儀器分析實驗中仿真技術的應用范文

本站小編為你精心準備了儀器分析實驗中仿真技術的應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:從仿真技術的角度，對“儀器分析實驗”課程的教學改革與實踐進行探討。實驗結果表明:熟練運用仿真技術于課程教學，可解決由于學時、經費、場地、儀器臺(套)數不足等條件限制，不能充分保證每個學生都能親自上機操作的問題。還可以激發學生學習興趣、提高學生的動手能力，增強教學效果。此外，仿真教學軟件的選擇、設計要貼近實際，讓學生能更好地掌握儀器操作。

關鍵詞:儀器分析;仿真;實驗教學;應用

“儀器分析”是我校食品質量與安全、生物工程、制藥工程、藥學、中藥學、環境工程等專業的學科基礎課。本課程要求學生掌握基本儀器的原理和檢測技術，注重實驗方法和基本技能的訓練，為其以后在食品、藥物、環境工程等領域的工作、科研及進一步的學習作必要的鋪墊。現代社會職業化的要求及學生謀生需求的驅動，使儀器分析的實踐性要求越來越強。儀器分析所包括的分析方法目前有數十種之多。每一種分析方法所依據的原理不同，所測量的物理量不同，操作過程及應用情況也不同。課程內容多，教學課時少，且內容抽象，學生普遍反映學習難度大，其次實驗所用儀器價格昂貴，限制了實驗教學的開展［1］。

1國內各高校對儀器分析課程的教學改革國內很多高校對于“儀器分析

”課程進行了教學改革:如華中農業大學李勝清等［2］建立了分析化學“四位一體”的研究性教學模式和“儀器分析”等課程多元化的考核體系。渤海大學李秀霞等［3］以食品儀器分析課程為例進行了研究性教學模式的改革實踐。廣西中醫藥大學馮旭等［4］將PBL教學法，應用于藥學類專業儀器分析實驗課。河南焦作大學蘇永祥等［5］從教學實際出發，探討如何激發學生的學習興趣、如何讓學生明白做好儀器分析實驗的重要性、上好儀器分析實驗課的措施、改革實驗課考核形式，促進學生的學習主動性。廈門大學化學系趙一兵等［6］分析了儀器分析實驗課教學存在的問題，闡明了多媒體計算機輔助教學是緩解教學內容多、更新快與儀器設備不足和落后的矛盾，是完善教學效果的有效途徑。廣西中醫學院譚建寧等［7］以CAI課件輔助實驗教學，將其應用于實驗預習和了解沒有條件開設的實驗、重復模擬有條件開設而教學效果不佳的實驗。首都醫科大學化學生物學與藥學院閆淑蓮等［8］就儀器分析實驗課教學中遇到的問題進行了探討。廣西師范大學化學化工學院鄒華紅等［9］、綏化學院食品與制藥工程系田喜強等［10］根據儀器分析實驗的特點，為了解決儀器分析實驗教學存在的問題，從成績考核、實驗內容設置、教學方法與手段等方面對儀器分析實驗教學進行改革。東北林業大學理學院李暐等［11］根據儀器分析實驗的特點，解決實驗教學的現狀與存在的問題，設計并實踐了“強化預習+儀器認知+獨立操作”的儀器分析實驗課程的教學模式。目前關于“儀器分析”課程的研究性教學實例只有華中農業大學化學學院、渤海大學、南京航空航天大學及本課題組，且理論和實踐均處于探索階段。近年來，各個高校根據儀器分析課程教學的特點，在實驗內容安排，學生分組的設置，實驗課程的考核等方面都有一定的改進，但由于受到各方面條件的限制，學生在實驗操作中依然處于被動地位，動手能力比較欠缺，所學到的儀器分析理論知識難以與實踐真正融合，創新能力沒有得到相應的提高。因此，本課題組擬對“儀器分析實驗”課程進行基于仿真技術的研究性教學方法的探索與實踐，緩解儀器不足等造成的矛盾的同時，激發學生學習儀器分析實驗課程的興趣，提高學生的實驗動手能力，提高實驗教學效果，促進實驗教師自身素質的提高。

2儀器分析教學改革的幾點措施

2．1教材建設與選用

根據不同專業人才培養的需要和儀器分析微型、高效、自動、智能的發展趨勢，課程組在教材建設方面始終堅持兩條原則:一是堅持選用優秀出版社出版的優秀教材;二是教材符合工科相關專業的需要。所以根據授課對象的不同，食品質量與安全、生物工程專業選擇朱明華主編，高等教育出版社出版的《儀器分析》(第四版)為教材，該教材為“十二五規劃教材”。此教材基礎理論和基本知識敘述得較為詳盡，突出基礎學科教學和工科化學的特點，該教材習題量較為適中，難易得當;使用下來，效果較好。環境工程專業選擇劉志廣主編，大連理工大學出版社出版的《儀器分析》(第二版)，該教材為“國家精品課程教材”，可作為綜合性大學化學系及相關專業的儀器分析課程的教材。藥學相關專業(制藥工程、藥學、中藥學)選擇柴逸峰、邸欣主編，人民衛生出版社出版的《儀器分析》(第八版)為教材。該教材是國家衛生和計劃生育委員會“十三五”規劃教材、全國高等醫藥教材建設研究會“十三五”規劃教材，該書是專門針對藥學相關專業編寫的，內容上符合藥學相關專業對儀器分析基礎知識的需要。內容較為精煉，較其他的教材，在各章中加強了學習要求，加強了與藥學相關專業的聯系。教材內容較為豐富，這對學生擴展知識有較好作用。

