地理實驗教學范文10篇

摘要：本文由學生在研學活動中觀察到的六和塔選址在凹岸的疑問引入，引導學生通過資料查詢、自制地理模型、實驗探究、專家訪談、實地考察等形式探究流水在河流凹岸與凸岸的作用過程與原理，形成對地理事物發展規律的客觀認識，培養學生的地理實踐力、區域認知和綜合思維，形成正確的人地協調觀，最終達到提升學生地理核心素養的效果。

關鍵詞：情境教學；地理實踐力；地理實驗；研學考察

在課堂教學中如何引導學生將地理實驗與課本知識相結合，并利用地理知識解決生活中的實際問題，真正實現“在做中學”，達到學習對生活有用的地理知識的目的呢？本文以“河流的凹岸與凸岸”為例，將情境教學和實驗教學相結合，從課標解讀、教學設計、課后總結與反思三個層面加以說明。

一、解讀課標，設計實驗教學

1.教學背景分析【課程標準】通過野外觀察或運用視頻、圖像，識別3-4種地貌，描述其景觀的主要特點。【教學內容】本節課取自新教材（湘教版）必修一第二章第一節，包括“流水侵蝕地貌”“流水堆積地貌”“滑坡和泥石流”三部分內容，本課時主要講解前兩部分內容。流水侵蝕和流水堆積都屬于河流的外力作用，其實很難將二者區分開來，只是在相同河段的不同位置以及河流的不同部位，由于主導的外力作用不同，導致塑造的地表形態不同。在教學內容上選取“河流的凹岸與凸岸”的例子，以實驗為載體，通過實驗探究的方式，指導學生探討流水在凹岸和凸岸的外力作用過程和原因，根據實驗結果解釋野外研學實踐觀察到的現象，并將其遷移應用到河流地貌的判讀上。【學情分析】本節課的授課對象為高一學生，學生的地理基礎相對薄弱，尤其是對抽象的地理事物缺乏理解。因此，借助實驗探究和野外研學的方式，引導學生體驗實驗過程，用地理視角觀察生活中的現象，不僅貼近生活，激發學習興趣，有利于將抽象的地理事物具體化，突破難點、強化重點，還有助于培養學生正確的人地協調觀，形成地理綜合思維，構建區域認知，提高地理實踐力。2.教學目標及重難點【教學目標】①能夠結合具體河流，正確判斷河流的凹岸和凸岸，強化區域認知；②通過實驗，探究流水在河流凹岸和凸岸的作用過程和原理，提升觀察能力和實踐能力；③通過研學考察，理解流水在河流凹、凸岸的作用規律與應用，探討人類活動對地理現象的響應，滲透人地協調觀；④通過實驗探究和研學考察，掌握流水作用的原理，理解不同河段河流地貌的成因和特點。【教學重點】流水在河流凹岸和凸岸處的外力作用過程和原理，并將其遷移到河流地貌的判讀上。【教學難點】結合實驗，解釋“凹岸侵蝕、凸岸堆積”的原理。3.設計思路情境引入：情境引入：由學生在研學活動中觀察到的六和塔選址在凹岸的疑問引入，根據六和塔的位置引出流水在彎曲河段的作用方式不同。實驗探究：實驗探究：引導學生自制河流模型并設計實驗，通過實驗觀察流水在河流凹岸和凸岸的作用。結果分析：結果分析：通過觀察流水在河流凹岸和凸岸的作用過程和原理，解釋“凹岸侵蝕、凸岸堆積”。研學考察：研學考察：參觀浙江省河口海岸重點實驗室，考察錢塘江西江塘聞堰段，利用實驗結果解釋野外觀察現象的原因，探究人類活動對河流凹、凸岸的應用和改造。遷移應用：遷移應用：歸納流速與河流外力作用的關系，并將其遷移應用到河流地貌的判讀上。4.教學手段與主要教學方法【教學方法】啟發式教學法：啟發式教學法：通過提出問題探究，開拓學生思路，啟發學生思維，培養學生的科學精神。實驗教學法：實驗教學法：通過設計實驗、觀察實驗，引導學生將抽象的地理事物具體化，培養學生的地理實踐力。研學考察：研學考察：通過專題講座和野外實踐考察，提高學生的學習興趣，培養學生的觀察力和地理實踐力，形成綜合思維。【教學手段】多媒體、實驗探究、野外實踐。

