虚拟化学论文范文

导语：如何才能写好一篇虚拟化学论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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虚拟技术是使相关工作在计算机上实现或通过计算机模拟实现的技术[1]，早在20世纪70年代便开始将其应用于宇航员培训。由于这是一种消耗低、安全有效的培训方法，现今已被推广到各行各业的培训中，并已在科研、教育、商业、医疗、生物制药、环境保护、农业生产、娱乐等多个领域得到广泛应用。在此，只简单介绍它们在教育、生物制药和医疗领域的应用状况。

1.1教育领域

随着虚拟技术的发展和教学要求的不断提高，虚拟技术已进入教育领域，并且已成为完成教育工作的一种有效方式。例如利用化学教育软件，展示化学实验的流程和结果。学生可以通过使用该软件，了解和掌握整个实验过程，然后再进行实践操作。这样，既可以减少实验的危险性，又可以提高学生的学习兴趣和效率，减少不必要的浪费。再如利用物理教学软件，开展“欧姆定律”的讲解，其效果生动，且学生便于理解。

1.2生物制药领域

虚拟技术在生物制药方面的应用主要是在药物的设计阶段：采用相关的分子设计软件，设计药物小分子，模拟小分子与受体的相互作用，预测小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代谢途径、代谢物及其各类性质。目前，这种药物设计模式已被国际专业制药公司在研发新药时采用，并与实验相结合，以达到减少研发消耗，提高研发成功率的目标。1.3医疗领域虚拟技术在医疗领域的应用主要有：手术培训、手术模拟、医学影像检查和临床诊断。已经报道的“上海交通大学附属第九人民医院骨科专家成功完成真正意义上的3D打印骨盆重建手术”，是虚拟技术在医疗领域成功应用的又一案例。

2、化学信息学

化学信息学的研究领域并未经过刻意界定，很多化学家在各自不同的研究领域中力争发展和采用计算机的方法来处理大量涌现的化学信息，建立化合物的结构与性质的关系。在20世纪60年代，化学信息学的发展已初见端倪，到了70年代开始出现了飓风式的发展。因此，相关的化学信息学的定义有多种。

比较典型的有以下一些论述。

（1）采用分子模拟和数据分析技术与高分辨图形显示组合，得到了令人惊讶的结果。因此，化学信息学是通过应用信息技术帮助化学家研究新问题、组织并分析科学数据，以研发新化合物、新材料的过程。

（2）很多人认为化学信息学是化学信息的扩展，它涵盖了与化学结构、数据存储和计算方法相关的领域，如化合物登记系统、在线化学文献、结构-活性关系分析和分子性质计算[3]。化学信息学作为一个学科名称来说是很新的，但我们可以体会到，它存在于我们周围已经有了一段时间。不同的阶段常会给出不同的化学信息学的定义。

所以，在讨论这些不同观点的时候，我们认为“化学信息学是一门应用信息学方法和计算机技术来辅助解决化学问题的学科”[4]这个论述更具有普适性。

化学信息学方法主要有三种，即基于数据、基于逻辑和基于原理。

（1）基于数据的方法建立和利用多种化学数据库管理系统和化学数据库中的数据。该方法主要的作用是在数据库中获得已记录的相关信息。

（2）基于逻辑的方法利用已有的化学数据库中的数据，并在此基础上，利用归纳、推理和分类等方法将数据转化为知识，并对知识实施有效的管理，以便于知识得到广泛的应用。最终，能用于解决实际的化学问题。该方法适用于大量数据的处理，对象具有比较强的规律性。同时，它能解决数据库系统不能解决的问题。

（3）基于原理的方法利用已有的量子化学的理论，对化学对象作相关的量化计算，并根据计算结果，研究对应的化学问题。该方法能从原理上解释化学问题，但不适用于大批数据和大的体系的处理。在化学研究中，这三种方法相辅相成。对于不同的研究对象或不同的研究阶段，采用对应的方法组合。

3、化学研究

化学是研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学。有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、用途和有关理论的一门学科，由于有机化合物都含有碳，同时以碳、氢化合物为母体，因此这门学科又可称为“碳化合物的化学”或“碳氢化合物及其衍生物的化学”，随着这门学科的发展，诞生出了高分子化学、元素有机化学等新学科，为合成染料、橡胶、纤维、药物、塑料等有机化学工业建立了理论基础。化学的研究内容主要可归纳为三部分：分子设计、合成设计和结构确定。利用相关技术设计具有特定功能的化合物即为分子设计[5]；利用相关技术设计特定化合物的合成路线即是合成设计；结构确定包括两部分：结构解析和谱图模拟。结构解析是根据已有的化学谱图，推测对应的化学结构。谱图模拟是基于化合物的化学结构，预测其化学谱图。化学是重要的基础科学之一，它也是一门建立在实验基础上的科学。在化学研究中实验和理论这两方面一直是相互依赖、彼此促进的。化学是一门古老而历史悠久的科学，它的研究模式为灵感、经验和实验（见图1）。长期实验数据的积累，为现在和今后的化学研究提供了宝贵的财富。截至2013年12月，已有记载的小分子化合物达7600多万个，化学反应约5580万个。要有效应用如此大量的研究和实验数据，只有采用信息技术才能实现。在此，我们提出了化学研究的现代模式，即在化学研究的传统模式中融入虚拟技术（见图2）。分子设计是化学研究的内容之一。传统模式的分子设计流程如图3所示，某种化合物的性质，通常是在得到化合物之后，经过实验测试才可获得对应的性质。现代模式的分子设计流程如图4所示，化合物的性质，可以用相关软件预测获得。根据获得的预测结果和经验，决定是否要合成该化合物。图3和图4中的分子设计流程显示，两者的差异主要在合成之前。传统模式在合成之前的分析工作仅以文献信息作为判断依据。而现代模式，既以文献信息作为判断依据，又以软件预测结果作为分析判断依据。从原理上讲，采用现代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于传统模式，研究过程中产生污染的几率要比传统模式的低。

4、结论

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关键词:生物化学;教学改革;自主设计实验课堂

生物化学是一门医药学的必修课程，是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。所以生物化学课程应尽量提前，但应在有机化学课程之后，或与有机化学课并进;是病原生物学、内科学、人体解剖与组织胚胎学等专业的必修课程，因此应先打下较牢固的生物化学基础，并尽量加重生化课的分量，同时避免后继课程相关内容的重复。生物化学以其理论性强、概念抽象、名词繁多，各种代谢过程复杂繁琐，堪称生物学科中最抽象、最难懂的学科之一。如何激发学生的兴趣，寓教于乐，使学生喜欢听课，乐于参与，积极讨论，学到知识，解决实际问题，这是我们在生物化学教学中始终关注的问题。在教师指导下，学生要学会主动培养自己发现、吸收新信息和提出新问题的能力，积极主动学习，在学习中发展个性和创造力。为此，我们在教学方法和手段等方面作了一些有益的尝试，收到良好的效果。

1案例引起兴趣，穿插前沿科研

长期以来，我国的基础教育受应试教育的影响，使得进入本科医学院校学习的学生大多数学习被动，学习自主性差，学习方法机械、呆板，对所学知识不求甚解，知识基础不扎实、牢固［1］。首先我们的第一堂课，就要充分发挥教师的引导力，增加学生的兴趣，提高同学们的主观能动性。一些和生活相关案例可以引起学生较大兴趣，可以通过课前提问或课后留问方式引起学生注意力。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等的原因是什么?乙酰胆碱酯酶抑制药可以治疗阿尔茨海默病的原因?讲到DNA的二级结构模型时，可由双螺旋模型的提出者Watson和Crick讲起，设问他们由此发现获得了什么重要科学奖项，并可以借机讲一下当时诺贝尔评奖时的小插曲:因论文太短致使评委间产生分歧，最终获奖说明了科学发现主要在于其价值而非论文长短。教学效果取决于任课教师的水平，也与任课教师的严格要求密切相关［2］。本课程结合最新进展，涵盖动态与前沿知识。介绍国内外最新研究成果及历年与生物化学发展相关的诺贝尔奖成果，适度地超越教材，查找教材以外的重大事件等必要教学资源并合理组织教学。比如我校老师研究的命运分子cNumb在原肠期胚胎中的表达情况及其基因和编码蛋白的基本生物学特征，就是利用原位杂交技术检测cNumb基因在原肠期鸡胚中的表达情况，同时应用生物学软件和在线平台对cNumb基因及其编码蛋白进行生物信息学分析［3］。以及碘－淀粉法、Bernfeld法和ESP－G7速率法3种方法检测酸刺激前后唾液淀粉酶(SAA)活性及其活性比值的差异［4］，结合实验课题让学生对酶的特性有更好的理解。组织学生对研究热点进行查找资料，了解基础点，分组讨论，解决教师预先给出的问题，或者让学生自己发现问题，通过讨论甚至争论，学会分析问题并最终解决问题。鼓励学生参加本科、研究生校内外的学术活动，扩大知识面，开阔视野。

