虚拟实验何以用于教授思想实验——基于科学思想史与认知具身观点的理论分析

物质实验在现实世界中展开,思想实验则在头脑中展开,二者共同构成了科学实验的两种基本类型,其历史分野背后展现的是经验论和唯理论这两种不同的认识论立场,以及由此导致的两者之间对立与统一的辩证关系。基于认知的具身观点,思想实验可分为描述或想象意象世界、模拟操作意象、根据想象的现象形成结论三个相互联系的认知过程,它是具身直觉系统中感性与知性的统一。以计算建模和虚拟仿真技术为基础的虚拟实验的快速崛起,有助于构建一种“人—机”融合的具身系统,并将其中的意象、心理模拟和想象结果外化为感知觉信号,其最大优势不是模拟物质实验,而是教授思想实验。作为一种具身直觉工具,虚拟实验被用于教授思想实验时,应采取实验场景生活化、实验材料意象化、参数控制自主化、操作体验具身化、实验结果直观化等策略,以提升应用效果。

基于虚拟实验数据库的流式细胞术线上教学应用研究

目的探讨线上教学在流式细胞术及其应用课程实验课教学中的应用效果。方法研究时间为2022年3月至2023年12月。选取首都医科大学2019级和2021级选修流式细胞术及其应用课程的37名硕士研究生为对照组,2022级和2023级选修流式细胞术及其应用课程的31名硕士研究生为试验组。对照组接受实验课线下教学,试验组接受实验课线上和线下混合教学模式教学。对试验组实验课线上教学模式满意度进行调查和评价,比较两组流式数据分析成绩和实验操作成绩。结果调查显示,试验组线上教学模式提升流式数据分析能力和线上教学模式满意度最高(96.7%),线上教学模式提升科研能力满意度最低(83.9%)。试验组流式数据分析成绩和实验操作成绩均高于对照组(P<0.05)。结论基于虚拟实验数据库的流式细胞术线上教学可提高研究生流式细胞术数据分析及实验操作能力。

基于数字孪生的液压回路虚拟实验系统

基于智能制造过程中数字孪生技术的应用及新工科人才培养数字孪生实践锻炼需求,探索了沉浸式液压回路虚拟实验数字孪生技术在工程教育中的应用。开发了基于数字学生的液压回路数字孪生系统,通过创建物理实体的精确虚拟孪生模型,并实时同步数据,为学习者提供了一个安全、可控且高度互动的学习环境。系统架构整合了物理实体、数据连接映射与孪生模型,实现了节流调速回路的实时数据采集、存储与三维可视化。通过该实验系统进行实验教学,不仅提升了教学效率,还增强了学生对新工科数字孪生技术的理解,并为学习者提供了全新的学习视角和工具。在提高对液压回路原理理解的同时,锻炼了学生解决实际工程问题的能力,为工程教育的创新与进步提供了新的思路和方法。

第21届亚洲物理奥林匹克竞赛虚拟实验第1题的介绍与解答

介绍了2021年亚洲物理奥林匹克竞赛的虚拟实验题目“悬臂梁弹性”,给出了竞赛组织者公布的标准解答与软件实际操作结果.微悬臂梁传感广泛应用于纳米材料的力热性质检测,本虚拟实验模拟了各种抖动因素对微悬臂梁传感的影响,利用单层和双层微悬臂梁实现了对纳米结构应力、温度、分子吸附力的检测,对国内相关虚拟仪器设计、中学竞赛以及大学虚拟实验教学具有借鉴意义.

Web3D虚拟实验中探究式学习行为建模与分析研究

当前,探究式虚拟实验已在转变科学教育方式、落实核心素养目标方面发挥了积极作用,但有关探究式学习行为分析的研究较少,尚未形成系统的理论成果以更好地指导教学实践。为此,文章针对Web3D虚拟实验中的探究式学习活动,构建了具备行为记录属性的学习行为模型,并借助该模型设计实施了教学应用实证研究。通过聚类分析,本研究发现大致存在四类学习者:擅长理论学习,重视测试结果的学习者;喜欢视频/动画类学习资料,重视评价与反思的学习者;擅长建构实验,对理论性概念学习不感兴趣的学习者;投入程度低,完成任务型的学习者。最后,文章结合学习者的学习行为分析结果,从激励机制、学习资源、实验设计、讨论交流四个方面提出了优化策略,以期为后续探究式虚拟实验平台的研发和应用提供参考。