二、教學設計

隨著時代的不斷進步和發展，黨和國家越來越重視中小學生各學科核心素養的教育發展，明確了我國各個階段學生核心素養的發展要求。當前，為有效培養高中學生的地理核心素養以及技能，高中地理教學正在積極進行一系列地理實踐教育活動，但是由于多種原因，核心素養技能的形成和發展仍然存在許多問題，并由此引發社會的關注。在這種情況下，學生核心素養的發展對于高中地理教學實踐研究具有非常重要的意義。

一、高中地理核心素養概述

核心素養技能主要代表學生在成長和發展過程中必須具備的重要素質和核心能力。這些重要素質和核心競爭力是學生適應社會和自身發展所必需的。高中階段的教學中，地理學科的核心素養包括人地協調觀、區域認知能力、綜合思維和地理實踐力四方面的內容。其中，地理實踐力在學生觀察和感悟地理環境與人類活動的關系，增強社會責任感方面作用巨大。“實驗教學”是一種很好的增強學生地理實踐力的教學方法。通過課堂的觀察體驗，學生可以對知識的本質有更深入的理解。在課堂上，老師提出問題，并指導學生通過實驗進行深入的思考進而理解知識的本質，學生對知識的掌握就會更加準確和到位。例如，學生在學習“滑坡現象”時，教師準備好粗糙度不同的界面，讓學生依次演示松散物質在不同界面上的滑動能力，學生就可以直觀深入的理解地表粗糙度這個因素對滑坡的影響。

二、核心教學素養在高中地理學科教學過程中的重要應用價值

目前，之所以積極努力推動學科核心素養在我國高中地理學科教學實踐中的廣泛應用，是基于了解學科核心素養在我國高中地理學科教育實踐中的重要性和其應用價值而言的，其主要體現有兩個方面：增強中學地理教育的教學適用性。一般來說，教學主要目的仍然是地理知識的實踐應用。而普通高中地理學科教育的核心知識素養可以大大提高地理教育的適用性。高中地理學科教育的主要目的就是為了讓高中學生不斷提高認識地理環境和社會現象的能力，并運用綜合思維分析地理問題，解決地理問題，從而形成正確的人地協調觀。在教學中逐步提高學生的地理核心素養才能讓他們進入社會時以正確的世界觀來工作和生活，從而實現自己的人生價值。鼓勵學生健康地學習發展。當前高中地理教學實踐的弊端是忽略了學生的實際應用能力，并且只注重學生的學習成績。在這種情況下，高中學生的地理學習就只是極端地追求分數的高低，這樣的教學現狀不利于高中生的整體發展。故此，核心教育不僅可以提高學生的學習技能，而且還可以進一步促進學生科學思維、文化素養、生活技能和感官技能的發展。因此，在高中地理教育中加強核心素養的應用可以逆轉當前高中地理教育的趨勢，并敦促教育者有意識地加強對高中學生的地理知識教育。同時，著重發展高中學生的文化素養、生活技能、責任感和其他重要素質。

三、加強核心素養下高中地理學生實踐能力的對策

［摘要］地理學科具有較強的實踐性，培養學生的動手能力和實踐能力也一直以來是地理教師們追求的目標。而地理實驗作為高中地理演示和模擬地理現象的直接途徑，可以很好地幫助學生培養思維習慣和實踐動手能力，讓學生走近地理現象，感受地理現象。本文結合人教版高中地理教材，介紹了地理實驗的內涵和價值，并結合實例提出了地理實驗在高中地理中的應用策略以及注意事項。

［關鍵詞］地理教學;地理實驗

高中地理的課程標準指出要重視對地理問題的探究，開展各種實踐活動。因此，教師要改變傳統教學模式中對實驗教學的忽視，將地理實驗教學放在教學的重要位置，作為以實踐探究問題的重要手段，以此來幫助學生直觀地感受地理現象，增強地理實用技能。