2重复重点内容，引入PBL教学促进师生互动

生物化学分为三部分内容，第一部分主要讲述各种生物分子的结构、功能以及相互作用，包括蛋白质、核酸、糖复合物、酶、生物膜、真核生物基因组及线粒体基因组等;第二部分讲述分子生物学部分，如基因信息的传递、基因工程的四大要素及实施要点、基因相关技术;第三部分讲述细胞信号转导技术原理及应用等。对于生物化学内容繁多的特点，我们对于重难点内容要重复教学，在同学脑中达到耳熟能详，举一反三，而基础知识点到为止。为了达到这样的效果，需要改变传统课堂填鸭式教学的呆板模式，老师的角色要发生变化，从直接教给学生知识的“灌输式”到教给学生如何学习的“自我学习式”，让学生主动吸收知识、能独立思考、分析问题。PBL(problem-basedlearning)教学模式即通过“提出问题建立假设自学解疑论证假设”的逻辑过程来让学生主动获取知识，学生为主体、教师为导向的小组讨论式教学法，主要培养学生以解决问题为核心的发散性思维和主动学习意识，进而达到提高学生灵活运用知识的能力的目的［5］。通过互动式课堂教学充分利用学生的好奇心理，在对问题的好奇与求知欲中，增加学生对生物化学的兴趣，在此过程中，学生由被动旁观者变为主动参与者。如设计一些关注点引发学生参与互动，如烫发的生化基础是什么?磺胺类药物的治病机理是由于酶的抑制作用吗?课堂上运用PBL教学法，可以设置专题讲座，把学生分为几个小组，给出一个主题，每组成员分工合作，任务明确，每个人都是责任人。老师通过对每一环节的设定让每个学生都参与其中，减少了“南郭先生”和浑水摸鱼情况的发生。

3重点章节小结，设计思维导图

糖代谢设定为动态部分的重点;酶促反应动力学中Km值和Vmax的计算与应用、生物氧化(生物能学)、物质代谢的相互联系和调控机制等设定为难点。每章重难点都组织学生自己小结，老师评定和总结，帮助学生建立完整的知识框架系统。生物化学众多的动态反应记忆比较困难，如6－磷酸葡萄糖、ATP、乙酰CoA、NADH+H+、NAD-PH+H+等物质的来源和去路，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、三羧酸循环、脂肪酸的β-氧化、半保留复制、不对称转录。老师课堂上可以通过引导学生设计思维导图，先把总的章节框架勾画出来，再补充具体内容，引领学生的思维，整理归纳，联系整体，通过Flas或板书直观表示。老师应当尽量在每次课、每一章，乃至整学期内容都绘制出相应的思维导图，以突出教学的重点、难点，理清知识脉络，帮助学生有效地回顾和复习。可以课前预习让学生设计学习内容的思维导图，小结也可以用课堂考试形式，让学生自己绘出内容图，或者布置课后作业让学生自己选择动态反应，如三羧酸循环制作Flas，并进行课堂展示，考查学生归纳记忆、理解掌握知识的能力。每章都进行小结，但每一部分的小结书写的思路、侧重点各不同，单元小结和课程小结在知识点的把握及知识体系的梳理及运用也有所不同，能较全面、客观、公正反映学生的学习态度及综合素质和创新能力。部分学生平时不认真学习，习惯于期末突击应付考试，而小结模式可以较好预防这种现象的发生。

4虚拟实验课堂的设计与实践

所谓“自主设计式教学”，就是以自主设计为主的教学。具体说它是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供自由探究、讨论、研究问题的一种教学形式。生物化学探究式虚拟实验课堂教学的思路是以生物化学经典实验为主线进行发散性拓展，根据课程理论内容，给出学生一些和实际生活相关的小课题，由学生自主学习、小组研讨及班级交流等方式，培养学生的自主学习能力、创新能力、文献阅读能力、交流能力和团队合作精神。在教师层面，教师根据实验内容，引导设计虚拟实验题目，指导学生研读文献、制作实验流程并进行全班交流。在学生层面，学生根据兴趣选择实验专题，自由组合成学习小组，在充分研读文献的基础上，进行小组讨论，制作PPT。允许学生自己组织课题小组、自主设计小课题，教师只作方向指导，给予一定经费支持。学生设计实验流程，并给出具体实施过程，并在全班进行演讲、答疑和讨论［6］。自主设计实验课堂，能够提高学生学习能力、实践能力、创新能力及一定的科学研究能力，有利于创新型人才的培养，可以改变传统的实验教学在学生能力培养方面只强调共性的发展而忽视个性发展的情况。通过设计虚拟实验课堂，学生对实验设计及原理有了更深刻的理解，养成独立思考的习惯，首先对自己设计的实验课堂进行展示，进而走进实验室，从试剂配置到实验操作，从设计实验到进行具体实践的过程，从理论到实践，从各方面使自身得到锻炼。老师在其中进行一些必要的指导，允许学生出现一定的错误，让他们在实践中成长更快。我们将生物化学实验探究式教学按照预设计、设计阶段、具体化、实验阶段、竞赛阶段等五个阶段进行实施。①预设计:在任课老师理论课后，可以给出相应的与课堂内容有关的思路或者题目，让学生课后思考。②设计:通过网络图书馆等辅助查找资料，然后让学生设计实验，给出具体思路和实施过程。③具体化:通过设计虚拟实验课堂，让学生对实验设计及原理有更深刻的理解，使其养成独立思考的习惯、并对自己设计的实验课堂进行展示。④实验阶段:虚拟课堂结束后，部分学生的课题经过导师指导可以继续深入，让学生进入实验室进行实施，体会到自主学习的乐趣。⑤竞赛阶段:以此为依托组织一个专业的班级间进行比赛，乃至扩展到全校及其他学校进行，提高积极性，并给予奖励。这期间教师需要引导、鼓励同学申报省级乃至全国的创新项目实验，不但参加课题研究，还要挖掘学生潜能，让他们把实验结果整理成论文。我校生物化学系已获得部分成果。目前已有多人次获得挑战杯立项，以及国家及省级大学生创新创业项目，并顺利完成本科毕业论文，还有部分学生的实验正在进行中。在广东省大学生挑战杯比赛中，其中由多名学生共同完成的“近海红树林环境抗肿瘤细菌的筛选和鉴定”获得广东省大学生挑战杯二等奖。由系老师指导同学的“一种快速、低成本的叶酸代谢障碍遗传检测方法的建立”以及“药物代谢酶CYP2C19两个主要突变等位基因联合分型方法的建立”等课题获得国家级、省级大学生创新创业训练计划项目。由学生撰写的论文“一株抗肿瘤活性的红树林细菌的筛选及鉴定”在《河南科技大学自然科学学报》发表。这些实践活动培养了学生的创新意识及团队精神，促进其综合实验设计、分析能力的提高，使大学生动手能力和实践技能得以提升。

5多元化考核

“一考定终身”的评价模式忽视平时学习的考核和能力的培养，既不能准确反映教学质量和效果，也无法测试学生真实的学习能力，更抹杀了学生主动的学习精神和创造能力［7］。适当的考核机制不仅可以科学地检验教学效果，同时也能强化学生的学习动机。课程考核不应只注重期末考试，而是应贯穿学习全过程。考核内容应充分体现所学知识和技能及运用这些知识和技能的能力，更重要的是考核分析问题、解决问题的能力和实事求是的科学态度。因此我们将生物化学课程的考核分为平时成绩、章节小结、实验考查和期末考试四部分，从上课出勤态度、课程预习情况、课程小结成绩、课堂发言、任务完成表现、实验动手、创新能力多方面进行考查，最后给出每个学生的综合评价成绩。

参考文献:

［1］潘虹，吕红，吴立连．一般本科医学院校PBL教学模式的思考

［J］．中国高等医学教育，2009，(5):105－106．

［2］李月英，胡海涛，王唯析，等．加强综合管理提高留学生教学质量［J］．西北医学教育，2005，13(6):681．

［3］顾取良，陈佳园，王广，等．命运分子cNumb在原肠期胚胎的表达及其生物信息学分析［J］．广东药学院学报，2015，31(3):383－387．

［4］杨泽民，林静，杨小蓉，等．3种方法对酸刺激前后唾液淀粉酶活性及其活性比值检测的影响［J］．国际检验医学杂志，2015，36(11):1488－1490．

［5］黄亚玲，郑孝清，金润铭，等．PBL教学模式探索［J］．医学与社会，2005，18(6):56－57．

［6］杨志伟，张玮玮，陈志玲，等．生物化学探究式教学的设计和实施［J］．生命的化学，2013，33(1):105－108．

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[关键词]计算机 材料科学 虚拟课题 教改方案

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0159-02一、引言

在当今社会中，计算机在社会发展中显示了其强有力的推动作用。随着计算机技术的不断发展壮大，计算机在材料科学中的应用也越发普遍和显著，如信息检索、数据分析和图像处理、计算模拟、材料组分和结构分析等等。对大学高等教育而言，开设计算机在材料科学中的应用课程是为了让学生初步掌握计算机在材料科学应用中的方法、步骤和应用领域等，从而促进专业课的学习。

结合我校高分子材料与工程专业的特点以及毕业生需进行的毕业设计环节，在高分子材料科学的学习研究过程中需要涉及多种软件的应用，最基本的包括文献检索、实验方案的设计、数据分析、图形处理等等，而这些都离不开计算机技术。在书本式教育和多媒体PPT教育为基础的理论教学模式下，教学效果并不是十分理想。在往届的教学质量反馈中，多数学生反映单纯的理论教学形式枯燥、效果不良，一旦涉及实际应用往往束手无策，其原因是众多软件的学了需要了解基本的理论知识外，更重要的是要反复的上机练习以熟悉各种软件的操作，形成更为扎实的操作意识，而很多学生做不到这一点。因而如何更好的让学生理解、吸收、掌握众多软件的基本操作并活用到今后的学习、科研或工作中，这是大学教育所要思考的地方。

