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初中物理实验教学论文范文
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化学是一门研究物质的组成、结构、性质、变化规律的自然科学，化学教学离不开实验。新课标倡导以科学探究为主，重视学生对于实验经历与体验。化学实验是进行科学探究的重要方式 它的功能是其他教学手段无法代替的。 在化学实验教学中，教师要善于以教材为依托，创新问题情境，引导学生对课本中的某些实验进行创设、改进，激发学生的好奇心，积极实施实验教学中的创新教育。 一、创设问题情境教育教学论文，激发学生创新意识 教师在进行化学实验教学时，需适时创设梯度合理的系列问题，培养学生的质疑习惯，激发学生的思考欲、创造欲。实例1：让学生设计实验，除去氯化钠中少量的硫酸镁杂质，问题提出后让学生思考：应该应用什么原理；先除去镁离子还是硫酸根离子；如何判断杂质是否除净；如何避免混入新杂质……学生提出的解答方案可能五花八门。甚至会有一些“大胆”的想法，此时教师重在引导学生讨论与探索然后经过实验获得方法，这样既培养学生的创造性思维，又能激发学生的创新精神。实例2：如何判断铝、铜、铁三种金属活动性顺序？学生猜想出很多顺序，Al>Fe>Cu；Fe>Al>Cu等。我诱导他们根据实验事实，比较金属活动性的强与弱。锌能与盐酸发生置换反应而铜不能，镁与盐酸反应比铁与盐酸反应剧烈，铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，同学们制定了各种各样的方案：a．用铝、铁、铜分别和盐酸反应。b．用铝和氯化亚铁反应，铁和硫酸铜反应。c．用铝和硫酸亚铁反应，铜和硫酸亚铁反应。d．用铁和硫酸铝反应，铁和硫酸铜反应。同学们的实验方案经审定后教育教学论文，就按自己设计的方案进行实验。a组同学观察铝、铁、铜分别和盐酸反应的速度。b组同学观察铝和氯化亚铁，铁和硫酸铜分别能否进行反应。c组同学观察铝和硫酸亚铁、铜和硫酸亚铁能否反应。d组同学观察铁和硫酸铝、铁和硫酸铜能否进行反应。最终得到Al>Fe>Cu。这种创新问题新情境拓宽了学生对新知识的理解和认识，激发了学生的学习兴趣和思维能力，开拓了思维意识的深度与广度，增强了他们分析问题和解决问题的能力。 二、创新演示实验， 激励学生创新意识教师创新演示实验不但使学生更易掌握化学知识，还可培养学生敢于科学创新的精神，达到培养学生创新能力之目的。如通过对化学实验能采用的方法、仪器和药品等方面进行创造性筛选，从而激发学生的兴趣和灵感。例如“二氧化碳气体制取”的实验教学中，我事先准备了如下几组实验：（一）碳酸钠与稀盐酸反应；（二）纯碳酸钙粉末与稀盐酸反应；（三）石灰石与稀盐酸反应；（四）石灰石与浓盐酸反应；（五）石灰石与稀硫酸反应。让学生分组来做这五个实验，然后共同讨论：在实验室条件下制取二氧化碳选用哪组实验最合适？为什么？在经过讨论和交流之后，同学们得出共同的结论：实验室应用石灰石（或大理石）跟稀盐酸反应制取二氧化碳最适合。从而不仅使学生们牢固地掌握了二氧化碳的实验室制法，而且也使学生们学会了对比实验和优化实验的方法。在装置选取方面，为了适应新教材的“探究式”教学需要，我准备了铁架台、大试管、集气瓶、水槽、酒精灯、长颈漏斗、普通漏斗、带导管的单孔橡皮塞、带导管双孔橡皮塞、注射器、医用装生理盐水的瓶子(250ml)、 底部有孔的试管、具支试管、广口瓶、U形管等，以备在课堂上提供给学生选用，也在课前发动学生自己构思教育教学论文，自己发掘新的材料来组装发生装置，学生通过独立思考、探索逐渐在设计中体现自己的个性，具有一定的创造性。积极踊跃设计好多装置。 实践证明，注重实验的创新与探索，给学生留出思维空间，增加学生独立设计，独立操作实验的机会，是提高学生素质，培养学生的创新精神和创新能力的有效途径之一。
三、学生自主设计，培养思维的创造性。
传统的实验教学中，实验的设计权力在于教师，学生只是被动地接受教师的实验方案，导致一些知识点在课堂教学中教师分析地头头是道，实验做得规范准确，现象明显，但学生做起题来仍然无从下手。实施创新教育后，将设计实验方案的权力交给学生教育教学论文，事实证明，这种权力的转移不仅有利于培养学生的创新意识，其教学效果也是传统教学方法无法比拟的。例如，在二氧化碳与氢氧化钠反应的教学中，我提出如下问题：试推测二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的产物。学生通过对比二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水的实验事实，很容易想到应该生成碳酸钠和水。实验过程中发现，该反应没有明显现象，怎样设计实验证明二者发生反应了呢？有的学生向反应后的溶液中滴加稀盐酸，观察生成的气体能否使澄清的石灰水变浑浊；有的学生将一支充满二氧化碳的试管倒立在盛水的烧杯中，然后向烧杯中加入几块氢氧化钠固体，搅拌(保持试管口不离开水面)，观察试管内液面的上升；等等。这些实验的设计，体现了学生灵活、创造性地运用所学知识和技能的能力，培养了他们解决化学实验问题的能力和创新能力，牢固掌握了二氧化碳与氢氧化钠的反应。 四、做好家庭小实验，强化创新能力培养。 家庭小实验能给学生创设开放的问题情境，增强培养学生独立思考、学会学习、探究问题的良好习惯 从设计实验程序到完善实验细节教育教学论文，教师要激发学生主动学习的爱好，调动学生注重联系他们的学习和生活实际，密切关注课程知识与现实生活的联系，这样就利于指导学生观察操作，收集资料，主动探究，同时还要合理改善学生的学习方式，拓宽学生的学习空间，培养学生的创新精神和实践能力
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一、变验证性实验为探索性实验。