一、地理實驗的內涵和價值

地理實驗從本質上看，是一種模擬實際地理現象和過程的教學活動。地理實驗教學指的是在地理教學過程中，借助教具或者相關器材，把真實的地理現象的過程還原到課堂之中，具有科學性、客觀性和合理性。地理實驗改變了傳統的教學方法，讓地理教學的過程變得更加形象和直觀，而且地理實驗的啟發性較強，學生在觀察教師的演示實驗和自己動手做實驗的過程中，可以改變傳統的認知方式，擴展科學思維，提高創造能力和動手能力。地理實驗還可以讓學生在最短的時間內，理解地理規律以及原理，從而使教學效率得到顯著提高。

二、地理實驗在高中地理教學中的應用策略

學生在物理實驗中學習物理知識，不僅可以直觀地理解和掌握物理規律、物理定理等，還能充分調動主觀能動性，提高學生的學習熱情，有效提高物理成績。所以，物理實驗教學有著很重要的作用。但是，就目前高中物理實驗教學中普遍存在的一些問題，本文提出了一些有關高中物理實驗教學的建議。

一、高中物理實驗教學的重要意義

因為物理這門學科主要是以實驗為基礎，所以教師在教學過程中要特別重視物理實驗。一節成功的物理實驗課不僅可以提高學生的學習積極性和主動參與度，還能幫助學生更直觀地理解和掌握抽象復雜的物理現象。學生在物理實驗活動中通過親自動手實踐操作，既能提高學生的主動性，開拓學生的思維，還能讓學生在實驗中學會創新。因此，物理實驗教學有著非常重要的意義。

二、高中物理實驗教學中存在的問題

隨著新課程改革的不斷深入，教育工作者也開始重視物理實驗教學，但是，受傳統應試教育的影響，大多數物理實驗教學都存在以下幾個問題：（1）隨著科學技術的快速發展，許多高中學校都具備了多媒體等先進的網絡技術設備，教師利用多媒體雖然可以將一些抽象難理解的知識更加直觀和形象地展示出來。但是，對于高中物理實驗課來說，教師一味地借助多媒體而忽略了學生真正動手操作的能力，就會使學生被動地接受物理知識，不能幫助學生深刻地理解和掌握一些比較抽象的物理知識；（2）大部分教師在物理實驗課上都采用比較陳舊死板的實驗程序，讓全班學生在同一時間做同一個實驗，實驗儀器、實驗原理以及具體操作步驟都是相同的現象，導致一些學生對這個物理實驗失去興趣，不認真觀察實驗現象，不詳細記錄實驗數據。這樣不僅嚴重影響了學生對物理實驗的效果，還不利于發展學生的思維能力和創新能力。

三、高中物理實驗教學的建議

一、基于ArcGIS軟件的實驗教學內容體系設計

對于生態學專業的學生來說，許多內容如數據采集、編輯、空間分析、專題地圖制作等都必須通過具體應用在本學科相關一些問題，才能夠真正掌握和理解。本課程實驗以呼和浩特為例，設計了教學內容體系。具體實驗項目如下。第一，空間數據的輸入與編輯，主要目的是讓學生掌握掃描數據的矢量化技術和拓撲編輯。使用提供的掃描數據（呼和浩特旗縣界.bmp）進行矢量化，把呼和浩特市各旗縣的行政界線勾畫出來，并輸入屬性，建立空間拓撲。第二，空間分析，讓學生掌握利用ArcMap進行空間查詢、緩沖區分析和疊加分析等分析方法為目的，使用矢量化的呼和浩特旗縣界和提供的數據完成空間分析。主要內容有：空間查詢包括了從圖查表和從表查圖，如使用Identity和Find工具進行查詢，SQL查詢等；緩沖區分析包括了點、線、面的緩沖區生成，如對于呼和浩特地區的駐地、鐵路和旗縣界制作緩沖區；疊加分析使用矢量化的旗縣界和提供的呼和浩特市土地利用專題圖進行疊加，統計出各旗縣不同土地利用類型的面積等。第三，制圖，讓學生掌握ArcMap制圖技術，并完成土地利用專題圖。使用提供的市界、旗縣界、駐地、主要公路、鐵路和土地利用數據，學習各專題圖層的符號化和設色方法，完成設置紙張大小后，加圖名、指北針、比例尺、坐標網格和圖例等一系列整飾過程，最后輸出圖片文件（jpg格式）。學生通過上機操作實驗，了解地理信息系統的數據處理的流程，大大激發了學習的積極性，提高了學習興趣。