磁悬浮小球虚拟实验系统设计与开发

为了解决“动力控制原理与技术”课程内容抽象、学生缺乏对实际工程控制案例直观认识的问题,设计开发了一种基于半物理仿真的磁悬浮小球虚拟实验系统。建立了磁悬浮小球的仿真模型,设计了自定义目标软硬件实现方案,完成了虚拟磁悬浮小球与嵌入式目标之间的通信。通过所设计的实验系统,可以开展系统建模、PID串级悬浮控制、嵌入式控制器设计等各类开放性实验,弥补了传统实验的各种限制,达到寓教于乐,提升教学效果的目的。

“传感器与测试技术”中的虚拟实验研究

面向飞行器设计与工程专业本科生,将“传感器与测试技术”课程与航空航天应用相结合,能够加深学生对传感器原理的理解、提高对测试技术的掌握,并促进理论和实践的联系。以飞行器结构无损检测的具体应用为基础,开展了结构虚拟检测实验平台的建立,探讨了虚拟实验在课程中运行和评测的方式,满足了学生动手操作实验的需求,实现了知识和应用的融合,促进了学生自主和探索式的学习。

基于LabVIEW的通信原理虚拟实验设计

利用 LabVIEW 软件搭建虚拟实验平台,以 2FSK 实验为例,介绍 LabVIEW 在通信原理实验教学中的具体应用和设计方法。实践表明,基于 LabVIEW 的通信原理虚拟实验教学有助于学生加强理解知识点,理论与实验结合,摆脱实验仪器的限制,充分发挥学生的主动性和创造力,提高实验效果。

锅炉原理专业课虚拟实验系统

锅炉原理是能源动力类专业主要专业课之一,但锅炉因系统庞大复杂与安全原因,很难设置实验让学生在学习过程中得到身临其境的手操机会,约束了专业教学课堂效果。锅炉原理专业课虚拟实验考核系统开发了锅炉实际运行中的设备启停、正常参数调节及系统事故判断处理等环节,使学生体会到锅炉原理理论知识在设备运行中的具体实现过程,对新工科教学中的能力培养环节有重要的教学实际意义,同时对能源动力专业课教学有着很好的教学示范作用。

基于LabVIEW-VISA的传感器检测虚拟实验平台设计

为提升应用本科机电专业学生智能传感应用能力,设计传感器检测虚拟实验平台。提出基于LabVIEWVISA的传感器检测虚拟实验平台及实验方法,在LabVIEW-VISA应用设计基础上搭建了传感器检测虚拟实验平台整体架构;设计了传感器实验箱、MyDAQ便携式测量、万用表、应变式传感器等主要硬件;进行了数据采集模块、数据处理、输出模块及信号处理电路等软件设计,利用信号处理电路实现数据在平台中的双通道传输,实现了预期目标。结果表明,设计的传感器检测虚拟实验平台实验验证灵敏度高、线性误差小,有利于提高人才实践动手能力培养。

基于Web的凝汽器热力特性虚拟实验设计

基于Web的凝汽器热力特性虚拟实验,以某660 MW超超临界机组的凝汽器系统为原型,采用两相流仿真模型作为虚拟实验底层计算模型,准确模拟凝汽器系统的参数变化和热力过程的动态特性,直观形象地展示了凝汽器的特性曲线,填补了学生脱离实物设备无法实验的空白。该虚拟实验改变了实验教学方式,改善了教学效果;培养了学生对凝汽器系统的认识和理解能力,提高了学生的工程实践能力以及创新能力。

例析NOBOOK虚拟实验助力高中物理高效课堂的构建

随着教育信息化的不断推进,虚拟实验在教学中的应用日益广泛.NOBOOK虚拟实验作为一种先进的教学工具,为高中物理教学带来了新的机遇.本文通过实例分析探讨了NOBOOK虚拟实验如何助力高中物理高效课堂的构建,将NOBOOK虚拟实验合理融入高中物理教学,丰富教学资源与教学手段,显著提升课堂教学效率与教学质量,以期为高中物理高效课堂的构建提供新的途径与方法.