2．2實驗課程內容整合、優化

為了達到更好的教學效果，儀器分析課程組有完整配套的教學參考資料。實驗教學方面，考慮專業需求不同，課程組教師自編了《儀器分析實驗講義》。結合專業的需要及專業特點和各專業在人才培養方案中設置的課程學時數，實驗的設置考慮藥學相關專業的特點，各專業開設的儀器分析實驗內容有所不同:(1)藥學、中藥學開設6個實驗，包括氣相色譜法測定薄荷油中薄荷腦的含量、固體樣品紅外光譜的測定(KBr法)、火焰原子吸收光譜法測定感冒沖劑中的銅—標準加入法、維生素B12注射液的定性鑒別和定量分析、鄰菲羅啉測定溶液中鐵的含量、高效液相色譜法測定維C和銀翹片中對乙酰氨基酚的含量。(2)生物工程、食品質量安全專業開設了4個實驗，較藥學相關專業少了火焰原子吸收光譜法測定感冒沖劑中的銅—標準加入法、氣相色譜法測定薄荷油中薄荷腦的含量、固體樣品紅外光譜的測定(KBr法)，增加了水中氟離子含量測定實驗。(3)環境工程專業因專業特點和學時數的原因，開設6個實驗:氣相色譜法測定甲苯的含量(內標法)、電鍍生產廢水中銅、鋅含量的測定、鄰菲羅啉測定溶液中鐵的含量、高效液相色譜的定性定量方法、水中氟離子含量、測定維生素B12注射液的定性鑒別和定量分析。這樣使得教學內容既符合了人才培養方案的要求，又有利于培養學生創業創新能力。

2．3仿真技術在實驗教學中的應用“儀器分析

”課程由理論和實驗兩部分組成，實驗部分要在專業的儀器分析實驗室完成。儀器分析課程組在食品工程學院的實驗樓內有專門的實驗室，承擔全校的儀器分析課程實驗。具有大型精密儀器設備，實驗過程中課程組始終堅持讓每一位學生都有親自動手操作的機會，由于實驗室容量有限，所以6～8名學生一組，每次實驗最多有4組參加，對于自然班人數較多的班級進行整合，確保學生實驗的效果。但是在教學過程中由于場地、儀器臺套數等原因，學生雖分組進行實驗，但在教師對儀器分析實驗演示時，并不能夠使全部的學生都能準確地觀察到教師的演示動作，所以造成操作過程中常出現錯誤的操作。基于以上問題，在學校、學院的大力支持下，我們購買了儀器分析仿真教學設備及軟件。建立了儀器分析仿真實驗教學實驗室。課程組的各位教師為更好地實現教書育人的目標，在保質保量完成本科教學課程內容的同時，積極參與課程仿真軟件的學習及使用。在集體備課的過程中，對仿真軟件的使用、教學過程中會出現的各種問題進行研討，尋找解決的辦法，并將其應用于實踐教學，取得了較好的教學效果。如:教師在講授內容過程中會出現前半部分內容學生認為簡單(有機化學、分析化學接觸過)，后半部分內容聽不明白(儀器沒見過)的現象，年輕教師可能把握不好;再比如:對于仿真教學與實物教學的先后問題等等。針對各種問題，課程組組織研討，在老教師的把關下，各位授課教師講出了自己的想法，大家互相交流后，得出解決的辦法:在授課過程中，學生接觸過的部分壓縮講，以復習的方式講授;學生沒有接觸過的內容展開講，從結構分析到機理詳細講解，讓學生能夠消化吸收。在不斷的教學過程中這種方法也在不斷改進。在仿真教學基礎上，再進行實物教學，不但便于學生理解和掌握，而且經過強化后的教學內容可以給學生留下比較深刻的印象，強化實驗技能。

3結語

綜上所述，隨著科技的發展，“儀器分析實驗”課程教學手段的改革與應用具有重要性和必要性。仿真教學軟件的選擇、設計也要與時俱進，貼近實際。在仿真教學的基礎上，讓學生更好地掌握儀器操作。在后續的實驗教學改革中，我們還將探討如何在仿真操作及實物操作的基礎上，進行開放性、設計性實驗教學，從而為提高學生的創新能力發揮積極的作用。

作者：劉寧 吳春 黎晨晨 聶芊 趙丹 單位：哈爾濱商業大學