盤俊春

在教學(xué)中，我們常常要模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)生的真實(shí)情景或演示一些復(fù)雜的活動(dòng)過程。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，這些實(shí)驗(yàn)情景和過程由于受到技術(shù)的限制而常常難以實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，我們可以借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件來解決這一問題。虛擬仿真軟件雖然有很多，但是大多數(shù)的軟件不是操作復(fù)雜就是功能單一，適合中小學(xué)教學(xué)使用的不多。本文推薦的是一款簡單實(shí)用且適合中小學(xué)師生使用的優(yōu)秀軟件：YenKa。下面將通過一些具體的實(shí)例來說明它的使用方法及在教學(xué)中的應(yīng)用。

● YenKa的主要功能及特點(diǎn)

YenKa是英國Crocodile Clips公司開發(fā)的一款優(yōu)秀的虛擬仿真教學(xué)軟件，因?yàn)橹饕敲嫦蛴⒄Z國家銷售，沒有中文版，所以YenKa在中國的用戶并不多。其實(shí)它的操作很簡單，盡管是英文界面，但一點(diǎn)都不復(fù)雜。老師們只要花幾個(gè)小時(shí)學(xué)習(xí)就可以上手了。

該軟件的官方下載地址為http：//www.yenka.com，它分學(xué)校版和家庭版，其中家庭版可在家中免費(fèi)使用，打開后的界面如下頁圖1所示。

它的功能強(qiáng)大，能進(jìn)行計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、科學(xué)和通用技術(shù)這四門學(xué)科的實(shí)驗(yàn)，良好的用戶界面使得它在教室中使用起來很方便，特別適用于交互式電子白板。

YenKa的導(dǎo)航菜單簡潔清晰，主要有：新建實(shí)驗(yàn)（New）、打開網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)（Open-online）、打開本地實(shí)驗(yàn)（Open-local）、變換實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（Change Product）、系統(tǒng)設(shè)置（Settings）等。在網(wǎng)絡(luò)上及本地已有制作好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，老師們可直接打開使用。利用軟件里面的內(nèi)置組件，可輕松地制作一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)。

通過YenKa軟件的功能及特點(diǎn)可以看出，目前國外教學(xué)工具軟件“課程化”的趨勢非常明顯，即按照課程體系為每個(gè)教學(xué)點(diǎn)提供互動(dòng)學(xué)習(xí)支持，提供配套的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)指導(dǎo)。而國內(nèi)同類產(chǎn)品大都只提供軟件和使用說明，很少根據(jù)課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致的配套加工、提供細(xì)致的在線服務(wù)。

● 利用YenKa進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

利用YenKa能制作出中學(xué)各學(xué)科大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)，所制作的虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)高度仿真，老師們可以通過實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)設(shè)情境、驗(yàn)證或猜想結(jié)論等環(huán)節(jié)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)和探究解決問題的方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。下面將通過幾個(gè)有代表性的例子說明它在教學(xué)中的簡單應(yīng)用。

1.利用YenKa進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)

利用YenKa能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)、3D模型和坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中包含有拋骰子、拋硬幣、盒子抽球和轉(zhuǎn)盤等常用的實(shí)驗(yàn)，3D模型主要是進(jìn)行空間立體圖形的各種邊角等測量和表面積展開等實(shí)驗(yàn)，坐標(biāo)實(shí)驗(yàn)則是進(jìn)行判斷坐標(biāo)位置的游戲。下面進(jìn)行一個(gè)有趣的統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)。

案例1：甲乙兩人在玩一個(gè)拋擲兩個(gè)普通正方體骰子的游戲，游戲規(guī)則如下：擲出兩個(gè)骰子的點(diǎn)數(shù)之和為6時(shí)，甲贏；擲出兩個(gè)骰子點(diǎn)數(shù)之和為4時(shí)，乙贏。請回答：①請寫出兩點(diǎn)數(shù)之和的所有可能性；②這個(gè)游戲規(guī)則對雙方公平嗎？③若不公平，請你修改游戲規(guī)則，使它成為一個(gè)公平游戲。

實(shí)驗(yàn)制作起來很簡單。首先，進(jìn)入數(shù)學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，新建一個(gè)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)文件；其次，單擊左下角的“Objects”按鈕，進(jìn)入內(nèi)置組件庫，找到“Dice”組件，把它拖到場景中，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)骰子，選中骰子，右擊骰子后進(jìn)入骰子屬性對話框，把它修改成兩個(gè)骰子；再次，按上一步相同的方法，在組件庫中拖出統(tǒng)計(jì)直方圖或是統(tǒng)計(jì)餅圖（內(nèi)置有10多種統(tǒng)計(jì)圖）；最后，拖出并設(shè)置好操作按鈕組件就完成了。這里設(shè)置擲骰子的次數(shù)是1000次，單擊“開始”按鈕后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，單擊“清除重來”按鈕重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