教育部颁布的新课程标准明确提出了“提高科学素养，在课堂中开展探索性学习的理念，提倡通过探索式教学，培养学生的自主科学探索能力，加强学生对科学本质的认识”。

二、教学方案的设计

（一）教学方法设计

为提高教学效果，在计算机在材料科学中的应用这门课程中，首先将课堂搬到备有多媒体设备的机房。多媒体技术具有良好的直观性、形象性和趣味性等特点，是教学的一大帮手，能进一步将课堂内容的理论教学与实际操作同步进行，更好的让学生学习、吸收课程内容。在课程设计中，引入虚拟课题作为教学方案，将多种软件的使用和课题的研究思路结合起来，以课题研究思路为教学的基本大纲路线，按步骤在各个环节中引入所需的常用软件，从而将计算机作为理论教学和实际应用的缓冲结合点，通过虚拟课题的方法将学生在课堂所学的理论知识融会贯通，为实际课题研究以及论文写作奠定基础。

（二）教学内容设计

课程规划上主要以虚拟课题的相关文献为案例，通过探讨课题的研究思路和方法，研究过程中所需要处理的问题等，循序渐进，逐渐介绍文献检索、实验设计（chemical office）、数据分析（IR，NMR）、图形处理（Origin，Adobe Photoshop）等等，为毕业论文的展开做铺垫。教学内容具体如下：

1.首先确立学生所感兴趣的研究方向或课题，并以此对学生进行简单的分组，以方便后期进行更多的教学互动。在此过程中向学生介绍常见搜索引擎，如Google，Yahoo，百度等，这些常用搜索引擎可以较为方便的提供一定的信息。而常用数据库，如中国知网（CNKI），万方数据库，ScienceDirect，RSC，ACS，Wiley-Blackwell等，借助简单的检索字段，包括Any Field（全文）、Title（篇名）、Abstract（文摘）、Author's Name（作者姓名）、Journal Title（期刊名称）等可以检索到相关研究论文文献，让学生带着自身目的去学习、掌握、运用诸多数据库进行文献检索。

2.当课题资料的收集结束之后，设想课题如何进行，设计一定的实验方案。该过程中利用chemical office是较为普遍的一款应用软件、可以满足各种分子结构的设计、反应方程式的设计、基本示意图的设计以及核磁结构的模拟分析。具体教学内容以虚拟课题中的文献相关图谱为案例，通过对文献图谱的剖析，让教学更为直观，同时上机模拟作图，加深印象和增强操作熟练度，并且鼓励设计新的设计路线，如反应合成路线、实验基本示意图等。

3.随着课题探讨的深入，课堂内容会不断涉及结构分析表征，如IR，NMR等。在此，IR，NMR软件的常规使用与分析，包括常见结构的特征峰和化学位移、峰值面积的积分比较等等都将成为基本的教学内容，让学生尽可能的认识到在材料科学研究中结构分析的重要性。

4.在众多的数据处理中，Origin由于功能强大，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。因此教学中需要重点介绍Origin在数据处理中的应用。着重介绍各种图谱，包括数据的调整、排序、计算，统计和曲线拟合，以及直线图、散点图、饼图、柱状图、三维图表的绘制。以虚拟课题中出现的文献案例为教学案例，循序渐进，让学生由简入难，由粗到细。

5.随着文献的阅读和自我作图的实践，学生会发现优秀文献中的图谱总是让人赏心悦目。教学中通过与优秀文献中图片处理效果的对比，逐渐提高学生对数据处理的要求。Adobe Photoshop简称PS，使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。因而学会将PS的图片处理功能运用到材料科学研究领域中则会使图片效果大大提升，做到科学严谨又不失观赏性。

6.当有了出色的研究成果之后，需要的便是如何更好的呈现自身的工作。为此，如何运用PPT技术制作一份精美的论文报告是展现成果的关键。鉴于计算机课程的普遍性，相信学生对简单的PPT制作并不陌生，因而课程内容中转为更高层次的PPT技术讲解，包括论文报告型PPT的一般逻辑思路、PPT中的图形制作、模板的设计、PPT的美化等等，让学生能体会到PPT制作对论文结果报告的重要性，提高学生在PPT的制作上的布局和美化意识，为毕业设计环节的PPT制作提前做准备。

（三）实验内容设计

针对常用化学软件学习的实践性、应用性较强的特点，我们将理论教学和实际上机操作设计成同步进行。而同步进行的教学模式能让学生加深课堂印象，也更有利于学生及时发现自身在软件操作应用上的盲区，因而能更好的将知识讲解和动手操作相结合，起到以点带面、强化应用的作用。如在讲解chemical office作图时，首先可以让学生学习模仿，而后鼓励学生自行设计，更深一步的让学生去体验挖掘chemical office中的作图技巧。

三、教学方案特色

通过虚拟课题的引入，使得本文所提出的教学方案的特色在于：1.课程内容的确立有学生的参与，虚拟课题的选定由学生自主分组确定，逐渐让学生主导课堂，教师则成为摆渡护航的角色；2.教学内容符合学生所需，为毕业设环节做铺垫，课题内容设计上更有针对性；3.教学过程中时时刻刻充满师生的互动，学生在自我的求知欲望下能更好的投入课程学习中，从而营造更好的教学氛围，以便获得更优的教学成果。

四、小结

本文结合自身专业特色，提出了基于虚拟课题的教学方案，目的在于让教学更好的触及学生所需要和学生所感兴趣的领域，从而提高学生学习的兴趣、专注度，同时将理论多媒体教学与实际上机操作同步进行，进一步提高课程教学的直观性和趣味性，以期获得更好的教学成果。总的来说，改善计算机在材料科学的应用课程的教学是一个系统的工程，对于高分子材料专业的学生来说，如何将计算机知识和高分子专业知识，以及自身所需有机地结合起来具有更加重要的意义。只有将三者有机结合，才能使学校教育真正满足学生的需求，让老师教得舒心，学生学得开心。再者，除去教学内容的不断改善之外，教师对教学的投入度，对学生的关爱度也是教学成功的一个重大因素所在，因而不论是教学内容还是教学态度都将是我们应改善的地方。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 胡，杨明波.计算机在材料科学中应用课程教学设计[J].铸造技术，2007（7）：991-993.

[2] 韩强，李涛，赵鸣，等.《计算机在材料科学中的应用》课程改革探讨[J].内蒙古教育，2011：20-21.

[3] 窦立岩，汪丽梅.《高分子材料计算机应用基础》课程改革和探索[J].科技信息，2011（23）：34-35.

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一课堂教学学时有限，不利于知识的拓展与掌握

1实验课程学时有限，基本操作掌握困难

“药物合成反应”课程由于课时压缩等原因，是只有3个学分的一门课程，其中，平均30%的学时用于实验教学，因此只有16学时的实验学时，使得任课教师在安排实验时，为了尽可能的多给学生创造动手机会，让学生接触更多的操作，只能安排3个比较系统的实验，尽量使这3个实验能包涵尽可能多的对药物合成来说是必须的单元操作，如：蒸馏、回流、萃取、过滤，结晶等等。但是由于实验课时有限，这些单元操作的注意事项和细节，教师没有时间一一讲授，因此需要学生在实验课前做好预习工作，并要求在课后能有机会进一步巩固。

2多媒体教学，学生忽略记笔记

目前，高等教育的人才培养质量越来越受到社会的广泛关注，高校教师们也在不断学习先进的教学理念、教学思想，希望能在教学活动中，充分调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，拓宽学生思维等。因此在当今高校课堂教学中，多媒体的应用越来越广泛，教学讲义采用ppt，实验操作采用影音资料，另外，网络资源、flas等等普遍被用于课堂教学，这些高科技产品使现今的课堂气氛不一样了，学生也能更直观更轻松的了解相关的知识点。但是，这些新的教学手段也有其不足之处，就是上课很轻松，但复习很困难。因为这些多媒体手段的应用学生容易理解，但短时间内很难掌握并牢记，而当学生同时接受视觉上、听觉上的冲击时，往往忽略了做笔记，或是注解，课后复习时就缺乏有效的资源和依据。

3立体化学知识要求较强的空间想象能力，难以掌握

“药物合成反应”课程详细讲解了各种药物在合成时涉及的各类反应，其中相当一部分是手性药物，另外，即使是没有手性的原料在进行反应时也很有可能内涉及立体化学的知识，因此，这要求学生具有一定的空间想象能力。为了使学生更好的掌握这些立体化学反应，便于学生掌握，教师往往采用flas为手段，用于描述反应的整个过程。这些动画学生咋一看固然有趣易懂，但离真正的掌握甚至要能举一反三，这在有限的课堂教学靠放一两遍动画是做不到的。

4重视课程知识点讲解，缺乏基本技能的传授

作为工科学生，创新思维的培养和动手能力的提高至关重要，对于生物工程、制药工程这两个专业的学生，化学知识是这两个专业的基础课程，而“药物合成反应”课程就是一门以有机化学为基础的专业课，其中涉及了数百个化学方程式，而对于如今这个计算机已经相当普及的年代，无论是学生要撰写毕业论文也好，还是毕业后从事相关的专业岗位，撰写论文、报告等等都需要他们能掌握方程式、结构式绘画的专业软件。另外，学生要更全面地掌握本专业的知识，除了学好课本中的内容以外，还应多看国内外本专业的研究论文、参考文献等，因此如何查阅文献也是工科学生必须掌握的一门技术。