二、實驗教學的改革與探索

（一）積極改革GIS實驗教學內容和教學方法

實驗教學內容是基礎，是實現教育目標的重要保障。而教師只有講究教學方法，了解教育對象，有針對性地講解實驗內容，才能有好的效果。因此積極改革實驗內容和方法，是加強課程建設的核心工作。因此為了盡量縮小實驗教學內容與現代科技成果的差距，主要采取了兩項措施。

1.更新實驗課程結構。通過三次教學計劃的修訂，逐步調整課程實驗內容，加強了幾個內容。一是基于計算機的地理信息系統知識，從增設地理信息系統的基礎知識到開設應用專題課等；二是具體案例分析的調整，找出最適合學生理解，與專業密切相關例子；三是遙感知識，遙感是地理信息系統的數據源，加強數字圖像處理基本過程的認識，有利于地理信息系統知識的掌握。

在遇到這部分既需要空間想象能力又需要邏輯推理能力才能解決問題的知識難點時，教師不妨這樣設計一個化抽象為直觀的實驗：教師扮演地球，最前排一位學生甲扮演太陽，最后排一位學生乙扮演一顆遙遠的恒星。第一步：恒星乙、太陽甲和地球都在同一直線上，且教師（地球）面向太陽和恒星。第二步：教師（地球）一邊繞學生甲（太陽）公轉一邊同向自轉。第三步：當教師（地球）自轉一周（360°）時，所花時間是23時56分4秒，也就是一個恒星日，教師第二次面向學生乙（遙遠的恒星），因為教師（地球）和學生乙（遙遠的恒星）相距非常遙遠，相對位置恒定（可理解為在公轉軌道上的運行距離可忽略不計）。但是，此時教師還沒有第二次面對學生甲（太陽）。第四步：教師接著再自轉一周，此時教師（地球）第二次面對學生甲（太陽），地球自轉一周，所花時間是24小時，即一個太陽日。這個實驗將原本連貫的地球自轉與公轉運動進行了分割，通過一步步的模擬演示，將原本復雜抽象的天文現象形象生動的展示給學生，也將一個知識難點深入淺出的傳授給學生。師生在這樣輕松、活潑的氛圍中完成了知識的交接。這一實驗，既鍛煉了學生的觀察、思維能力，又避免了難點知識教學的枯燥乏味、一知半解。面對部分學有余力的學生，教者還可以將此實驗問題進行延伸：如果當地球只自轉不公轉、地球只公轉不自轉、地球自轉和公轉方向相反時，太陽日和恒星日的時間各又是多長呢？這一系列問題可以留給學生課外探究。

一、改善學校實驗條件，與時俱進創編實驗

隨著學校教學條件的改善和新課程對地理實驗教學的日益重視，學校應逐漸完善地理實驗所需的實驗器材、實驗場所等硬件設施，為開展地理實驗提供必要硬件支持；同時也應重視建立、健全地理實驗制度，規范地理教師的實驗行為，充分調動教師開展地理實驗教學的積極性，使地理實驗成為常規教學的一個重要組成部分。在地理教學的過程中，憑借不斷改善的實驗條件，教師可以在已有的基礎上對地理實驗不斷加以改良，甚至通過計算機、多媒體等教學設備研發實驗模型，將現實中難以完成的實驗用多媒體加以模擬演示。例如晝夜長短的變化、正午太陽高度角的變化、流域洪澇災害的形成等模擬實驗。特別像“流域洪澇災害的形成”這樣的實驗，用一般的器材、設備很難完成，即使做成也要耗費大量的時間。如果使用多媒體模型，不僅能清晰的演示洪澇災害的形成過程、分析下游洪澇災害嚴重的原因，而且不需大量的設備、工具和時間，簡單、清晰、高效。