传统的实验模式是采用教师讲授化学知识，然后通过实验验证其正确性。例如在讲Al的两性时让学生观察这一奇特实验：一铝制的盛饮料的易拉罐内充满CO2气体，然后往罐内注入NaOH溶液，立即用胶布将罐口密封，一段时间后可能会出现什么现象？首先，易拉罐向内凹，变瘪，接着瘪了的罐体重新又鼓起来了。前面的现象一般很容易解释，这是因为学生很容易从固有的思维定势出发，即分析物质发生变化时，只从加入的物质来考虑，只分析NaOH与CO2反应，就易得出前一个变化的解释。为什么会现后面的现象？深入思考，不难得出这是因为容器本身Al与NaOH也会反应并放出H2。这样的探索活动对学生的观察能力、思维能力、实验能力和科学态度的培养并举，使学生真正“学会实验”，并为将来的“发明创造”打下良好的基础。
二、变封闭式实验为开放性实验
同其他事物一样，化学的发展不是静止的，而是无止境的。人类对化学问题的认识有一定的阶段性，对某些问题不可能有完善的答案。例如，学习Na2O2时讲到它可用于潜艇等的供氧，为什么？它解决了哪些问题？可否用已学的其他的物质替代？通过讨论，学生不仅巩固了课堂知识，又理会理论应用于实践应综合考虑各种因素。再如学习CO2性质时，可与实践生活相联系创设情境：与同学出去游玩，来到一个人迹罕至的山洞前，洞前都是枯枝败叶，这时你对这个山洞十分好奇，你是否会进去？若会，你是否要采取措施才进去？若有，采取哪些措施？引入开放性实验，其意义不在于立即得到一个明确的结论，而在于激发学生不断探索、追求，在一定条件下得到相对满意的结论，这才符合科学发展的规律。
三、由“传统型”的实验教学向“集约型”的实验教学方向发展
在实验教学中，有的教师只注重实验操作要点的掌握、实验现象的描述、实验结论的得出，较少顾及环境污染问题，使学生形成“做化学实验受毒害是不可避免的，实验室向周围环境排放有毒物质是合情合理”的错误认识。因此，必须改革传统化学实验教学方向，向“集约型”的化学实验教学方向发展。在实验教学中，尽量让学生从反应原理的选择、装置的设计、尾气的吸收、废液废渣废气的处理等方面参与实验。如在做CO还原CuO的实验时，首先预习点拨：1、CO还原CuO还要在什么条件下进行？2、反应后排出的尾气有哪些成分，能否直接排放到空气中？引导学生积极思考，认真讨论最后学生可以比较快地说出两种方法：1、把它用酒精灯烧掉；2、用一个袋子将它收集起来。
由“传统型”实验教学向“集约型”实验教学的改革，这对于培养学生的创新能力，增强学生的环保意识大有裨益。
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比如学习《日晷》一课，要求大家制作一个简单的日晷。我指导学生完成材料清单、制作步骤后，安排学生回家后自己动手制作。同学们都很好奇，都很有兴趣。
第二天，同学们兴致勃勃地带着自己制作的日晷来了，还互相讨论着日晷的作用。我一看，他们制作的日晷精美极了，大小不一。包括制作的材料，刻度线的划分，晷针的形状也各式各样。我夸奖了同学们后，同学们就缠着我问制作这个日晷起什么作用，希望我能给他们一个正确的答案。我就给学生仔细地讲解了日晷的作用以及日晷的演化，还有现存的几个著名日晷。同学们学到知识后，都争先恐后的想用自己制作的日晷去太阳下试试。我又指导学生在太阳下测试日晷与时间的关系，晷针影子与太阳位置、高矮的关系。至此，《日晷》一课基本完成，同学们兴致都很高，基本上达到了教学的目的。
通过自己制作实验器材，不少学生还能自觉地用所学知识在课后作实验，解决生活中的一些疑问。
迁移能力是学生发展的一项基本能力，学生在制作器材的过程中，会更加深刻理会器材本身所代表的科学含义，更多的迁移到生活中的一些科学现象上。
比如《正电与负电》一课中，我让学生从家中找废旧的丝绸、毛皮以及小巧的橡胶、玻璃制品等。课上让学生动手实验，学生同样兴致高昂，都说这是生活中常见的现象，以前就没有去发现其中的奥秘，没有用心去想事情的原委。有同学说：“我身上总会粘上一些草屑，挥之不去，却不知道是怎么回事，原来是在干活时衣服和草屑摩擦而带电，吸住了草屑。”有同学说，平时梳头时头发总是会被梳子带走，原来也是摩擦带电啊！我问他们为什么会想到这些，他们说是从他们制作的器材摩擦中带电想到的。可见，正是因为他们亲手准备的、他们熟悉的材料启发了他们，让他们去解释一些生活中的科学。激发了他们对生活中科学的热情，他们能够明白，生活中处处有科学，只要他们用心观察，细心体会，专心研究，就能体会科学就在我们身边，科学就能服务生活，从小养成学科学/用科学的好习惯。
学生通过制作大量的实验器材，能有效地提高学生的动手能力，这是显而易见的。在开始的一段时间里，有的同学不知所措，眼睛看着别的同学，笨手笨脚的亦步亦趋，常常弄翻了水杯，弄坏了器材。但是通过一段时间的锻炼后，同学们基本上都能自觉、自主、顺利完成实验。同学们的动手能力得到了较大的提高。特别是通过大量的自制实验器材的制作，让他们手上的技能得到了长足的发展，做什么事都不再毛手毛脚。
实验教学的关键是学生动手进行实验操作的过程，而不是教师讲解的过程。学生通过自制的实验器材，能够清楚地对器材进行操作，也能清晰地了解器材的特征、作用等。能够更加明白实验的内容与目的。在实验中也会更加注重一些微小的细节，去发现一些器材的不足与改进之法，从而提高学生的探究能力。
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一、实验课教学中学生存在的主要问题
1．1对实验课准备不够充分医学微生物学实验课是课程教学的重要组成部分，做好实验有助于学生更好理解理论课讲授的内容。但是在实验教学过程中发现部分同学对实验内容并未事先预习，存在着“临时抱佛脚”的现象。由于没有充分的实验前预习．学生在实验进行过程中尤其是一些操作性实验，往往是看一步实验步骤然后再操作一步，根本做不到前后联系以及与理论课的融会贯通。究其原因，可能是目前医学院校基础教学实验学时较少，学生对实验操作不够重视；学生本身对这门实验课兴趣不大。但最根本原因是学生主观上不重视实验课，认为实验课无关紧要。