5大学教学的特殊模式，缺乏师生交流平台

刚进大学校门的一年级学生，往往不适应大学的教学方式，因为在大学里，教室不固定了，一门课程一星期只上1～2次课，教师或是班主任更是很少有机会能见面。许多教师也反映，与学生接触的机会很少，虽然教师们很希望能有机会与学生交流，也做了很多努力，比如上课早些去教室，留下办公室地址、电话方便学生联系，组织召开学生座谈会……但是老师们却发现效果不明星，学生很少来答疑，座谈会上也不愿说心里话。而如今网络这个虚拟的世界却可以提供一个可以让人放下戒备的绝佳场所，比如：QQ群，博客，论坛等等，学生可以根据自己的情况选择实名或是匿名，可以敞开心扉大胆地向老师提出自己心里的想法、意见和建议，这对于提高教师教学水平，加强师生交流，提升师生之间的感情是十分有利的，甚至可以缓解师生矛盾，增进相互理解。

上述情况，导致两个专业的学生纷纷反映“药物合成反应”课程难学难掌握，许多学生知道这门课程的重要性，迫切希望能掌握它，却苦于没有好的学习方法。因此，授课教师对“药物合成反应”网络课程进行了设计和建设，搭建了一个虚拟平台，使之作为“药物合成反应”课堂教学的延伸，在时间上、空间上拓展学生的学习机会，达到“教与学”双赢的目的。

二网络课程栏目设计

根据“药物合成反应”的教学要求，同时考虑到该课程教与学方面存在的问题，在设计其网络课程时包含了以下栏目：欢迎页面，通知，课程简介，教学大纲，教师简介，授课教案，教学讲义，演示实验，作业，参考书目，课程辅助工具，讨论版。具体为：

欢迎页面：包括课程首页、课程导航和课程首语。

课程通知：用于本课程日常运行过程中的各项事务性工作的公告和通知，如：上课地点，实验室地点，预习、复习范围，作业上交时间，考试时间地点等。

课程简介：总体介绍本课程的教学目标、讲授范围、课程对象、应用范围、学习基础与方法以及教学指导。

教学大纲：分层次介绍本课程中每一章节要求学生了解、熟悉、掌握的不同知识点。

教师队伍：主要介绍教学团队的整体情况，课程负责人、主讲教师的基本情况、专业方向，提供教师的个人信息、联系方式，以便学生遇到学习问题时能及时联系。

授课教案：电子教案是按照教学大纲要求编写的，包括本课程每一节课时教师讲授的教学目的、要求、课堂教学内容、学时数分配和教学方法等，为学生提供了明确的学习目标和必要的自学建议与指导。

授课讲义：包括本课程所有教师上课时采用的多媒体课件，该课件是采用Powerpoint软件编写的，内容紧扣教学大纲和教学教案要求，突出重点和难点，学生可以在线点击阅读，也提供下载复习。特别是针对“药物合成反应”课程特点，将抽象和难以理解的反应机理等采用Flash软件制作成动画的形式，有利于加强学生对反应过程的理解和对立体化学的空间想象力，非常适合学生复习掌握。

演示实验：将本课程涉及的但学生没有机会操作的一些单元操作制作成视频作为演示实验，将药物合成系统实验或是工业大规模生产的情况以虚拟实验的形式进行模拟，以便学生有直观的印象更容易掌握有关实验操作和注意事项。

课程作业：主要针对课程教学过程中存在的重点、难点及教学特点进行构建，布置在网络上并支持学生在线上交和提问，内容包括预习、复习内容、练习题、模拟卷等。以上内容学生均可下载到个人电脑，随时随地进行学习。

参考书目：列出与本课程相关的书目，促使学生多多借阅以便更系统地掌握课程内容。

课程辅助工具：向学生提供课程学习过程中需要用到的一些学习工具，如：文献阅读、播放Flash、播放演示实验、画结构图的软件等等；

讨论版：用于学生和教师之间、学生与学生之间的在线交流、沟通和对话，是实现师生互动的最重要的栏目。此栏目包括教学专题论坛、问题在线答疑、学习难点分析、学习方法交流等。学生在这里可以匿名或实名发帖，互相之间交流学习心得，也可以向任课老师提出问题、进行咨询，更可以提出对教师在本课程讲授方面的意见和建议等，要求任课老师定期上线回复学生问题。

除此之外，该平台还可实现和学院生物与制药工程实验示范中心的实验教学与实验室管理信息平台的超链接，通过此平台，学生可申请参与教师科研，也可为自行设计的实验寻求指导老师，有利于培养学生的科研思维和动手能力。

总之，网络课程的建设，弥补了由于课堂教学学时有限等引起的种种问题，打破了时间和空间的限制，使学生能在更轻松、更自由的环境下学习，更能吸引他们的视线，极大地激发了学生学习的兴趣。学生在主动参与网络课程学习的同时，在网络虚拟技术、人文熏陶和文化氛围等方面的培养也得到了更好的提高。

参考文献

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[2]徐肖邢，翟春，尹凡，等.“仪器分析”网络课程的建设及实践应用[J].中国电力教育，2011，14：96-97.

[3]马清，李丽蓉.基于BlackBoard平台的高职网络课程设计与实践[J].科技信息，2011，9（1）：17-18.

[4]刘建军，孔令艳.网络课程建设是高职课程改革的重要环节[J].辽宁高职学报，2011，13（3）：65-66.

[5]李哲，白静.网络课程设计的组织模型与发展方向[J].北京广播电视大学学报，2011，1：21-25.

[6]刘名卓，刘名海.网络课程可用性质量的衡量与评估[J].中国远程教育，2011，4：27-31.

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[关键词]游戏性；游戏性元素；系统动力学；虚拟实验

[中图分类号]G40-057　[文献标识码]A　[论文编号]1009－8097(2012)05－0116-05引言

电脑游戏与网络游戏的不断发展并被应用于企业、教育、军事、科学以及医学领域。目前的虚拟实验无论是设计方面还是开发方面，大多数都只是将实验器材迁移至计算机中来实现，单纯地追求实验的仿真，而不是从学习者的角度考虑其学习效果。建构主义学习理论指出：“清境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素，一个自由而充满趣味性的虚拟环境对学习者的学习效果有着至关重要的影响，而游戏性虚拟实验的构建则是实现这一效果的一个有效途径。游戏性元素的融入对于学习者学习环境的改善以及知识建构、深层次理解都起着促进的作用，并且吸引着学习者愉悦地解决问题。由此可见，游戏性元素的注入需要运用游戏策划、设计方法和实现的技术的结合来表现一个完整实验环境的设计，这并不是简单的添加，构建模型可以把复杂的问题清晰的表达出来，使理论的各组成部分可视化并得到检验。利用模型构建的方法不仅帮助学习者理解形成问题的影响因素之间复杂的相互关系，还给指导者提供了评估学生们理解问题的外在表征。系统动力学建模工具Stella软件具备强大的建模环境和简便的操作方法，以此技术建模可以清晰的揭示出游戏性与虚拟实验二者之间的融合，为虚拟实验设计研究提供一种新的方法。一　相关理论

1　游戏性的内涵

“游戏性”来源于英文“Gameplay”，在中文中，“游戏性”可以被笼统地理解为“游戏的核心性质”；但在英文中，“游戏性”(Gameplay)可以指“游戏的具体操作方法”和“游戏的抽象趣味整体”等双重含义。游戏性并不等同于“游戏的性质”，游戏具有极为多样的属性，游戏性就是当排除画面、声音、剧情等因素的刺激所带给玩家的乐趣。游戏性元素包括沉浸、情节、扮演、竞争、任务、动作、益智、成长、管理、创造、探索以及群聚元素，然而虚拟实验的宗旨是教学，它不同于游戏的宗旨，因此在引入这些游戏性元素时，必然有所删减。融入游戏性元素的根本目的在于增强和提高学习者操作、探索和挖掘的乐趣以及研究和练习的乐趣。

在游戏性虚拟实验中各游戏性元素的概念内涵包括以下八个方面的内容：①沉浸元素，通过物理方式或者想象进入到一个与通常环境不同的场景。②情节元素，按照因果逻辑或意义逻辑组织起来的一系列事件。③扮演元素，有意识地假扮某一特定角色，并从该角色的处境和场合出发，进行思考、表达和活动的方式。④任务元素，某个需要被完成的既定目标。⑤动作元素，实时付出行动的身体运动。⑥成长元素，成长是指由低级或简单形态向较高级或复杂形态发展，或者在数量、价值或力量上的增长。在角色扮演游戏中多表现为升级和装备提升。⑦管理元素，管理元素包含两个层面的意义：第一是促进游戏者的管理性思维的发展，鼓励游戏者运用策略和部署来游戏；第二是将游戏者处于一种较高的管理位置，让游戏者体验拥有权势和掌控大局的乐趣。⑧群聚元素，“把两个及其以上的玩家聚集在一起的状态就是群聚的形式”。

2　游戏性虚拟实验的特点

在游戏业初见端倪的欧美自上世纪80年代初，最早全面论述游戏动机的学者是Malone，通过对已有游戏的一系列的观察，对大量玩家访谈，Malone(1980年)总结出三个主要的让视频游戏使人更快乐的因素：挑战、幻想和好奇。在2002年，Garris等人认为：幻想、规则、目的、感官刺激、挑战、神秘和控制是游戏的六个动机特征组件。Asgari与Kaufman(2004年)在前人研究的基础上，认为游戏的动机组件是：交互、竞争、控制、幻想、好奇、挑战与反馈。