二、重視實驗客觀生成，靈活分析實驗結果

地理實驗結果是特定條件和特定過程的產物，任何細微的變動都有可能導致實驗結果的差異，一個具體的實驗，并不必然會出現預期的結果。因此，教師在面對現象不明顯或者與預設結果差異較大的實驗時，不能一味的強調應該出現的結果，而是要勇敢面對客觀生成的結果，分析產生這一結果的原因，可以引導學生從側面理解地理知識。再以“熱力環流的形成”這一實驗為例。也有班級的學生設計的實驗出了一定的問題，比如有學生將通入煙氣的孔開在酒精燈上方，結果煙氣無法進入實驗的箱子，無法形成明顯的熱力環流。這時，教師就不能僅僅苛責學生的錯誤設計和操作，而應該和學生一起探討實驗失敗的原因，將實驗中不科學的步驟加以改正，從失敗中吸取經驗教訓。

高中地理開展正確的實驗教學，能有效的落實地理教學中的重點和難點，高效落實新課標的教學目標。在日常的地理教學過程中，地理教師為了提高教學效率，已經設計并開展了不少的實驗教學，取得了不錯的成果。但是，實驗教學的探究之路還很長，以后還得繼續努力，不斷提高實驗教學的水平。

一、微課在高中化學教學中的應用

1．促進學生自主學習能力的發展。微課是一種微型的視頻，便于保存、下載，能夠在線學習，與傳統的課堂教學不同，微課打破了時間、空間的限制。在課前應用微課能夠幫助學生更好地預習課堂教學內容。根據學生理解能力、學習能力的不同，學生對于化學知識的掌握程度也不同，所以，學生可以在課后通過微課進行有針對性的復習。通過反復觀看微課，掌握本次課堂教學中的重點、難點知識，進而提高學生的自主學習能力。2．激發學生學習興趣，調動學生學習積極性。與傳統的課堂教學形式相比，微課雖然只有5？10min，但是其教學內容與枯燥的板書相比，能夠更加有效地吸引學生的注意力，在高中化學課堂教學中應用微課，能夠有效激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，通過現代化信息技術讓課堂教學更加生動、形象，進而營造良好的課堂教學氛圍，提高課堂教學時間的利用率以及有效性。3．更加直觀形象地展示化學微觀世界。在高中化學課堂教學中應用微課，能夠更加直觀、形象地展示化學微觀世界，有利于學生更好地理解化學知識。比如，在教學《物質結構與性質》這部分內容時，傳統的教學方式只能通過化學教師的講解和學生的想象，而通過微課，能夠讓學生根據微課內容進行想象，進而更好地理解、掌握這部分化學知識。