基于C语言的高校虚拟实验室平台研究

伴随着信息技术的迅猛进步,我国高校实验教学领域面临资源紧张、教学模式单一等挑战。为了提高实验教学品质,推动教学革新,文章设计并实现了一套基于C语言的高校虚拟实验室平台。该平台通过模拟实际实验环境,为高校学生提供了便捷且高效的实验学习体验。文章阐述了平台的设计理念、基础架构、功能模块以及实现流程,对平台性能进行了测试和优化。

虚拟实验在初中物理实验教学中的应用分析

实验作为学生学习过程中的关键环节,其设计应契合学生的认知发展特点,对帮助学生构建物理概念、掌握物理规律以及促进思维发展具有显著作用。然而,当前初中物理实验教学面临实验资源不足和传统应试教育理念束缚的双重挑战,导致教学效果未达预期,对学校的整体教育质量造成了一定程度的影响。随着我国教育改革的持续深入,信息化趋势日益显著,成为推动教育现代化不可或缺的力量。在此背景下,探索利用虚拟实验技术融合新兴教学手段,成为提升教学效能的新路径。文章详细探讨了NOBOOK虚拟实验平台如何在初中物理教学中的实践应用,并对其教学效果进行了综合评估与总结,旨在为提升初中物理实验教学水平提供参考与借鉴。

基于“央馆虚拟实验”与NOBOOK虚拟实验的高中物理教学探讨

虚拟实验有效融合于高中物理教学是信息时代下教育改革与发展的产物,相比部分传统的高中物理实物实验受实验条件和环境等因素的限制完成度不佳的情况,虚拟实验在实验现象、操作、呈现方式、成本等方面都凸显了优势。在“央馆虚拟实验”与NOBOOK虚拟实验两个平台基础上研究虚拟实验在物理教学中的策略,对比新课标汇总适合高中物理必做实验探究的虚拟实验资源,搭建虚拟实验与传统实验相结合的简易混合式教学模式,并应用于真实物理教学案例,以生为本收集反馈信息,对研究结果进行分析,从而优化实验教学,为教学质量的提升与学生实验探究能力的培养提供新思路。

谈虚拟实验及其教学应用

实验在教学中有着非常重要的作用,传统的真实实验存在一些弊端和局限性,同时远程教育的特点也使得学生不方便到教学机构的实验室做实验,所以虚拟实验系统的研究已经提上日程.虚拟实验可以弥补传统实验的缺陷,也可以作为传统课堂的扩展和远程教学的补充.虚拟实验也存在一定的局限性,真实实验也具有其不可替代性,二者应互为补充,相辅相成.

具身程度对大学生虚拟实验学习的影响研究——基于77项实验和准实验数据的元分析

具身程度是虚拟实验设计和应用的关键要素。虚拟实验的具身程度如何划分,不同具身程度对虚拟实验学习效果有何影响,这些问题至今鲜有研究。本研究首先基于具身认知理论和“经验之塔”理论,将虚拟实验划分为高具身、中具身、低具身三种级别。然后,采用元分析方法,对国内外36篇期刊论文的77项实验与准实验数据进行量化分析。研究发现:(1)虚拟实验对大学生的学习效果有中等偏上的正向促进作用;(2)虚拟实验的应用效果受调节变量(学科类型、知识类型、具身程度)的影响而存在差异;(3)高具身虚拟实验在医学和工学等学科中的应用效果更好,有利于程序性知识与陈述性知识的学习,对大学生非认知能力的发展有显著影响;(4)中具身虚拟实验在医学等学科中的应用效果更好,有利于陈述性知识的学习,对大学生认知能力的发展有显著影响;(5)低具身虚拟实验在工学和教育学中的应用效果较好。

新医科背景下虚拟实验项目建设

新医科发展背景下,广州医科大学护理学院积极探索护教协同发展,更新教育教学模式,借助虚拟仿真技术,自主开发建设“结肠癌围手术期护理”虚拟实验项目,提出“四个突出”的建设理念,打破课程之间的壁垒,完成结肠癌围手术期护理知识的整合与重塑,形成“诊、治、护、康”知识体系,激发学生的学习潜能、培养专业能力和专业素质、帮助其成为符合未来发展需求的护理人才。

基于Web技术的虚拟实验平台开发与实现

虚拟实验技术因其具有交互性,直观性、趣味性等优点在教育领域不断被应用。本文利用Web技术设计开发了基于B/S基本框架的远程虚拟实验系统,系统采用模块化功能设计方法,利用Lab VIEW软件仿真实现数据传输,使实验教学脱离了时间和空间的限制。设计完成后,利用平台进行了模拟电路实验测试,验证其方案的可行性,并通过测试对比分析了虚拟实验的教学效果。

虚拟实验理论初探

本文介绍了虚拟实验的概念及其理论基础,指出了虚拟实验的优点和不足,并提出了虚拟实验教学改进的两种模式,为促进学生创新能力培养提供了新的途径。