通過實(shí)驗(yàn)會(huì)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)是不公平的，和為6的有5種情況，和為4的有3種情況，所以不公平。要使和出現(xiàn)概率相同，可以修改游戲規(guī)則為“擲出兩個(gè)骰子的點(diǎn)數(shù)之和為6時(shí)，甲贏；擲出兩個(gè)骰子點(diǎn)數(shù)之和為8時(shí)，乙贏”。

2.利用YenKa進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)

在中小學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課教學(xué)當(dāng)中，由于程序語言的各種命令、語法極其枯燥與乏味，程序運(yùn)行過程抽象，因此很多學(xué)生提不起學(xué)習(xí)的興趣。此時(shí)，可以利用YenKa進(jìn)行仿真教學(xué)，它能把抽象的編程過程轉(zhuǎn)化為具體的生活場景。例如，通過設(shè)計(jì)人跳舞、沖咖啡等生活場景的方式把抽象的知識(shí)形象化，從而激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)性與挑戰(zhàn)欲，使學(xué)生能輕松地掌握程序語言。

案例2：沖咖啡實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過編程序制作一杯咖啡。

制作過程和案例1基本相同。進(jìn)入計(jì)算機(jī)學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后，打開內(nèi)置組件庫，里面有現(xiàn)成的供編程用的各種組件，把它們拖到場景中并放在適當(dāng)位置即可。完成后的實(shí)驗(yàn)場景如圖3所示。接著開始實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己通過拖動(dòng)對象到流程圖中，嘗試制作一杯咖啡。完成流程圖后，單擊“Start”按鈕就可以運(yùn)行程序了，每當(dāng)程序運(yùn)行到其中的一個(gè)步驟時(shí)，場景則會(huì)播放相應(yīng)的動(dòng)畫，如當(dāng)程序運(yùn)行到加水步驟時(shí)會(huì)播放加水動(dòng)畫，非常形象和直觀（如圖4）。

3.利用YenKa進(jìn)行物理和化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)

YenKa的科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含物理和化學(xué)這兩門學(xué)科，包含有無機(jī)化學(xué)、電化學(xué)、光與聲、運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)、模擬電子和數(shù)字電子這七大類實(shí)驗(yàn)。軟件已內(nèi)置有大量現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)，師生們只要打開就可直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。

案例3：水力發(fā)電站模擬實(shí)驗(yàn)。

在生活中，像發(fā)電站、電磁等模型是比較危險(xiǎn)或不好直接做實(shí)驗(yàn)的，此時(shí)我們就可利用虛擬仿真模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本例是一個(gè)水力發(fā)電站模型，在這個(gè)模型中將會(huì)學(xué)習(xí)到一個(gè)水電站的工作原理。

進(jìn)入科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的“Electricity&Magnetism”（電磁學(xué)），在菜單中找到“Hydro-electric power”（水電）實(shí)驗(yàn)。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場景后，見到的只是水電站的外觀圖，單擊“內(nèi)部構(gòu)造”按鈕，就會(huì)出現(xiàn)電站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。把兩個(gè)電力開關(guān)閉合，電站開始工作，場景開始播放發(fā)電的整個(gè)過程動(dòng)畫。你可以單擊電站，改變里面的參數(shù)屬性，如果改變的有效值電壓不符合條件，那么電網(wǎng)線路會(huì)燒壞，燒壞后可以修復(fù)電網(wǎng)重新實(shí)驗(yàn)。運(yùn)行效果如圖5所示。

在軟件中還內(nèi)置有大量類似的實(shí)驗(yàn)，限于篇幅不在此一一舉例，這里只再提一下有關(guān)YenKa的通用技術(shù)平臺(tái)。通用技術(shù)平臺(tái)里包含有基本電路、電子、電子線路板、PIC單片機(jī)和傳動(dòng)裝置這五類實(shí)驗(yàn)。其操作過程和前面的實(shí)驗(yàn)基本一樣，差別在于內(nèi)置的組件類型和功能不一樣而已。

為了幫助新手更快入門，官方網(wǎng)站還提供了一系列的培訓(xùn)錄像，提供了系統(tǒng)的課程目錄，為每個(gè)專題配套了相應(yīng)的使用指導(dǎo)，老師們可以從網(wǎng)站下載制作好的模型，導(dǎo)入到平臺(tái)中即可直接編輯使用。

總的來說，YenKa是目前最優(yōu)秀的中小學(xué)教學(xué)仿真軟件之一，它不僅功能強(qiáng)大，而且最主要的是它簡單實(shí)用，能為我們的日常教學(xué)提供有效的幫助。