游戏既有行为层面的游戏，也有心理层面的游戏。将游戏的内在品质融入虚拟实验中来，更能提高和丰富学习者的学习兴趣和学习效率，有更广泛的意义。游戏性虚拟实验设计应着重从学习者的心理层面和行为层面两个方面考虑：

(1)心理层面包括愉悦性和自由性，解决这一层面的问题，可以考虑将游戏中沉浸元素、情节元素、任务元素加入到虚拟实验的设计中来，以解决这一层面学习者学习的愉悦性和自由性等问题。

(2)行为层面包括规则性、表演性、体验性和对话性。在行为层面中，将管理、扮演、动作元素加入游戏性虚拟实验的设计中，解决学习者行为层面的需求。游戏性虚拟实验的开发要以学习者为主导，其目的是提高和优化学习者学习的学习兴趣和学习效率，促进学生对实验中的理论知识的深入理解，锻炼学生主动探索和学习的能力。

总之，游戏性虚拟实验不是虚拟实验与游戏的简单融合，需要虚拟实验开发与设计人员接纳游戏的本质理念与相关元素，掌握虚拟实验的技术开发工具，发挥自身的实践智慧，运用游戏策划和设计的方法与技术表达虚拟实验设计，然后，让学习者主动投入到学习活动中，在参与“游戏”的过程中完成学习。二　游戏性虚拟实验系统动力学的模型结构

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【关键词】 高职; 会计电算化专业; 人才培养模式

针对高职会计类专业学生不同程度地存在着学历证书与职业证书培养“两张皮”、实践能力和综合素养欠缺的现象,山东商业职业技术学院于2004年开始研究和实践“课证深度融合、四环双轨递进”工学结合人才培养模式,取得了显著的成效。

一、“课证深度融合、四环双轨递进”人才培养模式的内涵

“课证深度融合”是指把会计人员国家职业标准所对应的知识、技能和素质要求贯穿于会计电算化专业核心课程中,系统地形成基于会计核算与财务管理工作过程的课证融合课程体系,将职业证书考试大纲与专业教学大纲相衔接,做到课程与工作过程融合,课程与职业证书融合,实现教学与职业能力要求“零距离”。

“四环双轨递进”是指建立系统化的实践教学体系,通过“基础技能实训岗位虚拟实训会计综合实训企业顶岗实习(含毕业论文)”四个主要实践教学环节,采取会计手工处理能力训练和计算机网络环境下信息化处理能力训练“双轨”并行方式,“递进”式全面提高学生综合职业能力。

二、“课证深度融合、四环双轨递进”人才培养模式实施框架

(一)创建工作过程系统化的课程体系

通过多次深入企业调研,召开实践专家研讨会,根据会计核算与财务管理岗位群的工作过程进行工作任务分析,明确了各工作过程中典型工作任务,并明确了完成这些工作任务需具备的职业素质和职业能力,形成了会计职业岗位群工作任务分析表。根据能力复杂程度整合典型工作任务形成综合能力领域(行动领域),根据认知及职业成长规律递进重构行动领域转换为学习领域课程,整个课程体系由基础学习领域、专业学习领域、拓展学习领域和综合素质培养四部分组成。专业学习领域采用行动导向教学模式,理论与实践教学一体化,如图1。

(二)课程教学内容与会计职业证书深度融合,职业证书计入学分

会计电算化专业通过相关专业课程学习应同时取得珠算证书、会计从业资格证书、助理会计师证书、会计电算化证书等职业资格证书,并通过校内外实践取得学校和企业共同颁发的会计岗位技能鉴定证书、企业工作经历证书,学生通过努力可拓展取得会计师证书、注册会计师证书、信息化工程师证书。职业证书计入学分,实现与相关课程学分互认,如图2。

(三)建立系统化的实践教学体系和实践教学平台,手工与计算机模拟双轨并行,改进毕业论文撰写方式

构建了“基础技能实训岗位虚拟实训会计综合实训企业顶岗实习(含毕业论文)”系统化的实践教学体系,搭建了与实践教学方式相适应的实践教学平台,模拟企业内外部职业环境分岗位角色进行混岗、轮岗实训。在实践组织方式上采取手工和计算机模拟双轨并行的方式,强化实践能力、学习能力、沟通协调能力和创新能力培养。

改进毕业论文撰写方式,将毕业论文融入校外顶岗实习过程中。论文分“企业简介、实习岗位流程、存在的问题、改进办法”四部分,有效地改进了毕业论文质量不高、抄袭现象严重的问题。由专业教师担任毕业班班主任,将企业顶岗实习、毕业论文、就业指导和班主任工作完全结合起来,实行一条线包干管理,教导合一,责任明确,便于学生实习就业,如图3。

(四)将齐鲁文化和鲁商精神渗透到学生综合素质培养的全过程

构建一个计划,优化两个环境,连续三年不断线,建设四个平台,形成以齐鲁文化为底蕴的职业素质教育体系,强化学生综合素质的培养,如图4。

三、实施效果

“课证深度融合、四环双轨递进”人才培养模式已在我校会计电算化及相关专业4 000多名学生中实施,学生满意度和就业能力明显增强,近四年毕业生双证书率达99%,毕业生初次就业率高达99%以上,每届毕业生都被山东银座和建设银行等企事业单位提前一年预订300多人,专业招生报到率高达170%以上,录取最低分数达济南市本科三批线,学生在全国大赛中屡获佳绩。

我校会计电算化专业也取得了系列化成果,先后被确定为山东省教学改革试点专业、国家示范院校中央财政重点建设专业、山东省品牌专业。该专业有2门课程被评为国家精品课程,3门课程被评为山东省精品课程,主编国家“十一五”规划教材3部,主编国家精品教材1部,获山东省教学成果奖1项。

【参考文献】

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关键词:环境工程;虚拟仿真;平台建设

为加快提高本科教育质量，2019年底教育部办公厅公布了2019年度国家级和省级一流本科专业建设点名单，认定首批4054个国家级一流本科专业建设点和6210个省级一流本科专业建设点［1］。作为进入榜单的省级一流环境工程专业建设点，需要进一步加强专业建设，持续提升本专业内涵和建设水平，发挥一流专业的示范领跑作用，培养本专业一流人才，为学校“双一流”建设奠定坚实基础。

1虚拟仿真实验平台建设意义

国家《教育信息化十年发展规划(2011—2020)年》提出深入推进信息技术与高等教育实验的深度融合，将实验信息化作为高等教育系统性变革的内生变量［2］，以高质量实验助推高等教育质量变轨超车，对培养高素质人才，建设高等教育强国，具有十分重要的意义［3］。虚拟仿真实验平台依托虚拟现实和人机交互等技术，使学生在虚拟场景中开展实验和实践［4］。虚拟仿真实验中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的功能，在涉及高危或极端的环境、不可逆的操作，高消耗、高成本、大型训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目［5］。虚拟仿真实验中心建设应充分体现虚实结合、能实不虚的原则［6］。

2建设思路

以环境工程省一流专业建设为契机，武汉工商学院环境与生物工程虚拟仿真实验中心以开源共享、在线学习的信息化方式推进我校化学和污水处理类改革，以实验、开放的思想推动化学和污水处理类教育更新;充分利用新媒体技术和互联网平台，创建开放共享平台，回应全媒体大数据时代对于“终身学习”的需求［8］。虚拟仿真实验平台建设以学生为中心，平台全天候开放，以线上线下交互学习的模式，将化学和污水处理类相关理论课、实验课、课程设计和污水处理厂生产实习等环节，与仿真实验互通交叉进行。在传统课堂中，学生学习的知识理论性强，理解扁平化，通过在直观、可视的虚拟仿真实验项目中实施设计实践、构思实现、运行操作、问题解决过程，增加学习的趣味性，学生对理论知识的感性认识不断增强，对设计理念的掌握运用逐步熟练，对知识结构的建立形成持续完善，实现对专业知识体系理解的“理性—感性—理性”螺旋提升，强化学生的问题分析解决能力、综合设计能力、实践创新能力。

3建设措施

3．1开发与利用实验资源

依托虚拟仿真技术研发公司提供的虚拟仿真产品及相关技术支持，项目用于学校虚拟仿真实验，并持续开发拓展项目内容及功能;充分发挥工程技术企业和信息技术企业在虚拟仿真实验项目中的积极作用，创新才人培养模式，强化大学生综合能力训练，培养适合创新性国家建设的应用型创新人才。湖北君集水处理公司是学校合作企业，为实验项目提供了大量的专业实验设备、技术支持和经费支持。持续开发独立自主知识产权《污水处理工艺虚拟仿真实验》软件作为课程推进的新动力。虚拟仿真实验平台建设涵盖四个模块:化学水质检测仿真实验室(含COD、BOD、总磷、总氮和污泥的仿真实验，包含演示，可用于预习，见图1)，污水处理厂3D仿真培训(可用于学生认知仿真实习或企业入职培训，见图2)，污水处理工艺设计(见图3)和仿真污水处理厂运行(见图4)。每个模块化单元有其参数设置和设计计算等。