1．2无菌观念淡薄医学微生物学实验课以细菌性实验为主，要求学生具有较高的生物安全意识和无菌观念。尽管授课教师在教学中多次强调注意无菌操作，但是在实验教学中，发现仍有部分学生无菌观念淡薄，基本上属于“粗放型”操作。如个别同学手握灭菌后的接种环四处走动，对着接种细菌后的平皿说话，直接用手捡起打碎的接种有细菌的培养皿等。
1．3缺乏团队合作精神在实验课中我们还常常观察到部分学生缺乏团队合作精神，分组实验效率不高。例如由于实验课人数较多，个别同学用完器材后随意摆放，不仅不雅观而且影响了其他同学的使用，造成课堂秩序混乱。在分组实验时，往往组内分工不明确，时间安排不合理，实验进程不顺利，往往需要更多的时间才能完成实验内容。
1．4独立分析问题能力欠缺临床医生诊断病情时需要将病人的临床表现及实验室检查结果等综合分析，才能做出合理的诊断及治疗方案。这要求医学生在基础学习阶段就要养成良好的思考和分析问题的习惯。但实验教学中，发现相当一部分同学对实验内容缺乏思考，对实验结果分析无从下手，甚至出现个别学生抄袭他人结果的现象。这些问题的出现一方面因为学生对课本知识掌握不熟练，并且没有进行必要的实验预习，另一方面也与现有的教学和考核模式有关。
二、进行教学改革探索
在教学中，学生始终是学习的主体，教师对学生的学习过程主要是起合理的引导作用。为了改进教学质量，提高学生分析问题、解决问题的综合能力，我们从教学内容、教学方法及考核方法等方面进行了一些有意义的探索。
2．1调整实验课内容。增加综合性设计性实验传统的医学微生物学实验教学体系大多以验证性实验为主，各个实验内容之间相互独立，缺乏必要的联系。针对实验教学内容分散、相互不连贯的问题，我们调整了教学内容，增设综合性实验，将原来一些分散的验证性实验有机结合起来，形成一系列实验，提高了实验的系统性、完整性。同时，学生参与了从实验准备到最终检测的整个实验过程，极大提高了学生的学习兴趣和积极性，收到了满意的效果。例如，我们在部分班级授课中尝试开设了肠道杆菌检测的综合性实验，从标本的采集、培养基的制备、培养基的高压灭菌、细菌的划线分离培养、革兰氏染色及生化反应、血清学反应以及最后的实验结果分析及讨论均由同学自己完成，提高了他们的积极性。
2．2改进教学方法，提高实验教学质量实验教学的目的是使学生掌握该学科实验研究的主要方法和手段，了解基本原理，并且通过实验技能的培养，形成良好的思考问题、解决问题的能力，提高学生的综合素质。但传统的教学过程中，往往是以教师讲授为主，学生操作为辅，教师讲授时间过多，使学生学习积极性、主动性降低，只能被动按照教材步骤操作，其分析问题、解决问题的能力得不到有效的锻炼。针对此问题，要求教师有必要对教学方法进行改革，合理安排教学过程中示教时问，及时发现学生学习中存在的问题，提高学生的综合素质。
2．2．1督促学生做好充分的课前预习医学微生物学是一门实践性很强的学科，充分的实验预习发挥着重要的作用。为此，教师应当在每学期开始时将教学历公布于学生，并且在每次实验课结束时告知学生下次实验课内容及预习侧重点，或者提出几个思考题。这样可以有效调动学生的学习积极性，并且在听讲时做到有的放矢，提高实验课的教学质量。如在实验标本复习之前，预先将各个标本有何观察要点之类的问题布置给同学，在上课时让其主动讲解，提升了学生学习的主动性。
2．2．2注重课堂教学过程，注意学生能力的培养学生初次接触医学微生物学实验内容，实践经验不足，难免存在操作不规范、认识不足、不注意无菌操作等问题。这就要求教师在教学过程中，必须具有高度的责任感，督促学生严格按照操作规范进行实验，保证实验结果的准确性。对于注意事项较多的实验，教师要做好合理的示教。在示教操作时，语言要简练，动作要稍慢一些，保证学生有充足的时间去理会操作要领，尽快掌握基本操作技术。如革兰染色实验，由于学生第一次进行微生物学实验，应该对涂片、干燥、固定及染色过程等各个环节注意事项一一讲解，保证实验顺利进行。教师在实验教学中，要注意多放手，让每个学生尽可能多动手，多参与整个实验过程。也要注意引导学生在分组实验中，注意相互协作，形成良好的团队意识。
同时实验教学中要注意锻炼学生的理论联系实际的能力以及观察能力，形成科学思维的习惯。只有善于观察，才能积累更多的感性资料，从而进一步升华为理性认识。观察是创新性思维的前提，实验教学中要注意学生观察能力的培养。如培养基灭菌时，有同学发现在高压锅压力表升高到103．4kPa时，温度一直维持在IO0~C而不继续升高。于是让同学讨论、分析其中原因，发现是因为高压锅内冷空气没有排干净，打开排气阀排气后问题解决。通过这一现象，让学生意识到高压蒸汽灭菌法之所以行之有效，是利用了其中的高温而不是高压的道理，从而对高温灭菌法中的这一知识点有了更加深刻的印象。
在课堂教学中应多提问、多讨论，多采取基于问题的学习(PBL)教学法，使学生加深对理论教学的理解。例如在做抗溶血素试验时，可以让学生思考为什么要使用还原态的链球菌溶血素(SLO)，为什么要使用人0型血红细胞，及饭后检测对实验结果的影响等三个问题，并让学生展开分组讨论。最终使学生理解到链球菌溶血素和链球菌溶血素S的区别及抗试验的注意事项，从而使实验教学真正成为理论教学的延伸与补充。
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1、配合讲解，层层深入
进行实验演示时，教师应根据教学内容的需要和学生心理状况，给演示配以适当的启发引导，并在能使学生接受的条件下层层深入．例如：在演示“机械波的形成”，讲解波向外传出振动形式这一特性时，要引导学生观察每一个质点的起振形式有何共同之处，否则大部分学生仅仅能看见波峰与波谷这个振动形式向外传播这一单方面的结论．
2、直观简明，形象生动
