等都必须通过具体应用在本学科相关一些问题，才能够真正掌握和理解。本课程实验以呼和浩特为例，设计了教学内容体系。具体实验项目如下。第一，空间数据的输入与编辑，主要目的是让学生掌握扫描数据的矢量化技术和拓扑编辑。使用提供的扫描数据（呼和浩特旗县界.bmp）进行矢量化，把呼和浩特市各旗县的行政界线勾画出来，并输入属性，建立空间拓扑。第二，空间分析，让学生掌握利用ArcMap进行空间查询、缓冲区分析和叠加分析等分析方法为目的，使用矢量化的呼和浩特旗县界和提供的数据完成空间分析。主要内容有：空间查询包括了从图查表和从表查图，如使用Identity和Find工具进行查询，SQL查询等；缓冲区分析包括了点、线、面的缓冲区生成，如对于呼和浩特地区的驻地、铁路和旗县界制作缓冲区；叠加分析使用矢量化的旗县界和提供的呼和浩特市土地利用专题图进行叠加，统计出各旗县不同土地利用类型的面积等。第三，制图，让学生掌握ArcMap制图技术，并完成土地利用专题图。使用提供的市界、旗县界、驻地、主要公路、铁路和土地利用数据，学习各专题图层的符号化和设色方法，完成设置纸张大小后，加图名、指北针、比例尺、坐标网格和图例等一系列整饰过程，最后输出图片文件（jpg格式）。学生通过上机操作实验，了解地理信息系统的数据处理的流程，大大激发了学习的积极性，提高了学习兴趣。

二、实验教学的改革与探索

（一）积极改革GIS实验教学内容和教学方法

实验教学内容是基础，是实现教育目标的重要保障。而教师只有讲究教学方法，了解教育对象，有针对性地讲解实验内容，才能有好的效果。因此积极改革实验内容和方法，是加强课程建设的核心工作。因此为了尽量缩小实验教学内容与现代科技成果的差距，主要采取了两项措施。

1.更新实验课程结构。通过三次教学计划的修订，逐步调整课程实验内容，加强了几个内容。一是基于计算机的地理信息系统知识，从增设地理信息系统的基础知识到开设应用专题课等；二是具体案例分析的调整，找出最适合学生理解，与专业密切相关例子；三是遥感知识，遥感是地理信息系统的数据源，加强数字图像处理基本过程的认识，有利于地理信息系统知识的掌握。

在遇到这部分既需要空间想象能力又需要逻辑推理能力才能解决问题的知识难点时，教师不妨这样设计一个化抽象为直观的实验：教师扮演地球，最前排一位学生甲扮演太阳，最后排一位学生乙扮演一颗遥远的恒星。第一步：恒星乙、太阳甲和地球都在同一直线上，且教师（地球）面向太阳和恒星。第二步：教师（地球）一边绕学生甲（太阳）公转一边同向自转。第三步：当教师（地球）自转一周（360°）时，所花时间是23时56分4秒，也就是一个恒星日，教师第二次面向学生乙（遥远的恒星），因为教师（地球）和学生乙（遥远的恒星）相距非常遥远，相对位置恒定（可理解为在公转轨道上的运行距离可忽略不计）。但是，此时教师还没有第二次面对学生甲（太阳）。第四步：教师接着再自转一周，此时教师（地球）第二次面对学生甲（太阳），地球自转一周，所花时间是24小时，即一个太阳日。这个实验将原本连贯的地球自转与公转运动进行了分割，通过一步步的模拟演示，将原本复杂抽象的天文现象形象生动的展示给学生，也将一个知识难点深入浅出的传授给学生。师生在这样轻松、活泼的氛围中完成了知识的交接。这一实验，既锻炼了学生的观察、思维能力，又避免了难点知识教学的枯燥乏味、一知半解。面对部分学有余力的学生，教者还可以将此实验问题进行延伸：如果当地球只自转不公转、地球只公转不自转、地球自转和公转方向相反时，太阳日和恒星日的时间各又是多长呢？这一系列问题可以留给学生课外探究。