3．2建设化学和污水处理虚拟仿真实验网络共享平台

3．2．1建设门户网站实现网络共享门户网站作为虚拟仿真实验网络平台数据库系统的网络入口，各模块包括首页，项目描述，项目团队，网络相关要求等，首页涵盖通知公告、相关视频、虚拟仿真平台和仿真软件展示等。通知公告便于师生及时掌握本行业相关赛事和讲座信息;相关视频有实验室安全知识讲座、科技治污、各种宣传片等;网络平台支持学生开展专业讨论、在线共享学习资料等，承担随时学习等功能［7］。污水处理仿真实验是在线开放共享的，进入实验时可以选择不同的角色，实现对用户的分级管理，主要包括专家、教师和学生，不同级别用户享有不同的使用权限，用以提高网络的安全性［8］。3．2．2实现虚拟仿真实验管理平台功能虚拟仿真实验项目构架及研发技术:通过3D仿真技术实现虚拟仿真。3D引擎在Windows平台下通过DirectX技术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧和序列帧动画制作3D动画。通过计算机图形学(实时阴影，光照贴图，凹凸贴图等)和计算几何学(碰撞检测、射线检测、刚体、流体模拟等)等实现现象仿真。通过后台模块化模型的搭建和链接实现数据仿真。开发工具采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过VisualStudio工具进行程序开发。通过SVN，MicrosoftProject等工具进行程序版本控制和项目管理。虚拟仿真管理平台的开发语言是JAVA，开发工具是Eclipse跨平台的自由集成开发环境(IDE)。服务器硬件设有专人专管，部署在实验室核心机房;制定了虚拟仿真平台维护流程要求及维护记录，安排专人与欧倍尔公司对接并将软件持续改进。虚拟仿真实验平台涵盖对实验平台的后台维护人员和各类基础信息进行初始化、数据维护和功能设置，具体包括仿真程序教师端和仿真程序管理平台，仿真程序教师端包括学员管理和考试管理，仿真程序管理平台包括运维管理和部署管理。学员管理包括设置教师和学生的基本信息，包括实验安排、实验结果存储上传与数据分析、实验操作评价、实验报告成绩、实验课程成绩管理等功能;部署管理包括资料库、实验交流、实验过程管理、和在线答疑等部分［7］。

3．3建立和完善实验与科研队伍的培养制度

着力规范和加强教职工培训管理工作，明确按照学校建设发展的需要，“统筹规划、合理安排”的基本原则，采用校内与校外、国内与国外培训相结合，形式多样、有针对性、注重实效的方式来加强培训工作，确保建立起一支高水平的实验与科研队伍。大力支持从事实验与科研队伍人员相互学习、相互促进、共同提高，研究成果和发表的相关论文及编写的实验教材与同类科研成果一样享受各种奖励。担任有实验教学课程的新教师和实验技术人员上岗前必须经过培训，过好实践教学关，熟悉实验室环境，了解掌握仪器设备性能和操作使用方法，掌握实验教学软件的运用，认真备课，撰写指导实验的教案。同时，在指导实验前必须完成预备实验，进行试讲、试做，提供讲稿、试做记录，经系、实验中心负责人组织审查确认后可进行实验教学和指导实验。

4应用情况

4．1学科竞赛

2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目交流赛(武汉)由武汉工商学院承办［9］，结合疫情防控相关要求，虚拟仿真平台模块是其中5个考试模块之一，占总成绩的10%，每个模块的设置充分考验选手设备安装能力、操作熟练程度、实验进程把握能力，以及界定、探索、解决不确定性问题的能力;2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目湖北省线上集训也采用了虚拟仿真平台，并且向参加的14所院校52名学生和10余名教练介绍和推荐了本校自主开发的虚拟仿真软件;2020年第46届世界技能大赛湖北省选拔赛水处理技术项目正式比赛中［10］，武汉工商学院学子分别取得了第一名和第二名的好成绩。

4．2实验和实践教学

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验证性实验强调证明科学事实、概念、理论的活动，通过完整的实验框架和实验过程的完成，重新验证实验结果是否达到原理所描述，目的重在使学生理解和掌握这个实验，以达到熟悉生物相关原理的目的。一般常规是通过介绍相关原理，回顾重要的概念，再介绍实验步骤分析实验结果，提出注意事项，或针对学生普遍容易出现错误的实验操作进行示范，最后引导学生科学结论验证。

验证性虚拟实验教学过程

(1)验证性虚拟实验网页组成验证性虚拟生物化学实验室的网页页面由图1所示。(2)实验例证基因体外扩增技术(PCR实验)①原理:先图示或动画PCR原理、过程和应用，并解释相关概念，包括引物、DNA聚合酶、核苷酸、模板等基本概念。②样品、材料准备:包括相关试剂、PCR仪、手套、无菌操作台、枪、枪头等，并配上相关图片。③PCR扩增:包含PCR过程、结果，用动画和图片，充分让学生了解其原理和过程。④PCR结果检测:对出现的结果分别进行分析。有单一条带是表明PCR是特异性扩增，无条带可能是什么原因，条带不单一可能是什么原因，每一结果都用不同的图片来显示给实验者，让学生在虚拟情况下就能分析实验结果。用虚拟PCR仪代替传统仪器来进行数据处理，观察和分析实验结果，结合实验图片或动画将每个步骤的过程展现给实验者，把每个步骤中容易出错的部分给标记出来，并对实验的不同结果进行分析，这样能有效地帮助学生理解问题并对错误操作有感性认识。

综合性虚拟实验教学组成

虚拟实验室也可增加综合性实验。在虚拟实验室中，尝试用已有的报道的研究资料作为综合实验的来源。将生物实验研究的学习置于探究的背景下，将综合性实验已有报道看成“问题是什么”，“用何种实验能回答这个问题”，“如何设计实验进行验证”，也就是“What?How?Why?”从而重视在探究过程中获得综合素质的提高，使科学知识能在不断的设问中得到升华。(1)综合性虚拟实验网页组成本实验室所作的综合性实验网页如图2所示。其中研究文献包括本实验的研究报告及相关文献。综合性实验还可通过让学生自由选题，设定实验方案后，利用虚拟仪器进行实验，并作出结果预测，从而来提高学生的创新和科研能力。(2)实验例证研究干旱对植物抗氧化酶的影响［6］。①写出本实验的研究背景，研究目的。首先阐明植物受不良外因影响后，会出现的各种现象。研究干旱地方植物抗旱生理生化状况，对干旱地方植被恢复奠定良好的理论基础。开展植物抗旱的生理抗(耐)性机理能为植物物种栽培提供依据。②列出实验的假设，并据此设计实验过程。植物在不良环境，会出现相应生理生化变化，测定相应气体交换参数，测定相关的抗氧化酶的活性变化。各种抗氧化酶在生物体中的作用，并分别写出相关酶的测定方法。③结果分析。对不同状态下的结果进行分析。④后续实验的进一步完善。对实验证明不完善的地方加以分析，并提出完善的方法，运用多种实验方法加以改进研究。本实验则可以在测定生理生化变化后，进一步进行基因表达的研究，检测不同条件下基因表达的变化。再将相关的文献附上［7－9］，即可让学生明白研究具体课题的一个基本步骤，为其今后的科研打下良好的实验基础。本实验室的综合性实验包括植物的抗氧化酶研究、内生菌的抗菌物质提取、多糖的抗肿瘤研究等8个实验。这些实验，通过选取不同的实验材料，采用不同的实验方法，让学生对科学研究的过程有一个深入的了解，能弥补简单的独立实验不足，对学生今后的更进一步的深造打下坚实基础，效果显著。学生普遍反映对其生物化学知识有了深入的了解，并对科研论文有了基本认识，提高了学生毕业设计的实验设计能力与实际动手能力。

虚拟实验视频

实验视频是通过现场录制，展示实验所需仪器、操作过程、实验要点。通过视频，教师进行详细讲解并作出示范，可给学生直观认识，并在视频中详细指出实验过程中易错之处，对出现的不同结果进行分析实验。大型精密仪器也可以在虚拟实验室中全面展现，诸如基因测序仪、细胞流式仪、核磁共振等。学生还可掌握生物医学中前沿实验技术如酵母双杂交技术和蛋白质双向电泳。通过虚拟的过程了解其原理、操作条件、操作过程，在无消耗的情况下可节省资源、节约时间、节省场地，并可加深实验认识，开拓视野，增强学生的动手能力。

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教师终身学习能力是指各级教师能够有意识地、不断地更新自己的知识体系和能力结构，不断地学习各种最新的教育理论和技能，并能完成知识重新建构的过程，从而保证自己在飞速发展的社会环境中具有较强的职业能力的适应性。终身学习的能力既是社会发展对教师个人的要求，也是教育变革对教师职业角色提出的要求。终生学习的能力通常应包括: 终身学习的观念、在职学习的能力、职业发展的设计与规划的能力、自我评估能力等。终身学习的过程中有很多途径和方法，既可以间断地回到学校继续学习，也可以求师访友，还可以利用数字化学习环境进行自主学习，但由于现在生活工作节奏的加快，使得有些学习方式在现实中无法实现，数字化学习环境为终身学习提供了可能，如何顺利地利用数字化学习环境开展数字化终身学习，也不是一件容易的事，学习者首先得具有在这种环境中进行终身学习的能力。本文主要探讨在数字化学习环境下终身学习能力的培养问题。

1 数字化学习环境

1.1 什么是数字化学习环境通常来讲，数字化学习环境就是包括数字化图书馆、互联网网页、各种数字化光盘和多媒体资料、网络讨论区 BBS 等在内的一种教育资源信息化的学习环境。信息技术教学应用环境的基础是多媒体计算机和网络化环境，其最基础的是数字化的信息处理。因此，所谓信息化学习环境，也就是数字化的学习环境。这种学习环境，经过数字化信息处理具有信息显示多媒体化、信息传输网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化的特征。而信息技术的核心是计算机技术、通讯技术和网络技术，所以整个数字化学习环境一般由设施、资源、平台、通讯和工具等信息处理智能化，管理人性化，现实场景虚拟化组成。在这个学习环境中，知识的表征借助于计算机多媒体技术倾向于多媒体化。