二、微課在高中化學教學中的應用策略

1．微課在高中化學難點教學中的實際應用。在高中化學教學中，其難點知識相對較多，高中化學教師通常會在這部分知識上耗費大量的課堂教學時間，但是其教學質量以及效果卻沒有得到有效反饋。在高中化學難點教學中應用微課，能夠幫助學生更好地理解高中化學知識中的難點和重點，進而促使學生更好地掌握高中化學知識。比如，在教學“氧化還原反應”這部分內容時，高中化學教師首先可以向學生布置課前預習任務，讓學生通過自主學習對氧化還原反應的內涵、概念、化學方程式的配平方法等知識進行學習。對于一些不懂的地方和問題，可以在教師的引導下，讓學生在微課中尋找答案。通過這種方式，不僅能夠鍛煉學生的自文獻標識碼：B主學習能力以及自主探究能力，還能培養學生的自主學習習慣以及獨立自主性，進而促使學生高質量、高效率的完成學習任務。微課的特點在于一個“微”字。在高中化學課堂教學中應用微課，不僅不會占據太多的課堂教學時間，更是在一定程度上拓展了學生的學習空間和時間，從而幫助學生更好地掌握高中化學教學中的難點、重點知識。2．微課在高中化學實驗教學中的實際應用。化學是一門以實驗為基礎的學科，因此，高中化學教學離不開實驗教學。通過開展高中化學實驗教學不僅能夠提高學生的實踐操作能力，還能讓學生在實踐中將化學知識應用在實際生活中，從而優化學生的高中化學知識體系結構，引導學生形成尊重事實的科學精神。在實際教學中，雖然大多數高中化學教師明白實驗教學的重要作用，但是在實際的實驗教學中，因多方面因素影響，高中化學教師大多是通過講述的方式進行實驗教學。例如，實驗設備不夠完善、實驗現象不夠明顯、實驗時間相對較長等因素。在此背景下，部分學生對于化學實驗的操作流程以及實驗現象的理解不夠深人。而在高中化學實驗教學中應用微課，能夠讓學生獨立、自主地探索相關的化學知識。比如，在教學“探究鐵制品銹蝕的條件”這部分內容時，由于該實驗需要耗費大量的時間，所以，高中化學教師無法在45min的課堂教學實踐中將整個實驗呈現出來。基于此，高中化學教師可以提前一周，將學生分組，并設計幾種化學實驗，由各個學習合作小組負責每天用手機記錄實驗現象。然后將各個學習合作小組所記錄的實驗過程制作成微課，并應用在高中化學實驗教學中。通過這種方法，不僅能夠有效調動學生的課堂參與性，還能提高學生之間的團隊協作能力以及小組合作能力，進而保證高中化學實驗教學的教學效率以及教學質量。3．微課在高中化學抽象知識教學中的實際應用。高中化學知識存在一定的抽象性。對于這部分抽象性的化學知識而言，僅僅通過高中化學教師的講解，學生理解會比較困難，通常會出現無法理解的情況。而在高中化學抽象知識的教學中應用微課，能夠提高課堂教學的生動性、真實性，進而避免學生無法理解、理解困郁德賢（太湖高級中學江蘇無錫214125）11－0011－01中圖分類號：G632．0難等情況的出現。比如，在教學“乙醇和化學性質”這部分內容時，高中化學教師準備關于這部分知識的微課，向學生播放關于乙醇分子的模型動畫，以此讓學生更加直觀、形象地觀察到乙醇的結構和特點，進而更加直接地理解乙醇分子的化學性質。化學教師在高中化學課堂教學中通過微課將化學微觀世界展示給學生，不僅能夠促使學生更好地了解、掌握化學物質結構，還能使學生更加形象地理解化學變化原理，進而激發其對化學知識的學習興趣以及學習,質量保證高中化學教學的有效性。

三、結語

本文從促進學生自主學習能力的發展、激發學生學習興趣，調動學生學習積極性、更加直觀形象地展示化學微觀世界等幾個方面闡述了微課在高中化學教學中的應用作用。根據實際情況，從微課在高中化學難點教學中的實際應用、微課在高中化學實驗教學中的實際應用、微課在高中化學抽象知識教學中的實際應用等幾個方面提出了微課在高中化學教學中的應用策略。

【摘要】實操性和專業性是高中化學實驗課程的兩大特點，因此教師要跟上時代的發展，積極創新科學的教學模式以提升學生的操作能力。隨著信息技術的發展，將其融入于高中化學實驗教學中已經成為提升教學效率的一條有效途徑，不僅豐富了課堂內容，還優化了教學方法。

【關鍵詞】高中化學;實驗教學;信息化

在信息化背景下，高中化學實驗教學活動的開展要從學生的實際情況出發，積極創新教學方法，以實現教學方法、觀念的有效結合。在這一過程當中，信息化只是教學的一個輔助手段，推動教學活動的有效開展。

1.信息化技術在高中化學實驗教學中應用的重要性

教育信息化是信息化發展的必然趨勢，運用信息技術將復雜的實驗步驟更加生動的呈現在學生面前，不僅可以提升整個的課堂效率，還能將不適合開展的實驗變為可能，同時也大大科學•自然拓展了學生的視野范圍，激發了學生的創新能力。