一、改善学校实验条件，与时俱进创编实验

随着学校教学条件的改善和新课程对地理实验教学的日益重视，学校应逐渐完善地理实验所需的实验器材、实验场所等硬件设施，为开展地理实验提供必要硬件支持；同时也应重视建立、健全地理实验制度，规范地理教师的实验行为，充分调动教师开展地理实验教学的积极性，使地理实验成为常规教学的一个重要组成部分。在地理教学的过程中，凭借不断改善的实验条件，教师可以在已有的基础上对地理实验不断加以改良，甚至通过计算机、多媒体等教学设备研发实验模型，将现实中难以完成的实验用多媒体加以模拟演示。例如昼夜长短的变化、正午太阳高度角的变化、流域洪涝灾害的形成等模拟实验。特别像“流域洪涝灾害的形成”这样的实验，用一般的器材、设备很难完成，即使做成也要耗费大量的时间。如果使用多媒体模型，不仅能清晰的演示洪涝灾害的形成过程、分析下游洪涝灾害严重的原因，而且不需大量的设备、工具和时间，简单、清晰、高效。

二、重视实验客观生成，灵活分析实验结果

地理实验结果是特定条件和特定过程的产物，任何细微的变动都有可能导致实验结果的差异，一个具体的实验，并不必然会出现预期的结果。因此，教师在面对现象不明显或者与预设结果差异较大的实验时，不能一味的强调应该出现的结果，而是要勇敢面对客观生成的结果，分析产生这一结果的原因，可以引导学生从侧面理解地理知识。再以“热力环流的形成”这一实验为例。也有班级的学生设计的实验出了一定的问题，比如有学生将通入烟气的孔开在酒精灯上方，结果烟气无法进入实验的箱子，无法形成明显的热力环流。这时，教师就不能仅仅苛责学生的错误设计和操作，而应该和学生一起探讨实验失败的原因，将实验中不科学的步骤加以改正，从失败中吸取经验教训。

高中地理开展正确的实验教学，能有效的落实地理教学中的重点和难点，高效落实新课标的教学目标。在日常的地理教学过程中，地理教师为了提高教学效率，已经设计并开展了不少的实验教学，取得了不错的成果。但是，实验教学的探究之路还很长，以后还得继续努力，不断提高实验教学的水平。

【摘要】实操性和专业性是高中化学实验课程的两大特点，因此教师要跟上时代的发展，积极创新科学的教学模式以提升学生的操作能力。随着信息技术的发展，将其融入于高中化学实验教学中已经成为提升教学效率的一条有效途径，不仅丰富了课堂内容，还优化了教学方法。

【关键词】高中化学;实验教学;信息化

在信息化背景下，高中化学实验教学活动的开展要从学生的实际情况出发，积极创新教学方法，以实现教学方法、观念的有效结合。在这一过程当中，信息化只是教学的一个辅助手段，推动教学活动的有效开展。

1.信息化技术在高中化学实验教学中应用的重要性

教育信息化是信息化发展的必然趋势，运用信息技术将复杂的实验步骤更加生动的呈现在学生面前，不仅可以提升整个的课堂效率，还能将不适合开展的实验变为可能，同时也大大科学•自然拓展了学生的视野范围，激发了学生的创新能力。

2.高中化学实验教学现状分析

一、微课在高中化学教学中的应用

1．促进学生自主学习能力的发展。微课是一种微型的视频，便于保存、下载，能够在线学习，与传统的课堂教学不同，微课打破了时间、空间的限制。在课前应用微课能够帮助学生更好地预习课堂教学内容。根据学生理解能力、学习能力的不同，学生对于化学知识的掌握程度也不同，所以，学生可以在课后通过微课进行有针对性的复习。通过反复观看微课，掌握本次课堂教学中的重点、难点知识，进而提高学生的自主学习能力。2．激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性。与传统的课堂教学形式相比，微课虽然只有5？10min，但是其教学内容与枯燥的板书相比，能够更加有效地吸引学生的注意力，在高中化学课堂教学中应用微课，能够有效激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，通过现代化信息技术让课堂教学更加生动、形象，进而营造良好的课堂教学氛围，提高课堂教学时间的利用率以及有效性。3．更加直观形象地展示化学微观世界。在高中化学课堂教学中应用微课，能够更加直观、形象地展示化学微观世界，有利于学生更好地理解化学知识。比如，在教学《物质结构与性质》这部分内容时，传统的教学方式只能通过化学教师的讲解和学生的想象，而通过微课，能够让学生根据微课内容进行想象，进而更好地理解、掌握这部分化学知识。