1. 2 数字化学习环境的特点与相对传统学习活动相比较，数字化学习环境有三个特点: 一是以协作学习和个体的自主学习为主要的学习形式; 二是共享的且丰富的网络化学习资源，如电子百科、网上出版物、虚拟图书馆、网上数据库、教育网站和电子论坛等; 三是在时间和空间上学习具有较大的自由性，突破了传统学习的时空限制。

1. 2. 1 有丰富的网络学习资源 数字化学习环境中信息量巨大，既有学习资源方面的，也有财经、新闻、军事等，还有娱乐消遣方面的。在学习资源方面，各种专业、学科的各种课程学习资源也相当丰富。数字化学习环境是开放的，自由的。尽管在互联网上信息繁杂，但都是分类设计存放的，并且各自有各自的数据库，在网络中搜索资料时，还会有多种功能强大的搜索引擎能帮助我们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点，比如: 检索学术论文，有中国期刊网、中国优秀博硕士学位论文全文数据库等具有权威性的数据库; 检索某个问题的答案，可用百度、soso 等等。

1. 2. 2 以自主学习和协作学习为主 在数字化学习环境中学习，学习者的学习方式很大程度上是网络环境下的自主学习，面对海量的学习资源，获得知识方便快捷，根据自身学习的需要，选择合适的内容进行自主学习。几乎各个高校的教学质量工程中都了各种各样的精品课程和教学资源，尤其是微课的出现与应用，为自主学习提供了更便利的条件。同时，还有很多大学在网络平台上建立了教学互动平台，把现代数字化学习和传统课堂教学以新的方式整合，为学习者提供了一个交流的空间，以利于学习者开展协作学习。

1. 2. 3 学习不受时空限制 因在数字化学习环境中网络是开放的，资源是共享的，学习者的学习不像传统学习那样受这样那样的时空限制，学习者可以根据自己的时间和学习需求，自己安排学习规划、学习地点和作息时间。他们可以利用博客、QQ、论坛、移动学习工具等介绍进度、交流心得、讨论问题。尽管山川阻隔，时光飞逝，但在网络上能搜索到不同地区、不同国家的不同时期的文化知识，真正的突破了时空限制。

2 终身学习能力终身学习是通过一个不断的支持过程来发挥人类的潜能，它激励并使人们有权利去获得他们终身所需要的全部知识、价值、技能与理念。并在任何任务、情况和环境中有信心、有创造性和愉快地应用它们。终身学习能力的构成要素包括:

3 数字化环境中教师终身学习能力的培养策略通过以上分析数字化学习环境的特点及终身学习能力的构成要素可知，在开放的数字化学习环境中，学习是自由的、开放的，数字化学习的媒体具有网络化的分布特性、形式的多样性、获取的便捷性、时效性等特点，数字化学习环境非常有利于终身学习的进行，同时对学习者也提出了更高要求。在数字化学习环境中进行终身学习，学习者的终身学习能力尤其重要。

3. 1 树立终身学习的学习理念，培养学习者自主学习的能力终身学习已经改变了传统学习中某个时期学习而终生受益的观念，它强调人在一生中要不断地学习，一直到老。需要每个人在知识、能力、思维、情感、价值、身体等各方面的协调一致，统一发展，从而实现人的全面发展的教育理念。自主学习能力要求学习者有主动学习的习惯，把学习看作是自己的一种需要和愿望，持之以恒地进行自主学习，并能够进行自我监督、自我调节以使学习的效率更高、效果更好。相应的培养策略:1) 终身学习理念策略。通过网络等媒体途径，让学习者感觉到面对各种竞争终身学习的重要性和迫切性，同时让学习者知道学习是自己的事情，要把学习当作一种发自内心的、反映个体需要的活动，自觉地通过数字化学习环境等多种途径培养锻炼自己。2) 超越性策略。一个人只有意识到自己的不足，并且决心克服这些缺点，才可能产生学习的欲望和动力。而在科技、社会、经济和人类都处于高速发展的今天任何人都不可能是完美无缺的。3) 主动性策略。培养学习者主动学习的习惯，并能主动调节自己的学习行为，以适应不同的学习需要。4) 毅力策略。学习是持之以恒的事情，培养学习者在遇到困难时不能放弃，多数人在自主终身学习时，不会很顺利，会遇到各种各样的困难和疑惑，遇到困难时能坚持不懈达到目的，完成学习任务。

3. 2 改变学习方式，培养学习者的适应数字化学习环境的能力随着信息技术在生活、工作、教育教学各方面都得到了广泛的应用，学习者的学习环境也在发生着巨大变化，各级各类教师们要想在实际工作中不断地更新知识，就需要改变过去的学习方式，适应数字化学习环境。相应的培养策略:1) 全面发展策略。在学习者终身学习能力的培养过程中，要遵循全面发展的策略，知识的掌握不是教学的最终目的，要根据社会需要，以塑造学习者完美的人格为出发点，做到获取能力与人格塑造同轨。2) 适应性策略。学习适应性策略是学习者改变学习方式，超越学习情境中的一些障碍或者克服困难与学习环境相吻合( 适应) 从而提高学习效果的能力，即学习的适应能力。数字化学习环境给学习者提供了大量的学习方式和方法，学习者可以结合自身的特点，选择适合自己的方式方法。

3. 3 探求协作创新，培养学习者分析和解决问题的能力分析和解决问题的能力是指学习者对问题的想象、思维、判断和解决等能力的综合体现。相应的培养策略:1) 筛选策略。数字学习环境中各种信息量较大，既有正面的也有负面的，既有精辟的也有粗略的，这就要求学习者有辨别能力和筛选能力，做到去粗取精，去伪存真。2) 方法性策略。在终身学习中，知识的获取和积累要求学习者不仅要学会，更重要的是要会学。在自主学习中寻求适合自己的学习方法，做到学前制定学习计划、学中做好学习笔记、学后搞好复习小结并要反复练习巩固等，并要有意识地把所学知识应用到实际工作和生活中。3) 探究性学习策略。在数字化学习环境下，学习者改变以往的学习方式，以解决问题为学习中心，通过多种途径激发学习兴趣，在学习知识的同时，让学习者体验参与探索研究，在体验乐趣中学习知识、培养能力，了解学习与科研的相似过程，掌握科研的方法，领悟科研的精神。使学习活动成为一种自主的、愉快的、探索的创造过程。

3. 4 提高学习者的信息素养，培养学习者利用现代化学习工具的能力利用现代化学习工具进行学习是现代人学习时的必备能力。学习善于使用数字化环境学习。数字化环境中信息量大，选择学习内容和方式，以及使用媒体进行学习都需要一定的信息技术技能。相应的培养措施:1) 技术策略。学习技术能力培养，包括应用网络的能力和学习网络的能力，网上的知识既有理论知识，也有操作方法，学生在学习的时候还要结合实践，在实践中去检验，然后消化变成自己的知识;2) 选择策略。学习选择能力培养，由于网络资源非常丰富，但也有鱼龙混杂、良莠不齐的现象，这就要求学生具有对信息判断的能力，熟练运用学术数据资源库和公共信息库，并在网络中寻找关键他人和关键群体，了解他们的知识动态，解决问题的思路，并适时同他们沟通。

3. 5 培养学习者组织管理能力在数字化环境下自主学习，人与人之间没有直接的面对面的交流，要想让学习更有趣味，还可以采用协作学习，在网络中寻找同类学习者，或在虚拟学习社区、网络研修平台等与其他人一起开展一系列的学习活动。这就需要学习者要有较强的团体意识和人格魅力，能够维持良好的人际关系，一定要重视培养自己的组织管理能力。相应的培养措施:1) 自我管理策略。管理别人，先要管好自己，提高自我管理能力，在学习中能抵制各种垃圾网络信息，寻找优秀网络教育资源。学会处理好学习的细节问题，做好自我管理。2)分享策略。在学习中及时与其他学习者共享优秀教育资源，分享学习心得，交流学习体会，在时间上要合理调配，及时处理学习者之间的同步与异步信息。

3. 6 加强实践动手训练，培养学习者的实际操作能力在数字化学习环境中要善于利用各种虚拟实验条件进行实践训练，培养学习者实践操作能力。在虚拟实验环境中，学习者可以像在真实的环境中一样借助于虚拟现实、仿真和多媒体等技术来实现实验目的，所获取的实验数据及效果与在真实的实验操作中一致，甚至更好。

3. 7 培养学习者的表达能力在数字化环境下进行自主学习或协作学习，学习者需借助各种平台 QQ、BBS 等聊天工具或可张贴工具，采用文本、图形、图像、图表、甚至是视音频等媒体形式自己的学习结果、心得体会和实践报告等，与其他学习者交流信息、表达思想感情，学习中的这些活动既是学习活动一个重要部分，同时它也提高了学习者的写作能力、语言表达能力、图形图像处理能力、图表数据表达能力等。

3. 8 培养学习者的创造能力创造和研究能力的培养需要学习者根据自己的实际情况及对知识的探究，自主地利用数字化学习环境寻找相应的知识，学习掌握新知识，进行更深层次的研究，利用数字化学习环境中丰富的教学资源，进行学习和实践。总之，在培养学习者的终身学习能力时，要着眼于学生的未来，将学习放置在数字化学习环境中，因人而异，培养以适应每个人的暂时的和永久的学习需要。

篇10

关键词：传感器，发展，新趋势

 

