- 课题背景和意义
Scratch是麻省理工学院的“终身幼儿园团队”在2007年] 发布的一种图形化编程工具，主要面对全球青少年开放，是图形化编程工具当中最广为人知的一种形式，所有人都可以在软件中创作自己的程序。Scratch与传统的代码式编程软件不同，它通过类似于乐高积木的方式“堆叠”程序语句模块，拖曳定义后快速地实现程序编写，能够方便我们更快速有效地达到预期的结果。Scratch在当前阶段的编程界面大致可以分为操作符、变量、代码、图片、声音以及程度等几大部分，其可以完成对编程命令按照感觉或者动作等不同的形象来进行分类处理的功能，以实现对这些编程命令的拖拽操作。相较于一般的变成，Scratch拥有操作简单、容易上手、充满乐趣地特点，可以更方便地完成动画演示、交互说明。
生物虚拟实验技术快速发展。在传统的观念中，认为微生物实验作为一种生物实验，只能在专业的实验室中完成操作。然而，生物虚拟实验平台的建立慢慢地跨越了这个鸿沟。例如，乐步教育科技有限公司开发的NB生物实验室、矩道科技有限公司开发的VR/3D生物实验室等等。众多优秀的虚拟实验生物平台都可以为高校开展更高效、更方便的微生物实验，同时，也更加扩宽了学生们对于微生物实验学习的渠道。
- 课题的简要阐述
进入21世纪，尤其是近几年以来，互联网信息技术飞速发展。与此同时与教育行业的结合也发挥了巨大潜力。越来越多的国家、企业甚至个人都将两者的结合应用看作未来的风口。许多优秀的虚拟在线学习平台已经被开发出来。腾讯课堂、新浪公开课、网易公开课、中国学生慕课网等。这些在线教育平台的出现，在很短的时间内扩大了所有人的学习机会。
网络虚拟实验是以计算机网络为核心部件，按照实验课程的教学要求将设置好的虚拟仪器或者用品，通过编辑程序连接起来，建立起合格的实验工作情景，在网络连接的基础上对建立起来的模拟实验仿真模型进行实时仿真，实现对于实验的远程操作的系统，从而构成新型的实验教学方法。[1]
虚拟实验室在研究和开发中的作用已经走在了发达国家研究和应用的前列。大学也越来越受欢迎，如今，一些大学很早就建立了虚拟实验室，并以个人名义向学生开放。例如，清华大学、华中科技大学、复旦大学、上海交通大学和暨南大学也开发了一些虚拟仪器系统以促进教学和研究。[2]
微生物实验课程是生物学、生物技术等生物相关的专业的核心课程，在实验操作方面注重科学领域的交叉性和操作技能的熟练性。在微生物学实验室，重点是微生物的结构、生理代谢和生态分布。这些实验都可以在微生物学的相应实验课程框架内学习，使学生形象地了解微生物的基本习性、生命规律等，还可以培养学生严谨的科学态度，分析解决问题的能力，创新开发的能力。通过进行微生物实验，可以让学生们对于微生物理论的学习有更深刻和形象的理解加深，为以后的学习甚至是科研工作打下良好的基础。[3]
微生物学是一个基于实验的学科。科学技术的进步以及教学的进步导致了数字实验系统的出现，可以利用可以可视化的数据和图像对传统生物学进行定量实验；而在课堂上很难做到可以完全进行的实验。数字化实验系统与传统生物实验教学的结合是生物实验教学发展的一个新方向。[4]在微生物学中，实验是帮助学生获得理论知识并与实践经验相结合的重要和必不可少的组成部分之一。然而，传统的微生物实验或课堂教学存在不安全、成本高和耗时长等问题。虚拟模拟实验可以克服上述传统实验课程的缺点。此外，我们应充分利用现有网络平台的优质虚拟仿真学习工具，探索 '互联网 实验室 '的混合学习模式。通过虚拟仿真实验，可以直观、系统地解释理论知识和实验活动，并将理论学习和实验活动结合起来，进一步强化所学原理和实验活动，从而提高学生的兴趣和时间投入。[5]
虚拟模拟实验是国家生物实验室教学示范中心建设的一个重要内容。它在综合和工程生物学实验方面有很大的优势和潜力，有很多发展的机会。利用生物制药虚拟仿真实验学习平台，可以有效克服传统的与教学时间和空间有关的限制，增加学生的知识，延长学习时间。[6]此外，借助现代多媒体和虚拟技术工具，丰富的视听材料，可以清晰直观地展示实验原理和实验过程。[7]实践经验表明，在实验教学中充分利用现代信息技术，可以提高学生的理解能力，提高实验效率，节约实验资源，培养学生的实践能力，明显提高实验教学的效果。[8]
- 课题开展的计划
本论文将利用14周的时间完成。具体安排如下：
- 第一周—第五周确定论文题目，并完成开题报告。
- 第六周—第八周根据题目和开题报告搜集相关资料，并学习Scratch编程。
- 第九周—第十一周尝试用Scratch做出预期的程序。
- 第十二周完成初稿，并交于老师批阅，听取老师的意见，进行修改。
- 第十三周完成二稿，并交于老师批阅，在老师的指导下进行完善。
- 研究方法
文献研究法：搜集、 鉴别 、整理文献，并通过对文献的研究形成对黑天鹅和Scratch的科学认识。
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