二、微课在高中化学教学中的应用策略

1．微课在高中化学难点教学中的实际应用。在高中化学教学中，其难点知识相对较多，高中化学教师通常会在这部分知识上耗费大量的课堂教学时间，但是其教学质量以及效果却没有得到有效反馈。在高中化学难点教学中应用微课，能够帮助学生更好地理解高中化学知识中的难点和重点，进而促使学生更好地掌握高中化学知识。比如，在教学“氧化还原反应”这部分内容时，高中化学教师首先可以向学生布置课前预习任务，让学生通过自主学习对氧化还原反应的内涵、概念、化学方程式的配平方法等知识进行学习。对于一些不懂的地方和问题，可以在教师的引导下，让学生在微课中寻找答案。通过这种方式，不仅能够锻炼学生的自文献标识码：B主学习能力以及自主探究能力，还能培养学生的自主学习习惯以及独立自主性，进而促使学生高质量、高效率的完成学习任务。微课的特点在于一个“微”字。在高中化学课堂教学中应用微课，不仅不会占据太多的课堂教学时间，更是在一定程度上拓展了学生的学习空间和时间，从而帮助学生更好地掌握高中化学教学中的难点、重点知识。2．微课在高中化学实验教学中的实际应用。化学是一门以实验为基础的学科，因此，高中化学教学离不开实验教学。通过开展高中化学实验教学不仅能够提高学生的实践操作能力，还能让学生在实践中将化学知识应用在实际生活中，从而优化学生的高中化学知识体系结构，引导学生形成尊重事实的科学精神。在实际教学中，虽然大多数高中化学教师明白实验教学的重要作用，但是在实际的实验教学中，因多方面因素影响，高中化学教师大多是通过讲述的方式进行实验教学。例如，实验设备不够完善、实验现象不够明显、实验时间相对较长等因素。在此背景下，部分学生对于化学实验的操作流程以及实验现象的理解不够深人。而在高中化学实验教学中应用微课，能够让学生独立、自主地探索相关的化学知识。比如，在教学“探究铁制品锈蚀的条件”这部分内容时，由于该实验需要耗费大量的时间，所以，高中化学教师无法在45min的课堂教学实践中将整个实验呈现出来。基于此，高中化学教师可以提前一周，将学生分组，并设计几种化学实验，由各个学习合作小组负责每天用手机记录实验现象。然后将各个学习合作小组所记录的实验过程制作成微课，并应用在高中化学实验教学中。通过这种方法，不仅能够有效调动学生的课堂参与性，还能提高学生之间的团队协作能力以及小组合作能力，进而保证高中化学实验教学的教学效率以及教学质量。3．微课在高中化学抽象知识教学中的实际应用。高中化学知识存在一定的抽象性。对于这部分抽象性的化学知识而言，仅仅通过高中化学教师的讲解，学生理解会比较困难，通常会出现无法理解的情况。而在高中化学抽象知识的教学中应用微课，能够提高课堂教学的生动性、真实性，进而避免学生无法理解、理解困郁德贤（太湖高级中学江苏无锡214125）11－0011－01中图分类号：G632．0难等情况的出现。比如，在教学“乙醇和化学性质”这部分内容时，高中化学教师准备关于这部分知识的微课，向学生播放关于乙醇分子的模型动画，以此让学生更加直观、形象地观察到乙醇的结构和特点，进而更加直接地理解乙醇分子的化学性质。化学教师在高中化学课堂教学中通过微课将化学微观世界展示给学生，不仅能够促使学生更好地了解、掌握化学物质结构，还能使学生更加形象地理解化学变化原理，进而激发其对化学知识的学习兴趣以及学习,质量保证高中化学教学的有效性。