作为模拟人体感官的“电五官”（传感器）是猎取所研究对象信息的“窗口”，它为系统提供赖以进行处理和决策所必须的对象信息，它是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的关键组成部分。未来的社会，将是充满传感器的世界。有人认为支配了传感器技术，就能把握住新时代。因此，传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新技术之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点内容，我国从20世纪80年代以来也已将传感器技术列入国家高新技术发展的重点。21世纪是人类全面进入信息化的时代，作为现代信息技术的三大支柱之一的传感器技术必将有长足的发展。

“电五官”落后于“电脑”的现状，已成为新型计算机的进一步开发和应用的一大障碍，传感器的发展远远不能满足计算机应用和开发的需要；许多有竞争力的新产品开发和卓有成效的技术改造，都离不开传感器。如：工厂自动化中的柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、几十万千瓦的大型发电机组、连续生产的轧钢生产线、无人驾驶的自动化汽车、多功能装备指挥系统、直至宇宙飞船或各种探测器等等，其开发与传感器密不可分；传感器的应用提高了机器设备的自动化程度，提高了产量和质量，产生了巨大的经济效应。同时，推动了科学技术的进步，促进了生产力的发展，产生了巨大的社会效应；传感器普及于社会各个领域，从茫茫太空到浩瀚海洋、从各种复杂的工程系统到日常生活的衣食住行，将造成良好的销售前景。这些都是传感器技术发展的强大动力，随着现代科学技术，特别是大规模集成电路技术的飞速发展和电脑的普及，传感器在新的技术革命中的地位和作用将更为突出，一股竞相开发和应用传感器的热潮已在世界范围内掀起。

目前的传感器，无论在数量上、质量上和功能上，远远不适应社会多方面发展的需要。当前，人们在充分利用先进的电子技术条件，研究和采用合适的外部电路以及最大限度地提高现有传感器的性能价格比的同时，正在寻求传感器技术发展的新途径。特别是电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、数字信号处理（DSP）、专用集成电路（ASIC）及表面贴装技术（SMT）等技术的发展，极大地加速了传感器技术的发展。下面探讨传感器发展的新趋势：

1．开发新型传感器

鉴于传感器的工作机理是基于物理学、化学等各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。目前发展最迅速的新材料是半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料以及所谓的“智能材料”（如形状记忆合金，具有自增殖功能的生物体材料等）。如日本夏普公司利用超导技术研制成功高温超导磁传感器，是传感器技术的重大突破。其灵敏度比霍尔器件高，仅次于超导量子干涉器件，而其制造工艺远比超导量子干涉器件简单。它可用于磁成像技术，具有广泛推广价值。此外，当前控制材料性能的技术已取得长足的进步，不久的将来人们将可按照传感要求来合成所需的材料。其中，利用量子力学诸效应研制的高灵敏阈传感器，用来检测极微信号，是传感器发展的新方向之一。

2．结构型传感器的发展

结构型传感器主要向高稳定性、高可靠性和高精度方向发展。论文参考。目前，结构型传感器在国防和工业控制等领域还大量使用，但其在原理、材料和结构形式等方面都不断发生变化，并且向有源化方向发展，即将敏感元件和电路组装在一起,减小装置体积,提高信噪比和精度。结构型传感器由于采用新结构、新材料和新工艺，可大幅提高传感器的性能。如采用微细加工技术（半导体技术中氧化、光刻、扩散、沉积、平面电子工艺、各向异性腐蚀以及蒸镀、溅射薄膜等加工工艺），可制造出各式各样的新型传感器。

3．传感器的集成化和多功能化

传感器的集成化分为传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成化。前者是在同一芯片上，或将众多同一类型的单个传感器件集成为一维线型、二维阵列（面）型传感器，使传感器的检测参数由点到面到体多维图像化，甚至能加上时序，变单参数检测为多参数检测；后者是将传感器与调理、补偿等电路集成一体化，使传感器由单一的信号变换功能，扩展为兼有放大、运算、干扰补偿等多功能——实现了横向和纵向的多功能。如日本丰田研究所开发出同时检测Na+、K+和H+等多种离子的传感器。这种传感器的芯片尺寸为2.5mm×0.5mm，仅用一滴液体，如一滴血液，即可同时快速检测出其中Na+、K+和H+的浓度，对医院临床非常方便实用。

目前集成化传感主要使用硅材料，它可以制作电路，又可制作磁敏、力敏、温敏、光敏和离子敏器件。在制作敏感元件时要采用单硅的各向同性和各向异性腐蚀、等离子刻蚀 、离子注入等工艺，利用微机械加工技术在单晶硅上加工出各种弹性元件。当今，发达国家正在把传感器与电路集成在一起进行研究。

4．传感器的智能化

将传统的传感器和微处理器及相关电路组成一体化的结构，就是传感器的智能化。智能传感器具有自校准、自补偿、自诊断、数据处理、双向通信、信息存储和记忆、数字信号输出等功能。智能传感器按其结构分为模块式、混合式和集成式三种。模块式智能传感器是初级的，是由许多互相独立的模块组成，其集成度不高、体积较大，但比较实用；混合式智能传感器是将传感器、微处理器和信号处理电路制作在不同的芯片上。目前，其作为智能传感器的主要类型而被广泛应用；集成式智能传感器是将一个或多个敏感元件与微处理器、信号处理电路集成在同一芯片上，其结构一般是三维器件（立体器件），具有类似于人的五官与大脑相结合的功能，并且智能化程度随着集成化程度的提高而不断提高。如美国图尼尔公司的ST—3000型智能传感器，采用半导体工艺，在同一芯片上制作CPU，EPROM和静压、压差、温度等三种敏感元件。论文参考。另外还有MEMS，MEMS通常是由传感器、信息单元、执行器和通信/接口单元等组成。它可从需要观测与控制的对象中获取光、声、压力、温度等信息，转换成电信号并要求处理、提取信息，通过执行器对目标实施控制或显示；同时，系统通过通信/接口单元以光、电或磁的形式与其它微系统保持信息联系。

今后,随着传感器技术的发展,还将研制出更高级的集成式智能传感器,它完全可以做到将检测、逻辑和记忆等功能集成在一块半导体芯片上。同时，冷却部分也可以制作在立体电路中，利用帕耳帖效应使电路进行冷却。目前，集成式智能传感技术正在起飞，它势必在未来的传感器技术中发挥重要的作用。

5．传感器的虚拟化和网络化

5．1虚拟化。自20世纪90年代以来，一种全新概念“虚拟化”正获得愈来愈广泛的应用。虚拟传感器是传感器、计算机和软件这三者的有机结合，构成软硬结合、实虚共体的新一代传感器。这种传感器是基于计算机平台并且完全通过软件开发而成，利用软件来建立传感器模型、标定参数及标定模型，以实现最佳性能指标。如美国B＆K公司最近已开发一种基于软件设置的TEDS型虚拟传感器，其主要特点是每只传感器都有唯一的产品序列号并附带一张软盘，软盘上存储着该传感器进行标定的有关数据。使用时，传感器通过数据采集器接至计算机，首先从计算机输入该传感器的产品序列号，再从软盘上读出有关数据，然后自动完成对传感器的检查，传感器参数的读取、传感器设置和记录工作。此外，专供开发虚拟传感器产品的软件工具也已面市了。

5．2网络化。网络传感器是包含数字化传感器、网络接口和处理单元的新一代智能传感器。这里讲的网络已不限于传感器总线，还应包括现场总线、局域网和因特网。数字传感器首先将被测参数转换成数字量，再送给微处理器做数据处理，最后将测量结果传输给网络，以便实现各传感器之间、传感器与执行器之间，传感器与系统之间的数据交换及资源共享。

6．研究生物感官，开发仿生传感器

大自然是生物传感器的优秀设计师。它通过漫长的岁月，不仅造就了集多种感官于一身的人类本身，而且还设计了许许多多的功能奇特、性能高超的生物传感器。如狗的嗅觉（灵敏阈为人的10 倍）；鸟的视觉（视力为人的8～50倍）；蝙蝠、海豚的听觉（主动型生物雷达——超声波传感器）；蛇的接近觉（分辩率达0.001℃的红外测温传感器）等等.这些生物的感官性能,是当今传感器技术所望尘莫及的.研究它们的机理,开发仿生传感器（包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉传感器等）,也是引人注目的方向。目前只有视觉与触觉传感器得到了比较好的发展。

传感器技术在广泛应用于工业自动化、军事国防和以宇宙开发为代表的尖端科学与工程等重要领域的同时，正以自己的巨大 力，向着与人们生活密切相关的方面渗透。论文参考。现代科学技术的飞速发展以及社会对高性能、高适用性传感器的迫切需要，极大地推动了传感器技术的发展。生物工程、医疗卫生、环境保护、安全防范、家用电器等方面的传感器已层出不穷，并在日新月异地发展。我们有理由相信，传感器这颗璀璨的明珠，必将放射出更加耀眼的光芒。

参考文献：

〔1〕 单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用〔M〕.北京：国防工业出版社，1999。

〔2〕 何希才.传感器及其应用电路〔M〕.北京：电子工业出版社，2001。

〔3〕 黄长艺.机械工程测试技术基础〔M〕.北京：机械工业出版社，2001。

〔4〕 王元庆.新型传感器原理及应用〔M〕.北京：机械工业出版社，2002。

〔5〕 沙占友.智能化集成温度传感器原理及应用〔M〕.北京：机械工业出版社，2002

〔6〕 何勇　王生泽.光电传感器及其应用〔M〕.北京：化学工业出版社，2004