2.高中化學實驗教學現狀分析

過程設備廣泛應用于石油、化工、醫藥、食品等行業，對于國民經濟的發展至關重要。過程裝備與控制工程專業是專門培養過程設備行業從業人員的本科專業。無論是當前我國普遍實施的工程教育專業認證，還是新時代下企業對工程技術人才的實際需求，均明確需要過程裝備與控制工程專業的學生具備良好的創新意識，并能夠運用現代工具分析、處理復雜工程問題[1]。過程設備設計作為過程裝備與控制工程專業的核心課程，涉及石油、化工食品、醫藥、環保等設備設計的理論基礎，是培養本專業學生工程與創新能力的重要載體，而綜合性、創新性的實驗教學則是培養本專業學生的工程實踐與創新能力的重要環節[2]。過程設備設計的典型特點是理論性強、內容抽象，同時學生力學基礎有限，因此學生對該課程及實驗的興趣較低。眾多高校教育工作者進行了教學改革嘗試[3-5]。為進一步提高教學內容的創新性與實踐性，部分教育工作者嘗試將CAE技術引入過程設備設計的教學實踐中[6-8]，以幫助學生理解基本概念及難點問題，激發學生的學習興趣。我校過程裝備與控制工程專業的過程設備設計實驗教學，以傳統驗證性實驗為主，難以滿足創新型、復合型人才培養的要求。結合筆者的教育實踐，該文以內壓容器應力測試實驗為例，通過融合CAE仿真技術，探索過程設備設計的綜合性、創新性實驗教學的改革與實踐，以提升實驗教學的效果與質量。

1傳統內壓容器應力測試實驗

回轉薄壁殼體、平板及不連續應力分析等內容是過程設備設計的重點與難點之一，是壓力容器設計的理論基礎。該部分內容的傳統實驗項目為內壓容器應力測試。傳統實驗針對不同形式的封頭以及封頭與筒體連接區域的邊緣應力進行測試，分析總結應力的分布規律，以驗證理論分析結果，并加深學生對邊緣應力的理解。然而傳統實驗教學所采用的容器結構單一、固定不變，不便于開展創新性實驗教學。同時，由于傳統實驗教學多年來一直受驗證型實驗教學模式以及“重理論、輕實踐”傳統思維定勢的影響，使實驗教學以驗證理論教學結論為主，導致實驗教學形式過于簡單，學生對實驗的興趣不高，不能達到實驗教學目的。傳統驗證性的過程設備設計實驗教學已經難以滿足本專業創新型、復合型人才培養的需求。