三、结语

本文从促进学生自主学习能力的发展、激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性、更加直观形象地展示化学微观世界等几个方面阐述了微课在高中化学教学中的应用作用。根据实际情况，从微课在高中化学难点教学中的实际应用、微课在高中化学实验教学中的实际应用、微课在高中化学抽象知识教学中的实际应用等几个方面提出了微课在高中化学教学中的应用策略。

过程设备广泛应用于石油、化工、医药、食品等行业，对于国民经济的发展至关重要。过程装备与控制工程专业是专门培养过程设备行业从业人员的本科专业。无论是当前我国普遍实施的工程教育专业认证，还是新时代下企业对工程技术人才的实际需求，均明确需要过程装备与控制工程专业的学生具备良好的创新意识，并能够运用现代工具分析、处理复杂工程问题[1]。过程设备设计作为过程装备与控制工程专业的核心课程，涉及石油、化工食品、医药、环保等设备设计的理论基础，是培养本专业学生工程与创新能力的重要载体，而综合性、创新性的实验教学则是培养本专业学生的工程实践与创新能力的重要环节[2]。过程设备设计的典型特点是理论性强、内容抽象，同时学生力学基础有限，因此学生对该课程及实验的兴趣较低。众多高校教育工作者进行了教学改革尝试[3-5]。为进一步提高教学内容的创新性与实践性，部分教育工作者尝试将CAE技术引入过程设备设计的教学实践中[6-8]，以帮助学生理解基本概念及难点问题，激发学生的学习兴趣。我校过程装备与控制工程专业的过程设备设计实验教学，以传统验证性实验为主，难以满足创新型、复合型人才培养的要求。结合笔者的教育实践，该文以内压容器应力测试实验为例，通过融合CAE仿真技术，探索过程设备设计的综合性、创新性实验教学的改革与实践，以提升实验教学的效果与质量。

1传统内压容器应力测试实验

回转薄壁壳体、平板及不连续应力分析等内容是过程设备设计的重点与难点之一，是压力容器设计的理论基础。该部分内容的传统实验项目为内压容器应力测试。传统实验针对不同形式的封头以及封头与筒体连接区域的边缘应力进行测试，分析总结应力的分布规律，以验证理论分析结果，并加深学生对边缘应力的理解。然而传统实验教学所采用的容器结构单一、固定不变，不便于开展创新性实验教学。同时，由于传统实验教学多年来一直受验证型实验教学模式以及“重理论、轻实践”传统思维定势的影响，使实验教学以验证理论教学结论为主，导致实验教学形式过于简单，学生对实验的兴趣不高，不能达到实验教学目的。传统验证性的过程设备设计实验教学已经难以满足本专业创新型、复合型人才培养的需求。