实验教学对于学生来说应力求形象生动．这不仅能吸引学生观察，而且也便于学生直觉思维．如在“超重和失重”的教学中，可采用如图1装置：等臂杠杆右侧固定小型电动机B、缠绕在电动机转轴上的细线系着的物块C．杠杆左侧固定着平衡物A．开始物块C不动时，杠杆平衡；当物块C在电动机牵引下向上加速运动时，杠杆右侧会明显向下倾斜，出现超重现象；反之便为失重现象．现象直观明了，学生记忆深刻．
3、适当设疑与激发兴趣
演示时，还应该利用中学生的好奇心，激发学生的兴趣，培养学生思维的探求性．如：学习“伏安法测电阻”，学生在初中就学过了原理，做过了实验，面对两种电路，在他们原有的认知中是等价的．为了能把学习引向深入，可以采用大型示教电表，分别用两种电路去测量同一只大电阻的阻值，悬殊的测量结果，造成一种强烈刺激，学生的思维迅速地被激发．
二、与教学要求相适应的策略
即使是同样的实验装置、器材，在不同的教学阶段，需有不同的实验教学层次与之适应．
1、与知识深度相适应
例如演示“光的折射现象”时，在初中，只要演示说明“折射角随入射角的增大而增大”这一现象．而在高中物理为引入折射率n的概念，则在演示得到一系列的入射角i与折射角r的实验数据后，通过层层分析探究，最终目的是让学生在参与实验探求中，对折射率这一描述介质光学属性的物理量加深理解．
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所谓“严”就是对学生要求严格，使学生养成良好的习惯。俗话说：良好的开端就是成功的一半。对于每一届学生的前几节实验课，我都特别重视，要求学生“不乱说、不乱动、细看书”。“不乱说”有利于进一步的学习和管理；“不乱动”使教室保持良好的秩序，使学生“动”在关键处；“细看书”则可以使学生准备充分，以利于实验的顺利进行。然而，这几个字说来容易做起来难。所以，这里就必须强调“严”。只要教师坚持严格要求，久而久之，学生就养成了好习惯，为上好实验课打下一个良好的基矗。
所谓“细”就是管理要具体，检查要认真。在实验中，严禁各组随便调换仪器，实验必须按操作规程进行；实验后，各组组长要细心检查，认真整理器材，值日班长还要逐组检查、登记各组的仪器完好情况，这就确保了小件仪器无遗失，大件仪器无损坏。如电学实验中的接线夹，小而好玩，谁见谁爱，我就把每一组的接线夹整齐地夹在一块硬纸板上，写上使用者的名字，这就增强了同学们的责任感，使管理易于进行。再如天平砝码盒中的小砝码和镊子，也是小而易丢的器材，每次实验后我都督促值日组长一个一个掀开盒盖看看缺不缺，摆放是否到位。
由于使用中我们抓住了这“严”和“细”，因而充分保证了仪器的完好无缺，杜绝了不正常的损耗，对于正常的故障，也能随时发现及时修复，使仪器保持良好状态。
二、搞好实验教学，提高实验开出率。
教学仪器的配备，就是为了在教学中使用。而要使实验教学坚持下来，第一要解决思想观念问题，第二要解决方法问题。思想观念不解决，就坚持不了实验教学，方法问题不解决则做不好实验。
在教学实践中，我逐渐认识到实验在物理教学中的重要作用：它不仅能帮助学生掌握新知识，更能提高学生的操作技能和培养学生的整体素质。新知识包括仪器的用途、结构、实验目的和原理、实验步骤与合理的操作顺序等常识，还包括数据处理、结论的得出等。操作技能，包括仪表读数、仪器组装调试、操作注意事项等。基本素质则包括严格的科学精神和良好的工作习惯等。在课堂上讲实验，至多能使学生了解理论知识，技能的提高和素质的培养是根本谈不上的。而技能和素质则是学生学好物理、促进相关学科学习进步的重要因素。这甚至对学生一生的成长都会产生重大的影响。观念问题解决之后，方法问题也就迎刃而解。在实验方法上，我坚持以下几点：
1．每一个实验都提前做好准备。对学生，要求课前进行实验预习，明确实验目的、实验要求和实验原理，了解实验的方法和步骤，设计好实验所用的表格。使学生对实验心中有数，这就避免了在实验课上占用部分时间去做准备的弊端，从而赢得较为充分的动手操作时间。作为教师，课前则要对所用器材进行认真的检查和调试，该修的修，该换的换，把实验中易出现的问题解决在上课之前。在学生动手前，教师最好亲手做一遍实验，把握实验步骤的难点与关键，认真测出数据，推算出误差范围，做到心中有数。如在伏安法测电阻的实验中，我用各种取值方法，对不同的定值电阻测出了数组数值，进行推算，发现对任何定值电阻，不论精确到哪一位，三个组值误差均在0—0．6欧之间。在同学们做实验时，曾有一个组测出的三个数值相差1欧姆以上，我就及时指导他们查找原因，结果发现他们的电流表读数有误，把1小格0．2安培读成了0．1安培。
2．在实验课上，我总是先做好示范，把实验中易出现的问题给同学们讲清楚，在学生实验时加强巡视，随时掌握实验进度，统计完成情况，督促对现象和数据的记录，推广好的方法等。课后，则特别要帮助实验失败的小组分析问题、查找原因，并尽快安排他们补做实验。这里最重要的是“及时”，唯有此才能保证每个实验的成功率在95％以上。
3．要留给学生有继续研究的余地。要求大家在认真完成教材任务的基础上，争取人人动手，重复练习，多次操作，以期知识转化为技能。实践也证明了这是升华知识、提高兴趣、培养基本技能的有效方法。在某次研究串并联电路的实验课上，当多数组完成基本实验后，我宣布各组间要进行一次连接并联电路的比赛，这时各组都认真地准备起来，气氛紧张而有秩序。比赛结果，全班完成并联电路只用了一分钟，最快的组仅用了30秒，由于串并联电路的连接过了关，在以后进行的测电压、测电流和测电阻的实验中，这些知识就发生了正向迁移，很快带动了一系列的实验得以顺利完成。
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公共基础实验课程是本科实验教学的基础课程，目前国内艺术院校普遍实行“两段式”专业教学的前提下，基础教学具有共性。在一年级基础教学的同时开设公共基础实验课程，目的在于设计思维与视野的培养，培养设计思考、动手的能力，在低年级具备一定的技能，为后续的专业实验能力的拓展打好基础，符合现代设计教育培养的目标。通过实验课程解决实验技术认知的过程可分为；①对材料的认知：各种材料的基本特性、类别，材料与设计创作的关系；②对实验技术的认知：传统工艺、现代制造技术、先进数字化技术的应用。材料是创作的载体，实验技术是创意表达的途径。