2融合CAE技術的實驗教學

針對上述傳統實驗教學存在的不足，筆者在教學實踐的基礎上，充分利用CAE技術不受實驗教學的設備、時間和空間局限，以及易于開展創新性研究的優勢，結合啟發式和學生主題式教學法，以內壓容器應力測試實驗為例，設計了融合CAE仿真技術的綜合實驗教學流程，整體流程為：(1)實驗課前，學生預習實驗內容，完成所測試容器的CAE仿真分析，設計恰當的應變片布置方案，并撰寫預習報告。(2)實驗課中，實驗教師指導學生利用應變電測法完成容器外壁應力測試，并對比實驗測試與CAE仿真的結果，分析與總結兩種方法的異同與優劣。(3)實驗課后，指導學生進行拓展研究，即針對復雜工程案例，利用CAE技術探索不同結構形式、參數下容器的應力分布，并完成實驗報告。具體的教學實施過程如下。實驗前，學生需要思考如何將實際的受壓容器抽象為可以計算的CAE模型。在這一過程中，學生需要解決的問題有：選擇怎樣的CAE建模方式；如何確定模型的約束條件；如何確定模型中的筒體長度。學生通過對比實體、殼體，二維、三維等CAE模型的不同特點，并結合實驗容器的結構與載荷及約束特點，選擇了1/4三維殼體模型；根據理論教學中的邊緣應力分布特性，確定了模型中的筒體長度；結合容器在內壓作用下的變形特點，確定了模型的約束形式。在建立仿真模型的過程中，不僅鍛煉了學生運用現代分析工具的能力，更培養了學生聯系理論與實際的能力。通過求解所建立的仿真模型，得到了容器外壁的應力分布規律，如圖1所示。學生通過分析與總結外壁應力的分布規律，發現筒體與封頭連接區域的應力具有顯著的局部特性，并與理論課堂中的分析結果進行對比，進一步加深了對邊緣應力分布特性的直觀認識，也了解了不同結構形式的封頭所導致的邊緣應力大小不同。同時，學生通過變形圖(如圖2、3所示)可以直觀地發現封頭與筒體在連接部位的變形協調，并且發現變形協調后的筒體形狀與環向應力分布的輪廓形狀一致，進而認識到環向應力導致殼體的周向長度被拉長，但封頭與筒體的拉伸程度不一致導致了邊緣應力，從而對邊緣應力的產生有了更加直觀、深入地理解。結合利用CAE仿真得到的邊緣應力分布曲線，學生認為，為了在實驗測試中獲得較為準確的邊緣應力分布，應在存在邊緣應力的區域布置較為密集的測試點，而在邊緣區外，可布置少量測試點。實驗過程中，實驗教師指導學生利用應變電測法測量容器外壁應力，并繪制沿容器母線的外壁應力分布曲線，與CAE仿真結果對比。學生發現兩種應力結果的分布規律一致，但部分測試點的誤差較大，學生們通過分析，認為可能原因有：容器局部形狀不規則、封頭存在拉伸減薄、應變片粘貼誤差等。通過對比，學生更加深刻地理解了CAE仿真與實驗測試的關系：CAE仿真具有成本低、周期短、查看結果方便等特點，然而工程中的CAE仿真需要通過實驗測試來驗證模型及分析結果是否正確。同時，CAE仿真結果又可指導實驗測試，確定結構中需測試的關鍵部位。經過分析討論，學生意識到結合二者是解決工程實際問題的有效途徑，同時學生也普遍表示，將CAE融入傳統實驗教學，能夠激發學習興趣，克服傳統實驗教學模式中的單調乏味。實驗結束后，學生進一步利用CAE技術研究了復雜容器結構的應力分布。例如部分學生對某工程案例中，內壓作用下橢圓封頭開孔接管部位的應力進行了分析，更加清晰地認識了開孔接管部位的應力集中情況，并進一步討論了接管與封頭壁厚的變化對應力集中程度的影響。這種拓展性的研究，不僅能夠鍛煉學生解決問題的能力，更能夠培養學生發現問題的能力，啟發學生的創新意識。

3結語

摘要：在初中生物實驗教學中應用虛擬實驗有著諸多益處，可以有效提高生物的教學質量，符合新課改的發展要求。虛擬實驗借助于信息化的教學手段，相比傳統的初中生物實驗教學方法，在很大程度上提高了教學效率，節省了實驗成本，提高了實驗的安全性，具有極高的應用價值。

關鍵詞：虛擬實驗；初中生物實驗教學；作用；價值

對于初次接觸生物學的初中生來說，生物是神秘而陌生的。生物知識千奇百怪，學生在學習的過程中難免會覺得有些力不從心。實驗教學是一種有效的生物教學手段，成功的生物實驗可以幫助學生更好地理解書本中抽象的理論知識，從而加深對知識的理解與記憶。但是受實驗成本、器材以及學生操作能力不足等方面因素的限制，在實際的實驗教學過程中，其成果并不理想。隨著信息化教學的不斷深入，初中生物教師要充分利用信息技術，采用虛擬實驗來進行生物教學。

1虛擬實驗概述

虛擬實驗依托于計算機和多媒體，通過對數據眼睛、數據手套和電子顯示器等工具的運用，在虛擬的環境中，將完整的實驗流程展現在學生面前[1]。學生通過觀察虛擬實驗，對實驗的結果能夠有著真實的體驗，從而對實驗所揭示的自然規律加以探究。簡而言之，虛擬實驗就是利用多媒體將真實的實驗過程模擬出來。虛擬實驗教學需要有專業的實驗教學軟件以及傳感設備，在我國尚處在發展的初期階段，并未普及，但是生物教育工作者已經充分認識到虛擬實驗在生物教學中的獨特優勢，在今后的教學工作中應當被充分重視。

2虛擬實驗應用于初中生物實驗教學中的作用