2融合CAE技术的实验教学

针对上述传统实验教学存在的不足，笔者在教学实践的基础上，充分利用CAE技术不受实验教学的设备、时间和空间局限，以及易于开展创新性研究的优势，结合启发式和学生主题式教学法，以内压容器应力测试实验为例，设计了融合CAE仿真技术的综合实验教学流程，整体流程为：(1)实验课前，学生预习实验内容，完成所测试容器的CAE仿真分析，设计恰当的应变片布置方案，并撰写预习报告。(2)实验课中，实验教师指导学生利用应变电测法完成容器外壁应力测试，并对比实验测试与CAE仿真的结果，分析与总结两种方法的异同与优劣。(3)实验课后，指导学生进行拓展研究，即针对复杂工程案例，利用CAE技术探索不同结构形式、参数下容器的应力分布，并完成实验报告。具体的教学实施过程如下。实验前，学生需要思考如何将实际的受压容器抽象为可以计算的CAE模型。在这一过程中，学生需要解决的问题有：选择怎样的CAE建模方式；如何确定模型的约束条件；如何确定模型中的筒体长度。学生通过对比实体、壳体，二维、三维等CAE模型的不同特点，并结合实验容器的结构与载荷及约束特点，选择了1/4三维壳体模型；根据理论教学中的边缘应力分布特性，确定了模型中的筒体长度；结合容器在内压作用下的变形特点，确定了模型的约束形式。在建立仿真模型的过程中，不仅锻炼了学生运用现代分析工具的能力，更培养了学生联系理论与实际的能力。通过求解所建立的仿真模型，得到了容器外壁的应力分布规律，如图1所示。学生通过分析与总结外壁应力的分布规律，发现筒体与封头连接区域的应力具有显著的局部特性，并与理论课堂中的分析结果进行对比，进一步加深了对边缘应力分布特性的直观认识，也了解了不同结构形式的封头所导致的边缘应力大小不同。同时，学生通过变形图(如图2、3所示)可以直观地发现封头与筒体在连接部位的变形协调，并且发现变形协调后的筒体形状与环向应力分布的轮廓形状一致，进而认识到环向应力导致壳体的周向长度被拉长，但封头与筒体的拉伸程度不一致导致了边缘应力，从而对边缘应力的产生有了更加直观、深入地理解。结合利用CAE仿真得到的边缘应力分布曲线，学生认为，为了在实验测试中获得较为准确的边缘应力分布，应在存在边缘应力的区域布置较为密集的测试点，而在边缘区外，可布置少量测试点。实验过程中，实验教师指导学生利用应变电测法测量容器外壁应力，并绘制沿容器母线的外壁应力分布曲线，与CAE仿真结果对比。学生发现两种应力结果的分布规律一致，但部分测试点的误差较大，学生们通过分析，认为可能原因有：容器局部形状不规则、封头存在拉伸减薄、应变片粘贴误差等。通过对比，学生更加深刻地理解了CAE仿真与实验测试的关系：CAE仿真具有成本低、周期短、查看结果方便等特点，然而工程中的CAE仿真需要通过实验测试来验证模型及分析结果是否正确。同时，CAE仿真结果又可指导实验测试，确定结构中需测试的关键部位。经过分析讨论，学生意识到结合二者是解决工程实际问题的有效途径，同时学生也普遍表示，将CAE融入传统实验教学，能够激发学习兴趣，克服传统实验教学模式中的单调乏味。实验结束后，学生进一步利用CAE技术研究了复杂容器结构的应力分布。例如部分学生对某工程案例中，内压作用下椭圆封头开孔接管部位的应力进行了分析，更加清晰地认识了开孔接管部位的应力集中情况，并进一步讨论了接管与封头壁厚的变化对应力集中程度的影响。这种拓展性的研究，不仅能够锻炼学生解决问题的能力，更能够培养学生发现问题的能力，启发学生的创新意识。

3结语

摘要：在初中生物实验教学中应用虚拟实验有着诸多益处，可以有效提高生物的教学质量，符合新课改的发展要求。虚拟实验借助于信息化的教学手段，相比传统的初中生物实验教学方法，在很大程度上提高了教学效率，节省了实验成本，提高了实验的安全性，具有极高的应用价值。

关键词：虚拟实验；初中生物实验教学；作用；价值

对于初次接触生物学的初中生来说，生物是神秘而陌生的。生物知识千奇百怪，学生在学习的过程中难免会觉得有些力不从心。实验教学是一种有效的生物教学手段，成功的生物实验可以帮助学生更好地理解书本中抽象的理论知识，从而加深对知识的理解与记忆。但是受实验成本、器材以及学生操作能力不足等方面因素的限制，在实际的实验教学过程中，其成果并不理想。随着信息化教学的不断深入，初中生物教师要充分利用信息技术，采用虚拟实验来进行生物教学。

1虚拟实验概述

虚拟实验依托于计算机和多媒体，通过对数据眼睛、数据手套和电子显示器等工具的运用，在虚拟的环境中，将完整的实验流程展现在学生面前[1]。学生通过观察虚拟实验，对实验的结果能够有着真实的体验，从而对实验所揭示的自然规律加以探究。简而言之，虚拟实验就是利用多媒体将真实的实验过程模拟出来。虚拟实验教学需要有专业的实验教学软件以及传感设备，在我国尚处在发展的初期阶段，并未普及，但是生物教育工作者已经充分认识到虚拟实验在生物教学中的独特优势，在今后的教学工作中应当被充分重视。

2虚拟实验应用于初中生物实验教学中的作用