1.公共基础实验课程设计
通过材料的认知来设计实验课程：木材认知、金属材料、复合材料。材料的认知是实验教学过程的根本，材料是造物的基础，通过每种材料不同的特性、肌理，设计合理的课程方法。按材料的划分，就可根据公共课程的特性设计课程体系。木材与金属的不同物理特性，可以从不同的角度入手，如木材肌理的认知，根据不同木材特有的肌理组成，完成谱系研究。在木材连接单元，材料的组合连接是材料特性研究的方法，通过基础的榫卯结构学习，利用木材可塑性，完成单个及整体的连接方式，全面认知木材的特性，为进一步研究木材的特性打好基础。
2.公共基础实验教学方法
基于实验技术的教学方法是区别于设计艺术理论教学模式的，实验技术的分类运用到课程教学中，课程教学中传统手艺的认知，传统手工区别于现代加工方式，注重加工过程中的手艺传承。机械加工应用“车、钳、刨、铣”的方式及随着科技的发展现代数字化科技的应用，在教学技术上特别体现在基于切割的精雕技术、激光技术及3D打印技术的推动下，学生在熟练掌握实验技术的同时为后段的专业课程学习打下良好的基础。在近几年的课程中，推动3D打印在三维基础实验课程中的应用，学生的认知与创作手段都随着新技术的介入发生本质改变。公共基础实验课程逐渐向科技与艺术结合的新方式上来。
3.公共基础实验课程评价
（1）课程前期评价：课程前期准备评价，包含备课笔记、教学大纲的解读、备课完整性、实验项目设计的合理性和创新性。（2）课程中期评价：教学执行力的评价，包含教学指导、教学示范、教学互动——师生之间互动。（3）课程后期评价：成果评价，包含教师总结、作业评分、集体评分、学生互评，或以课程展览形式呈现。总而言之，设计教育的专业界限只有在公共共享平台上才能被融通，我们目前在硬件条件、教学体系的构建上都较完善。并将全院可跨学科、跨专业的实验资源统一整合至大平台，公共共享实验平台每学年承担基础实验课程及专业实验课程将近百来门，教学人时数每年递增，目前将近41万人时数/学年。完成教学任务的同时，平台面向各专业师生开放，通过高效有序现代的管理系统，已实现自主化运行模式，教学秩序井然，实验室安全运行。以学生为本，积极探索创新实验教学手段，鼓励学生积极参与实验活动，改进教学方法和手段。引入校企合作模式，探索生产模式与实验技术的无缝对接。随着教学中不断完善新的教学方法，对内涵建设从不松懈，今后结合虚拟仿真的项目实践，更好地开展公共共享基础实验课程。
参考文献
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近年来中考物理试卷对实验的考查，已从简单的背诵实验知识转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上，重在考查学生的实验能力和综合分析能力。但是实验题的得分率都不高，反映了目前在中学物理教学中，实验教学是一个薄弱的环节。许多物理教师都不同地只重视理论的讲授和解题能力的培养，而忽视了对学生动手能力的培养。不少学校教学经费不足，仪器设备陈旧简陋，地方陕小拥挤，严重制约了实验教学的正常开展，对于大纲规定的实验，不仅开出率低，而且演示实验的作用和地位还在低水平下徘徊，使学生实验动手能力普遍较低。近几年我国中学生实验素质较差。又如1990～1995年期间，国家教委仪器研究所对一万余名学生进行实验能力测试，结果是我国中小学生实验动手能力几乎都不及格。说明了我国中小学生实验动手能力普遍较差。因此，为了培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法，提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力，进一步提高学生学习物理的兴趣和爱好，调动他们的学习积极性，发挥非智力因素的能动作用，引导他们从小爱科学、学科学，激发他们树立敢于攀登科学高峰的雄心壮志，缩小与世界先进国家实验教学的差距，我们应进一步改善实验条件，改革实验教学，直观形象地为学生提供感性认识。
二、怎样改革物理实验教学
1、重视实验教学，加强能力培养。
目前，学生普遍感到物理“难学”，其原因之一就是物理教学中缺乏实验。而一些经济发达的国家，他们非常重视物理实验教学和研究问题的方法，如日本初中物理的课时数只有75课时，但安排的学生实验却有20个，演示实验有130个，并且绝大多数都是研究性实验，基本形成以实验为中心的课堂体系。可见，他们的学生在实验方面得到训练和能力培养比我国的学生多得多，他们学生的实验心理素质比我国中学生强。因此，在当前我国中学教育由应试教育向素质教育转变过程中，我们对物理实验教学，必须引起高度的重视，为了研究好这些课题，教师必须研究教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、接受困难，并结合教学实际，研究解决的方法，努力开发一些直观的演示，同时在教学中引进近代物理学的某些思想方法和现代科学的新成就，例如“分子间作用力”的演示，可在两只乒乓球间夹上一段弹簧，球的外侧套上橡皮筋，平衡时，引力等于斥力；增大球距时，引力大于斥力；缩小球距时，引力小于斥力。这样不仅培养学生对物理的学习兴趣，更多地拓宽学生视野丰富他们的想象，而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
2、变验证性实验为探索性实验。
中学物理实验可分为验证性实验和探索性实验，而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证，巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。但是，对学生在学习物理的科学方法和科学态度方面不能得到锻炼，也不利于培养学生主动探索物理规律的能力，而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说：“对真理的探索比占有更加宝贵”。
