互動虛擬仿真實驗的優秀工具：YenKa

盤俊春

在教學中，我們常常要模擬實驗發生的真實情景或演示一些復雜的活動過程。在傳統課堂教學中，這些實驗情景和過程由于受到技術的限制而常常難以實現。此時，我們可以借助虛擬仿真實驗軟件來解決這一問題。虛擬仿真軟件雖然有很多，但是大多數的軟件不是操作復雜就是功能單一，適合中小學教學使用的不多。本文推薦的是一款簡單實用且適合中小學師生使用的優秀軟件：YenKa。下面將通過一些具體的實例來說明它的使用方法及在教學中的應用。

● YenKa的主要功能及特點

YenKa是英國Crocodile Clips公司開發的一款優秀的虛擬仿真教學軟件，因為主要是面向英語國家銷售，沒有中文版，所以YenKa在中國的用戶并不多。其實它的操作很簡單，盡管是英文界面，但一點都不復雜。老師們只要花幾個小時學習就可以上手了。

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

它的功能強大，能進行計算機、數學、科學和通用技術這四門學科的實驗，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的導航菜單簡潔清晰，主要有：新建實驗（New）、打開網絡實驗（Open-online）、打開本地實驗（Open-local）、變換實驗平臺（Change Product）、系統設置（Settings）等。在網絡上及本地已有制作好的實驗模型，老師們可直接打開使用。利用軟件里面的內置組件，可輕松地制作一個模擬實驗。

通過YenKa軟件的功能及特點可以看出，目前國外教學工具軟件“課程化”的趨勢非常明顯，即按照課程體系為每個教學點提供互動學習支持，提供配套的學習任務和學習指導。而國內同類產品大都只提供軟件和使用說明，很少根據課程體系和教學內容進行細致的配套加工、提供細致的在線服務。

● 利用YenKa進行虛擬仿真實驗

利用YenKa能制作出中學各學科大多數的實驗，所制作的虛擬實驗與現實中進行的實驗高度仿真，老師們可以通過實驗在創設情境、驗證或猜想結論等環節中引導學生進行探究性學習。引導學生通過實驗去發現和探究解決問題的方法，充分發揮學生的主體作用。下面將通過幾個有代表性的例子說明它在教學中的簡單應用。

1.利用YenKa進行數學仿真實驗

利用YenKa能進行統計學、3D模型和坐標實驗。統計學中包含有拋骰子、拋硬幣、盒子抽球和轉盤等常用的實驗，3D模型主要是進行空間立體圖形的各種邊角等測量和表面積展開等實驗，坐標實驗則是進行判斷坐標位置的游戲。下面進行一個有趣的統計學實驗。

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

實驗制作起來很簡單。首先，進入數學學科實驗平臺，新建一個數學統計學文件；其次，單擊左下角的“Objects”按鈕，進入內置組件庫，找到“Dice”組件，把它拖到場景中，就會出現一個骰子，選中骰子，右擊骰子后進入骰子屬性對話框，把它修改成兩個骰子；再次，按上一步相同的方法，在組件庫中拖出統計直方圖或是統計餅圖（內置有10多種統計圖）；最后，拖出并設置好操作按鈕組件就完成了。這里設置擲骰子的次數是1000次，單擊“開始”按鈕后進行實驗，單擊“清除重來”按鈕重新進行實驗，結果如圖2所示。

通過實驗會讓學生發現實驗是不公平的，和為6的有5種情況，和為4的有3種情況，所以不公平。要使和出現概率相同，可以修改游戲規則為“擲出兩個骰子的點數之和為6時，甲贏；擲出兩個骰子點數之和為8時，乙贏”。

2.利用YenKa進行計算機仿真實驗

在中小學計算機基礎課教學當中，由于程序語言的各種命令、語法極其枯燥與乏味，程序運行過程抽象，因此很多學生提不起學習的興趣。此時，可以利用YenKa進行仿真教學，它能把抽象的編程過程轉化為具體的生活場景。例如，通過設計人跳舞、沖咖啡等生活場景的方式把抽象的知識形象化，從而激發學生的能動性與挑戰欲，使學生能輕松地掌握程序語言。

案例2：沖咖啡實驗，讓學生通過編程序制作一杯咖啡。

制作過程和案例1基本相同。進入計算機學科實驗平臺后，打開內置組件庫，里面有現成的供編程用的各種組件，把它們拖到場景中并放在適當位置即可。完成后的實驗場景如圖3所示。接著開始實驗，讓學生自己通過拖動對象到流程圖中，嘗試制作一杯咖啡。完成流程圖后，單擊“Start”按鈕就可以運行程序了，每當程序運行到其中的一個步驟時，場景則會播放相應的動畫，如當程序運行到加水步驟時會播放加水動畫，非常形象和直觀（如圖4）。

3.利用YenKa進行物理和化學仿真實驗

YenKa的科學實驗平臺包含物理和化學這兩門學科，包含有無機化學、電化學、光與聲、運動、電磁學、模擬電子和數字電子這七大類實驗。軟件已內置有大量現成的實驗，師生們只要打開就可直接進行實驗了。

案例3：水力發電站模擬實驗。

在生活中，像發電站、電磁等模型是比較危險或不好直接做實驗的，此時我們就可利用虛擬仿真模型進行實驗，本例是一個水力發電站模型，在這個模型中將會學習到一個水電站的工作原理。

進入科學實驗平臺中的“Electricity&Magnetism”（電磁學），在菜單中找到“Hydro-electric power”（水電）實驗。進入實驗場景后，見到的只是水電站的外觀圖，單擊“內部構造”按鈕，就會出現電站的內部結構圖。把兩個電力開關閉合，電站開始工作，場景開始播放發電的整個過程動畫。你可以單擊電站，改變里面的參數屬性，如果改變的有效值電壓不符合條件，那么電網線路會燒壞，燒壞后可以修復電網重新實驗。運行效果如圖5所示。

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

為了幫助新手更快入門，官方網站還提供了一系列的培訓錄像，提供了系統的課程目錄，為每個專題配套了相應的使用指導，老師們可以從網站下載制作好的模型，導入到平臺中即可直接編輯使用。

總的來說，YenKa是目前最優秀的中小學教學仿真軟件之一，它不僅功能強大，而且最主要的是它簡單實用，能為我們的日常教學提供有效的幫助。