仪器分析化学实验技术思考与实践

仪器分析化学实验技术思考与实践 本文关键词：化学实验，实践，思考，仪器，分析

仪器分析化学实验技术思考与实践 本文简介：摘要：针对目前仪器分析化学实验教学中存在的一些问题和教学现状，介绍了仿真软件运用在高等院校《仪器分析化学实验》教学中的必要性。以教学实践中气相和液相等仿真实训为例，总结仿真软件在大型仪器教学中的应用优势和长远发展。建立新型的仿真软件结合实际操作的仪器分析化学实验，培养具有科学素养和创新实践能力的高素

仪器分析化学实验技术思考与实践 本文内容：

摘要：针对目前仪器分析化学实验教学中存在的一些问题和教学现状，介绍了仿真软件运用在高等院校《仪器分析化学实验》教学中的必要性。以教学实践中气相和液相等仿真实训为例，总结仿真软件在大型仪器教学中的应用优势和长远发展。建立新型的仿真软件结合实际操作的仪器分析化学实验，培养具有科学素养和创新实践能力的高素质人才。

关键词：实验技术的思考；仿真软件；多元化

分析化学实验是一门以实验操作为基础的学科，实验操作作为化学基础知识的一部分，对于学生掌握仪器的操作要领，应用大型仪器做好分析工作，培养学生严谨的科学态度和实验技能的创新性，以及掌握仪器分析在化学操作前沿中的应用价值具有重要的指导意义。而仪器分析实验作为分析化学实验的重要组成部分，在实验教学中锻炼学生掌握大型仪器在检测和分析中的应用技术，因此在整个分析化学的教学环节中占有特殊的地位。

1仪器分析化学实验现状分析

仪器分析化学实验课程过于单一，紫外分析的操作就占据了实验课程的所有环节，单一仪器的使用并不能让学生从实验目的和实验目标上真正体会这门实验课的设置目标，这与教学大纲的要求是相悖的，并且对于学生掌握其他实验的基础也是有很大影响的；再者，学生层次高低不同，对于基本实验操作的熟练掌握程度也不尽相同，这就造成了良莠不齐的实验操作结果，对于学生实验结果的考核也就没有了合理化的考核标准；以分组为实验的仪器分析实验操作，更使得一部分学生不能真正掌握大型仪器的操作原理和操作方法，进而对一些简单仪器的操作使用也是一知半解，而实验报告的上交也存在了抄袭和剽窃，千篇一律，造成了教育的失衡和将就。教育部明确在“新世纪教改工程”中提出来了关于新世纪人才培养的宗旨：重视学生综合素质的提高，培养学生的创新意识和实验能力。后期的仪器分析课为了让学生掌握更多的化学分析方法，满足社会对高素质、全方位人才的需求，新增设了液相色谱、气相色谱、红外光谱仪和原子吸收仪等几个大型仪器的使用和操作，在结合专业课对基本分析操作的知识基础上，让学生们掌握理论是通过实际操作来现实真正的掌握。在仪器分析专业课中的一些公式数据的处理，必须通过仪器的操作和运作才能真正理解其中的内涵和要义。必须让学生地有直观的感受和操作。那么结合仿真软件帮助学生了解和熟悉大型仪器的使用，是非常有必要的。

2虚拟仿真实验在化学实验中的应用浅析

虚拟仿真实验是在“互联网+”时代的下必然产物，主要是通过电脑客户端，将设计购买的仿真实验软件安装在实验教学机房电脑上，主机直接参考分机安装仿真软件，实现互联网的网络管理。每个学生都可以独立使用一套操作软件。仿真软件中的程序具备虚拟实验设备和大型仪器等操作和指导说明，能够让学生体验网络实验教学中的仪器操作，以及定性和定量分析物质中的离子含量和浓度，新兴的仿真软件能够真正实现将专业理论知识和虚拟仿真实验操作相结合。仿真实验软件的使用，不仅能够充分利用网络资源提高实验教学效率，还能指导学生直接利用网络进行文献的下载和学习，在参考文献的学习下，能很快帮助学生了解仪器的使用方法和操作流程以及结果的分析和应用；比如在气相和原子吸收实验中，学生能够直观认识到各个仪器的组成部分所起的作用和操作注意事项，包括电脑端数据的处理和筛选。甚至学生还可以在网络客户端进行操作的验证，电脑端提示操作失误，帮助学生很快纠正错误的操作和理解。结合网络操作的仿真软件完全解放了实验耗材的成本及仪器的维护和修理，最主要的是通过在机房电脑客户端安装仿真软件的形式，真正建立了可实际操作的网络化的化学仿真实验室，以仿真实验软件为依托，可以让教师的课堂变得更为灵活和具有选择性和多元化。既可以设计真实的可操作性的实验师实验课程，也可以优先进入机房体验网络化的可视的仿真实验操作技能的学习。与实验室的实操实验相比，仿真实验能够给学生以直观的认识和了解，没有陌生感和无从下手感。当学生有了基本认识和掌握仪器操作的要领后，再进入实验室进行真实的操作，比较有利于学生的层级递进的学习方式，而且仿真软件教学可以做到重复利用，也具有环保性，不会产生试剂中金属离子对环境的危害和污染。对于教师开展创新性的实验教改项目新模式的化学实验教学来说，仿真软件的应用确实是一个非常实用并具有应用价值的实验手段。