因此，在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验。在实验教学中，要尽量再现实验的设计过程，多让学生想想：“为什么要这样做？”“换种方法行不行？”以此渗透物理思想，启迪学生思路。让学生用实验探索和理论探研两种方法自我进行推证，在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚。让学生由学知识变为主动探索自然规律，对知识学得更扎实更牢固，同时使学生受到科学方法的熏陶。
3、合理运用多媒体，优化演示实验教学。
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安全无小事，尤其在电工实验教学中，首先考虑是人的安全，特别是学生的安全，其次是实验仪器的安全。因此，必须采取全方位的措施，确保人和仪器的安全，杜绝安全隐患。
2．1提高学生的实验安全防范意识
学生的不当行为是造成大多数事故的直接原因，究其根源是缺少安全防范意识。安全防范意识是决定能否顺利完成实验的前提，因此加强学生的安全防范意识教育是必不可少的教学环节，并让他们牢固地树立“安全第一，预防为主”的理念［2］。笔者在实践中发现，在学生初次实验时，就强调安全用电知识和正确使用实验台的方法，并播放可操作范围内的违规操作带来的后果，引起学生对安全问题的高度重视，另外实验操作细节的安全问题就随着课程的进行再渗透给学生。这种实验教学方法不仅提高了学生的实验安全防范意识，还加深了学生正确操作的记忆，而且在实验过程中，学生也敢于实践、勇于创新，实验仪器的损坏率有明显的降低。
2．2制定严格的安全操作规程
如果说安全防范意识是软约束，那么安全操作规程就是硬约束，并且也是顺利完成实验教学任务的关键［3］。安全事故大都是由违规操作造成的，要杜绝事故的发生，就必须制定严格的安全操作规程，并百分之百地执行。安全操作规程简述为以下三部分。
(1)实验前，必须遵守先预习后实验的基本要求。预习包括:实验目的、仪器设备、原理、内容、步骤、注意事项等，其中注意事项一定要牢记。
(2)实验过程中，必须遵守“先连线、后通电，先断电、后拆线”的操作原则。连接电路时，要按照一定的次序接线，先接主回路、后接控制回路。当电路中有串联和并联时，先接串联电路、后接并联电路。在实验操作过程中，如遇电路器件过热、异味、异声、冒烟、火花等情况，要立即断电，并请教师检查。另需注意，禁止湿手接触实验电路器件、禁止选择裸头导线连接交流电路、禁止将非额定规格型号的器件接入电路。
(3)实验完毕，必须切断电源，整理实验台，有秩序的离开实验室，禁止串岗影响他人实验进度和实验环境安全。
2．3对实验教师的建议
(1)提高自身素质，特别是实验技术专业知识及基本的维修技术和应对突发事故的措施。实验教师的任务不仅仅是讲课，还要面对实验过程中诸多不确定的问题和突发状况，这都要求实验教师要有过硬的素质，才能保证安全、高质量地完成电工实验教学任务。
(2)加强巡视指导，对于学生的错误操作要有针对性的指导。笔者在实践中发现，在巡视指导学生的同时也获得了许多实验的灵感，例如有些学生的实验方法或者电路的连接，设计的十分巧妙，让人眼前一亮。所以，加强巡视指导不仅仅是纠正学生的操作错误，还是检验学生对所学内容掌握程度和了解学生操作逻辑思维的一种重要途径，再根据学生的实际情况，调整授课方法和内容，做到因材施教，充分体现学生在教学过程中的主体地位。这样既保证了高品质地完成实验课，还降低了实验的错误率、仪器的损坏率、事故的发生率。
2．4对实验室工作人员的建议
实验室工作人员不仅要加大仪器设备的维修、检查力度，还要注意实验室环境的安全，如灭火器、应急照明灯和安全通道指示灯是否正常，还有消防通道是否畅通，及时地排除各种安全隐患，为学生提供一个安全的实验环境。
2．5对实验内容的建议
实践表明，电工实验操作的安全性与实验内容的难易程度存在正比关系。当教学任务与安全相矛盾时，应首先考虑实验安全，并调整实验内容难度或增加学时。如我校在设置电工实验教学任务时，以安全为第一前提，并结合学生的实际情况，使学生普遍能够顺利完成实验内容。
2．6对电工实验教学的建议
运用现代化科技教学手段，降低实验操作的危险性。
(1)通过网络化的手段，将实验安全用电、操作规程、应急措施等内容以文字或教育短片的形式共享到校园网，丰富学生的学习资源。还可以建立师生互动网络平台，交流实验的心得体会、探讨实验学习的方法、疑点和难点。
(2)通过仿真软件虚拟电工实验，避免了动手操作的危险，也是对由于操作不可靠和设备缺陷而无法完成的实验内容的补充。这些软件都可以帮助实验教学向着更加方便、灵活、直观、安全的方向发展，并能取得良好的实验教学效果，实际应用中可以根据不同的需求或者使用习惯选择合适的仿真软件。
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教师试做过相应的实验会发现实验的难点在哪儿，结果怎么样。根据实验难度区分讲解的程度：对容易的实验项目，让学生自己摸索，鼓励学生胆大细心地使用设备，不要怕实验中出问题，出了问题，也不要惊慌，寻找问题的原因；对难度高的实验项目，提示学生哪里可能出问题，有哪些解决思路，如果有必要，则进行简要演示。
1.2加强预习，加强过程监督
预习报告是实验的必备环节，如何去写呢？不少同学认为是把实验指导书的内容抄写一遍。在第一次实验时，就专门讲解本课程实验的预习方法，如何写预习报告等。比如告诉学生需写出实验的基本原理，从理论上计算，信号在系统的每个模块的图形应该是什么等。实验过程中，考虑到实验室的空间、实验箱的配备以及学生的合作精神，我校的通信原理实验项目主要是二人一组完成，个别同学一人一组，有些同学就利用二人一组的“漏洞”进行投机取巧，比如老师没有走到该实验台面前时，做其他与实验无关的事情。实验过程中，老师需要记录下每一个学生的实验工作态度，并将其纳入最终的考核评价中。
