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针锋相对,助力虚拟仿真实验未来成长

更新时间:2019-11-22 浏览次数:

171850092 徐文心

本学期,综合化学实验开设了虚拟仿真实验——脑部神经递质:共轭高分子荧光探针识别。开学第二周,即安排了虚拟仿真实验教学——脑部神经递质:共轭高分子荧光探针识别,沈群东老师为同学们介绍了开设该虚拟仿真实验教学的目的和意义,以及该虚拟仿真实验的主要内容。同学们在课上进行了线上实验,体验了虚拟仿真实验这一新鲜事物。由于实验内容较多,同学们对这一软件的使用还有待进一步学习和摸索,因此,后续的线上实验都放到课余时间,由学生自主安排时间完成。

经过一段时间的自主学习,综合化学实验课程于第12周进行虚拟仿真实验总结,选修综合化学实验课程的近50位同学都就虚拟仿真实验提交了实验总结和建议。在11月19和21日的虚拟仿真实验总结课上,沈群东老师就本学期虚拟仿真实验开展情况做总结,并组织学生分为正、反双方分析了虚拟仿真实验的利弊。同学们积极发言,脑洞大开,为该实验未来的发展和成熟提供了宝贵意见和思路。

总结课上沈老师首先简单介绍了开发该实验的目的、进行方式和同学们的实验成绩结果。很多同学经过网上反复学习和实验,取得了95分以上的高分,甚至很多同学得了满分。之后,沈老师挑选了若干篇具有代表性的学生实验总结与大家交流分享。同学们既表达了对该实验的赞许,同时也指出了实验中存在的一些问题,提出了对实验的进一步设计和改进的建议,希望使实验能够更加贴近科研项目的真实场景。同学们的建议让老师和研发团队都受益良多。沈老师在讲课最后,从宏观的实验项目和微观的实验程序设计上给出了自己的总结,一方面表达了对于虚拟仿真实验发展的必然决心,另一方面直面了现阶段实验设计中的漏洞,逻辑清晰,思考全面。

讲课结束后,沈老师将课堂交给了学生们。沈老师把同学们平均分成两组,分别代表正、反双方支持或反对虚拟仿真实验的发展。双方各出两名代表分别负责立论和总结,其余同学每人有一次自由讨论发言的机会。辩论中同学们针锋相对,脑洞大开。

正方从学生、实验课程和国家三个角度,挖掘虚拟仿真实验的优点。他们认为:

对于学生

该实验节省时间,提高效率

减少有毒物质接触,有利身体健康

帮助学生体验科研,寻找兴趣

对于实验课程

实现随时随地开展,降低复杂实验的门槛成本

迎合数字化趋势,提供课程升级机会

对于国家

观研发过程、项目优化及实施全过程,有利人才培养和科技升级

虚拟仿真实验是未来发展潮流,国家可以因此伫立潮头,引领潮流,提升国际影响力

反方则冷静思考了虚拟仿真实验目前存在的问题,相比于传统实验,其主要缺失:

随机性:计算机既定的程序排除了误差产生的可能,从而也很难激发新发现

真实性:实验中的细节,如气味、温度、颜色等无法百分百的显现

创新性:没有了随机性做保障,虚拟实验的创新性和发挥空间被大大压缩

反方还对虚拟仿真实验的定位产生了质疑。如果定位在替代简单的传统实验,则从成本效益上并无必要;如果替代科研实验,则无法预测真实结果,只能提供概念。

在自由辩论中,双方更是据理力争,互不相让。大家主要讨论了虚拟仿真实验如何体现随机性;错误操作和创新实验的结果如何预测;大体量、危险的教学实验是否需要虚拟仿真实验代替;教学资源不足地区的学校如何开展高成本的实验;人工智能能否发展到实验所需的模糊逻辑的水平;虚拟仿真实验的成本与实际实验开展相比究竟孰高孰低;论文文献学习能否代替虚拟仿真实验等一系列问题。令沈老师都感到意外和惊喜。

真理越辩越明。同学们在辩论中并不是为了辩论而辩论式的强词夺理,而是辩证式地看待新生的虚拟仿真实验。不可否认它现阶段的确存在很多的问题,但是也不能削足适履,因此就否定虚拟仿真实验发展的前景和优点。正是有这样的辩论,才让科技从无到有,从稚嫩走向成熟。

一场辩论就像一场答辩会,正方是申请项目者,反方是评委,作为申请者,既要努力说服评委,也要从评委的意见中摘取未来发展的"金点子"。这次虚拟仿真实验的总结,不仅仅是在助力该项成立不足半年的"未来实验"的成长,更是助力未来科学中坚力量的学生们的成长。

让我们与虚拟仿真实验一起面向未来,星辰灿烂。