3虚拟仿真实验在化学实验中的创新意义

有利于培养学生的创新意识。由于实验设备资源有限，学生分组操作实验仪器时受课时时间的影响和学生自我学习水平的限制，不能保证每个学生都操作仪器，了解仪器的使用和数据分析。而仿真实验通过网络操作，能够实现每个学生对仪器的网络操作和对仪器的说明和数据处理，包括实验报告的书写和总结。另外，仿真软件的存在，也使得很多实验方案的可操作性成为了现实，以前的很多实验方案因内容和所涉及到的药品安全性和对仪器的高要求性，导致实验不得不进行调整和更换；仿真虚拟实验的存在，使得教师在设计实验项目时，可以应用教学案例将信息技术和化学实验教学进行整合，这是仪器分析化学在整合实验教学与信息化教学的的基本策略，在将两者整合的过程中总结了以下几种教学途径：虚拟情景教学，让学生首先对教学情形有个印象化的认知了解；仿真实验教学，帮助学生构建可视化的教学实验场景；网络探究教学，通过网络视频的学习和探讨，帮助学生了解实验教学的重点和规避实验误区；多媒体辅助教学，比如幻灯片、视频播放等。仿真实验教学软件平台的搭建，是为了帮助学生建立严谨的科学认知，同时多元化的教学实验内容的设计也使得其具有充分的开放。该模式下的仪器分析实验是对传统实验教学模式的强烈冲击，仿真实验教学软件的广泛应用，为化学实验操作提供了更为丰富的学习资源以及便利，对于推进素质教育和提高学生科学素养，有效保障实验教学模式改革和创新，提供了充分条件。本文设计了大型分析仪器的仿真实验教学项目的改革模式，并简明扼要地根据现有条件以及实施情况，介绍了农林院校如何利用虚拟仿真实验软件平台对化学实验创新式实验教学改革的具体做法。1）提高学生对大型仪器的可视化和实际操作能力的改善，部分学生由于自身基础比较薄弱，在实验操作上存在梯度差异，仿真软件的存在使得这些学生在自己薄弱的方面可以反复进行操作和演练，可以直接纠正实验操作存在的错误。在仿真软件实验操作环境下，实验教学无法多人同时进行一项设备的操作，导致一部分学生没有操作的机会。仿真实验可以实现每个学生对同一个实验项目的操作而互不干扰，学生还可以根据自身情况调整实验的难度和梯度。2）降低了实验耗材费用，也避免了试剂废液造成的环境污染。实验室进行的实验操作等课程需要仪器的使用和开放度，在这个过程中，必定会引起仪器设备的损耗，加上实验过程中所购买的相关试剂，也不是一笔小数目。应用仿真软件完全可以避免或降低这些问题的存在，甚至对于实验室废液的处理及环保问题，也一律省略，大大降低了实际操作和实验废液处理等对环境的污染。3）增强了其他实验课程实际操作间的交互性和互异性，为理论知识联系实际操作一体化的新式实验教学模式提供了契机和改革方向。依托仿真软件进行实验教学改革，采用理论加实际一体化的实验教学模式，可以激发学生对仪器使用的好奇心和学习的兴趣，规避了部分学生对真实实验中药品和仪器使用所产生的畏惧心理，既可以让学生在仿真软件中巩固基本实验原理、实验目的、实验目标，又能在逼真的实际操作环境中学到更多的专业知识和实验分析技能，完全区别于传统的实验教学模式。

4结束语

利用虚拟仿真实验教学软件，不仅完善了化学专业实验实践教学模式，也弥补了在实际操作中存在的不经济、无法模拟、安全性低、重金属和有机物带来的环境污染等不足。更为每个学生提供了实验操作的机会，让更多的学生掌握了实验仪器的技能和应用，提高了学生的实践操作能力和实验创新能力，为满足社会需求输送了新的力量。当然，虚拟仿真软件虽然在学生操作普及性上占据了优势，但是对于学生真正接触仪器，从网络操作到实际操作还是存在差距，它只是提高了学生对实践技能的掌握和应用，并不能完全代替实际操作所带来的效果。只是在传统化学实验的展开受到诸多物质条件和可操作性条件的限制上，引入计算机仿真软件技术进行弥补的一种有效措施。随着互联网的快速发展，利用实验仿真软件进行化学实验教学，是现代化学教学的大势所趋，是顺应科技发展的潮流。将仿真软件应用于化学实验，不仅可以弥补传统化学实验的不足，还能培养学生实事求是的科学态度、缜密的科研思维和敏锐的科研创新能力。如果能将仿真软件与现实实验相结合，相信仿真软件会大大促进教学质量的提升，全面促进教学效果的提升和教育教学模式的变革。

作者:苗芳芳 滑静 王燕 刘旭航 赵筱萌 单位:北京农学院

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