1.3软件仿真及多媒体教学
我校的理论课程绝大部分采用的是多媒体教学方案，实验教学已经部分采用了多媒体教学方法。通信原理是一门理论性很强的课程，学生在很短的时间内，要掌握大量的运算及深刻理解其原理，具有一定的难度；通信原理是一门基础而要重要的课程，前人进行了大量的研究工作，已经出现了很多软件专门针对通信的原理进行探讨、分析[3]。软件仿真在某种程度了形象地显示出一种结果，显示出原理运行的过程，帮助学生能够从形象思维角度深入地理解所学知识。引进一种适合我校学生和我校的特色的软件，是目前一个紧迫的任务，并提出了相关的计划，预计在明年能够进行相关方面的建设。
2实践效果
我校电子信息专业招生已经有10年历史，进行了多年通信原理教学。在以往的教学过程中，将有关思想贯穿于通信原理实验项目和有关专业课程设计中，促进了学生的学习积极性，提高了学生学习的主观能动性，相当一部分学生表现出极大的自信心和满足感、成就感。除了要求学生熟练掌握专业课之外，还鼓励同学们参与学校内各种竞赛，让他们并在竞赛中获得了锻炼和成长，也促进了实验水平的提高，进而推动了学生对理论的理解，促进学生自身素质全面提高。
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(1)教学方法。对照组护生采用传统的实验教学模式即“教师示教+护生分组练习+教师总结”。实验组采用整合式实验教学模式，即“一个教学框架+一个实验步骤”。根据护生已学过的、技术操作所涉及解剖学知识的多少设计一个新的教学框架，“已学过的基础解剖学知识，即要点(护生复习)+将局部解剖特点与技术操作要点进行整合，即重点(护生预习)+解剖学知识在技术操作中的应用，即难点(教师指导)”;一个教学步骤，即“先试后导、先练后讲”。
(2)评价方法。①问卷调查:由笔者自行设计的调查问卷，内容为10个项目，回答方式为肯定或否定，在实验教学结束时发放，当天收回。发出问卷215份，收回问卷215份，有效问卷为100%。②技术操作考试:两种不同教学模式下的护生考核方式、考核项目相同，均聘请院外护理专家进行考评，教考分离，对操作考试成绩进行对照分析。③统计学处理:采用SPSS15．0统计软件包进行统计学分析，计数资料的比较采用2检验，计量资料的比较采用t检验。
二、结果
1．两组护生学习主动性的比较。对照组护生课堂气氛相对沉闷，与教师互动偏少，大多数处于“被动接受状态”，提出专业探索性问题较少;实验组护生课堂气氛非常活跃，与教师互动积极，并按照整合式教学模式主动地串接起与相关学科的知识链，经常提出有一定深度的专业探索性问题。
2．两组护生对实验教学效果评价的比较。对照组护生的正面评价仅有2项超过70%，即“有利于引导理论联系实践、拓宽知识面”;实验组护生对10个项目的评价均超过70%。
3．两组护生技术操作考试成绩的比较。对照组平均成绩(79．51±8．82)分，实验组(85．36±7．38)分，两组比较，t=3．46，P＜0．01，结果有显著性差异，实验组技术操作考试成绩明显好于对照组。
三、讨论
1．整合式实验教学模式的构思。外科护理学是我院的精品课程之一，笔者为精品课程建设负责人。在近六年外科护理学理论教学中不断尝试“知识模块”教学法，获得满意教学效果的同时深受启发，故构建整合式教学模式应用于外科护理学的实验教学中。该模式以提高知识的转化率(即知识+能力)为前提，以简化难点、突出重点、强化要点为原则，通过巧妙地教学设计，清晰地显示了技术操作与解剖学知识之间的密切联系，最大限度地激发护生的学习兴趣，有利于循证思维方式的培养，提升了他们的综合素质，优化了教学效果，创新了教学模式。
2．整合式实验教学模式的优越性。
(1)创新了实验教学模式，优化了教学效果。实验教学模式并不是一种计划，而是建起了一座理论与实践之间的桥梁。笔者改变了传统的实验教学模式，授课中简化了“难点”、突出了“重点”、强化了“要点”。所谓“难点”就是要解决护生盲目操作的步骤，提高技术操作的准确性和安全性;所谓“重点”就是要突出护理专业的特点，为临床护理工作解决实际问题;所谓“要点”就是要明确技术操作的步骤与注意事项，避免临床工作中护理差错或事故的发生;笔者根据技术操作与解剖学知识转化点的多少，精心设计教学框架，尽可能地使技术操作、解剖学知识与临床护理实践有机地整合在一起，创新了实验教学模式，使单纯的技术操作转化为内在的能力，极大地激发了护生的学习兴趣。由问卷调查结果可见，整合式实验教学模式得到了实验组护生多方面的肯定，其技术操作考试成绩明显好于对照组护生(P＜0．01)，获得了满意的实验教学效果。
(2)提升了护生的整体素质。整合式教学模式在讲授技术操作的同时还注重培养护生的思维方式及综合能力。例如:讲授三腔两囊管的插管法时，将技术操作的要点与食管的解剖学特征进行整合，运用解剖学知识来讲解“在插管过程中如何避免食管、胃底静脉曲张破裂而诱发的上消化道大出血?”使原本抽象、枯燥的技术操作步骤变得生动有趣，唤起了护生的求知欲，有利于思变、探研能力的培养，启迪了护理科研的意识，同时还巩固和加深了食管的解剖学特征，更重要的是培养了护生循证思维、临床思维的方式。
(3)加强了师资队伍的培养。整合式实验教学模式对教师的知识结构、教学能力、教学经验及教学设计等诸多方面均提出了更高的要求。教师既要精通外科护理学的知识点，又要结合相关的解剖学知识进行整合，准确地剖析出二者之间的知识链接点、知识转化率，要达到这一要求，教师必须付出更多地努力，不断地更新教学观念、拓宽知识面、完善知识结构、积累教学经验，努力提升自身的学术水平和教学能力，才能进一步提高教学质量、教学效果，紧跟当今世界护理教育发展的步伐。
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通过驾驶仿真系统可以对驾驶员在驾驶过程中的行为、感知、认知、决策和态度进行观察、测量和分析，具有安全性、可控制性、可重复性、易于采集客观数据等特点。
1．2软件及仿真场景模型库
驾驶仿真系统的主要构成部分之一是虚拟驾驶场景的仿真，它基于虚拟现实技术，具有沉浸、交互、构想的特性，使驾驶员身临其境，与驾驶仿真的场景环境自然交互。驾驶场景的构建主要是根据科研或教学内容，构造交通场景的三维模型或再现真实的交通场景。可以采用MuhigenParadigm公司的Creator建模软件或常见的3DSMAX造型软件进行虚拟驾驶场景的建模，采用MuhigenParadigm公司Vega软件构建模拟驾驶的仿真平台。
我们目前已拥有具有一定素材，可用性强的仿真场景模型库，如图2所示，具有多种形象逼真的交通环境、车辆和行人模型，具备各种机动车辆等可配置交通模块，还具备模拟特殊天气下的交通环境，如雪天、雾天、夜间等驾驶环境。这些丰富的仿真场景设计元素大大增加了系统的柔性和可用性，方便研究人员及学生根据实验目的，设计和开展各种有关驾驶员行为的研究。
1．3知识基础
基于驾驶仿真的人因实验教学要求学生已经具备一定人因工程基础理论和方法的基础，例如反应时的测定、标识的设计理念、人因设计的基本思路及应用的方法等。另外，还需学生具备一定的计算机软件应用的基础和经验，以便能更快地学会相关模型软件的使用。
2人因实验教学的设计与实施
结合驾驶仿真所设计的人因教学实验，使学生的实践内容更加贴近实际应用，以培养学生的综合素质、创新精神和实践能力为目标，我们在设计实验时，主要着重于以下几个方面。
2．1发挥学生的自主性
以交通标志设计与评估实验为例，交通标牌的字体大小、图样设计，直至放置实施均由学生以团队的组织形式分工协作，独立完成。要求交通标牌设计合理，易于道路使用者识别；模型设计后，可以直接使用驾驶仿真系统进行实车、实路驾驶；对设计成果进行有效、合理的评估。学生在做实验的过程中充满了挑战性，因此大大地激发了学生的兴趣和主动性。
2．2实验的开放性
实验室仅提供驾驶仿真系统及配套模型软件，模型的设计以及对模型评估的方法和手段都由学生根据需要自行确定，这为学生的创造性思维发展提供了很大的自由度。例如，针对驾驶安全某个主题的研究，学生可以自行设计模型，自行设计调查问卷，组织实验的实施，并分析实验的结果。
2．3实验内容的综合性
实验的设计思想是让学生在课程学习的．同时，培养理论联系实际，灵活应用人因工程理论解决实际问题的思路及方法的能力。正如学生在实验报告里所说：“在整个实验中，从发现问题、提出问题到解决问题，我们都遵循了在人因学中起核心作用的以人为本的思想。实验中我们面对的是一个现实生活中的复杂问题，我们实践了一个完整的应用人因学原理到实际系统设计的全过程，即确定设计目标和绩效评价标准一系统定义一基本设计一界面设计一测试评估一方案改进的过程，课堂上学习到的理论知识在此得到了实践与巩固。”
2．4实验教学模式的创新性
我们应用驾驶仿真系统的相关软件和硬件，给予学生全新的集成体验，加深理论知识的学习，并感知复杂的系统和理论。使学生的方案设计和改进措施更加符合实际，利于学生的实践实施，使学生对实验充满兴趣和积极性。学生在实验报告中说到：“我们体会到了虚拟现实技术在系统研究中的巨大作用。就这次实验来说，我们利用现有的模型，屏幕上谈兵，就完成了系统的分析以及再设计。虚拟现实技术已经成为现在我们研究现实世界的有力工具。我们学习到了很多应用案例，也更加深入地理解了人因课上所讲到的一些理论与原则性的知识。理论结合实践，是学习知识的最佳方式。不过，我们的实践，不是传统意义上的实践，而是在虚拟的现实世界中进行的实践。”
我们针对不同的教学需求，可以开设如下不同类型、不同形式的人因教学实验。
(1)体验式教学。可以把复杂的难于理解的人因工程理论通过驾驶交互体验来领会和学习。
(2)研究型教学。学生自主设计实验场景或测试方案，开展针对特定理论或者原则的实验研究。例如，有准备的反应模式与无准备的反应模式区别，有分神或者无分神的反应模式区别，疲劳和正常精神状态下的反应模式区别等。
(3)专题教学。例如：交通险情专题实验主要针对险情反应模式、反应时间的测定，学生也可进行交通险情的体验；交通标识专题实验可以对交通路标进行主观、客观的评估。
3实验教学效果
基于驾驶仿真，我们已经开设了人机系统仿真体验式实验、汽车贴膜研究型实验和以北京西直门为案例开展了交通标志设计与评估的专题实验等。这些实验贴近生活实际的应用，培养了学生综合应用理论知识分析和解决实际问题的能力。教学实验很好地达到了预期效果，受到了学生的肯定与好评。
(1)学生感受到人因理论方法与技术在实际生活中的重要地位，真正理解了人因工程的内涵，有助于学生在实践中加深对理论知识的理解和运用，加强了对所学知识的感性认识。
(2)利于创新能力的培养，提高了学生的创新意识和创造性解决问题的能力。
(3)培养了团队协作能力。实验需要学生合理分工，相互协作，进行有效的团队沟通，共同解决问题，才能成功地完成。
(4)提高了学习的兴趣。实践教学内容目的性强，贴近实际应用，给学生充分的自由度，学生学习热情高，自主、积极地查阅资料，确定解决方法。
(5)提高了实践教学效果。利用驾驶仿真系统使教学环境生动、逼真、安全，学生能够多方体验，吸引了学生学习和研究的兴趣，也有利于学生对方案结果的检验和评估。
4结束语
基于驾驶仿真，我们开设了多种类型的自主性、综合性、开放型的实验，并得以顺利实施让学生有机会尝试、体验、研究并解决人因工程的实际问题，受到了学生的广泛赞誉。实验锻炼了学生综合运用理论和方法解决实际项目问题的能力，为他们后续的学习和去企业实习打下了良好的基础。
今后，我们还将不断总结实验教学的经验，不断地完善和提高实验教学的水平，不断丰富实验教学内容，为培养创新型、综合型高素质人才而服务。
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