高職專(zhuān)業(yè)課程《現(xiàn)代儀器分析》實(shí)踐教學(xué)的改革與實(shí)踐

江津津+董蕾+劉慧娟+鄭玉璽+黃利華

摘要：高職專(zhuān)業(yè)課程《現(xiàn)代儀器分析》的實(shí)踐教學(xué)模塊非常重要，在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)盡可能多地運(yùn)用現(xiàn)代教育教學(xué)技術(shù)和信息化教學(xué)手段，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升實(shí)踐教學(xué)效果。本文認(rèn)為，可以通過(guò)模擬仿真技術(shù)和VR的技術(shù)手段，提高實(shí)踐教學(xué)的交互性，有效集中學(xué)生的專(zhuān)注力，提高實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：儀器分析；實(shí)踐教學(xué)；虛擬現(xiàn)實(shí)；模擬仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）01-0253-02

一、《現(xiàn)代儀器分析》課程實(shí)踐教學(xué)的重要性

現(xiàn)代儀器分析是食品安全檢測(cè)和食品營(yíng)養(yǎng)分析領(lǐng)域的一門(mén)重要學(xué)科，也是多門(mén)學(xué)科交叉跨界融合的學(xué)科?！冬F(xiàn)代儀器分析》課程是“食品營(yíng)養(yǎng)與檢測(cè)”專(zhuān)業(yè)和“食品質(zhì)量與安全”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要核心課程，各類(lèi)高等院?；旧隙加虚_(kāi)設(shè)。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代儀器分析這門(mén)學(xué)科取得了日新月異的進(jìn)展。在定性檢測(cè)領(lǐng)域，現(xiàn)代儀器分析側(cè)重對(duì)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定與表征；在定量檢測(cè)領(lǐng)域，現(xiàn)代儀器分析的優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)復(fù)雜化合物的快速分離和實(shí)現(xiàn)高靈敏度的成分分析。

《現(xiàn)代儀器分析》課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容包括：電位分析法、光學(xué)分析法、核磁共振（NMR）、質(zhì)譜（MS）、氣相色譜（GC）、液相色譜（LC）、氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）技術(shù)和液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用（LC/MS）等技術(shù)。該課程注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。實(shí)踐教學(xué)實(shí)施中選擇食品常用檢測(cè)項(xiàng)目，圍繞測(cè)試任務(wù)學(xué)習(xí)分析方法的原理、儀器結(jié)構(gòu)、使用維護(hù)方法、定性定量測(cè)定方法，設(shè)計(jì)了15個(gè)適用性強(qiáng)、實(shí)踐效果好的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與職業(yè)崗位群緊密掛鉤，方法全部取之于最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，突出了職業(yè)技能的特點(diǎn)。該課程的理論教學(xué)內(nèi)容，完全為實(shí)踐教學(xué)的順利實(shí)施服務(wù)，實(shí)踐教學(xué)模塊的重要性非常顯著。

二、《現(xiàn)代儀器分析》課程實(shí)踐教學(xué)改革的必要性

在強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的現(xiàn)代教學(xué)模式下，高職的專(zhuān)業(yè)課程要求逐步進(jìn)行信息化教學(xué)。教學(xué)信息化，是指在教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)手段，使教學(xué)的所有環(huán)節(jié)數(shù)字化，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率。信息化教育，是以現(xiàn)代教育思想和理論為指導(dǎo)，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)教育資源，優(yōu)化教育過(guò)程，以培養(yǎng)和提高學(xué)生信息素養(yǎng)為重要目標(biāo)的一種新的教育方式[1]。當(dāng)下，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)迎來(lái)了最好的時(shí)代，VR技術(shù)將對(duì)教育行業(yè)產(chǎn)生顛覆性的影響。大力普及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以積極推動(dòng)高等院校的實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。虛擬仿真技術(shù)，是在多媒體技術(shù)、VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與VR技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的、完整的虛擬環(huán)境為典型特征，通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器，也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng)，還可用一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型表示。實(shí)體在虛擬環(huán)境中相互作用，或與虛擬環(huán)境作用，以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征，充分滿(mǎn)足了現(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展需求。判別是VR還是虛擬仿真技術(shù)，要看是否具有以下四個(gè)基本特性：折疊沉浸性（指學(xué)生可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感覺(jué)等多種感知，從而獲得身臨其境的感受）、折疊交互性、折疊虛幻性和折疊逼真性[2]，符合這四個(gè)特征的是虛擬仿真技術(shù)。

《現(xiàn)代儀器分析》課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，涉及的儀器既有國(guó)民經(jīng)濟(jì)中廣泛應(yīng)用的經(jīng)典儀器，又有具有較大應(yīng)用潛力的新型或大型精密儀器。涉及的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分為必選實(shí)訓(xùn)、自選實(shí)訓(xùn)和綜合性實(shí)訓(xùn)3種類(lèi)型。在每個(gè)實(shí)訓(xùn)中，都需要介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法、儀器結(jié)構(gòu)和功能等內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)儀器的主要應(yīng)用和基本維護(hù)有較全面的了解，并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格、求實(shí)、細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)。該課程的實(shí)踐教學(xué)模塊涵蓋了樣品預(yù)處理方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理、原子吸收光譜、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、紅外光譜、電分析化學(xué)儀的應(yīng)用、氣相色譜儀的應(yīng)用、高效液相色譜儀的應(yīng)用、質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、熒（磷）光光譜儀的應(yīng)用、原子吸收分光光度計(jì)的應(yīng)用以及綜合實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。該課程雖然實(shí)用性很強(qiáng)，符合現(xiàn)代檢測(cè)行業(yè)的需求，但是在實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，容易受到實(shí)訓(xùn)器材和條件的限制。由于課程所涉及的色譜類(lèi)儀器、原子吸收分光光度計(jì)等分析儀器屬于大型精密儀器，價(jià)格昂貴，維護(hù)保養(yǎng)成本很高。目前，國(guó)內(nèi)院校還不可能做到每個(gè)工位1臺(tái)這類(lèi)儀器，所以傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式是以教師演示操作之后的學(xué)生分組操作實(shí)踐為主。這種模式耗時(shí)太長(zhǎng)，更有部分學(xué)生容易產(chǎn)生依賴(lài)教師或者同學(xué)的心理，學(xué)生個(gè)體得到的實(shí)操鍛煉不夠深入。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征，可以充分滿(mǎn)足現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，學(xué)生人手一臺(tái)電腦，在機(jī)房通過(guò)虛擬仿真軟件完成實(shí)操鍛煉，這種方式相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)得多。雖然模擬仿真環(huán)境與真實(shí)的檢測(cè)環(huán)境有出入，但是通過(guò)VR或者模擬仿真訓(xùn)練，學(xué)生可以對(duì)儀器的使用方法充分熟悉，也可以對(duì)儀器的應(yīng)用軟件熟練使用，有利于今后在崗位上直接操作儀器進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前，高職院校的某些專(zhuān)業(yè)建設(shè)模擬仿真實(shí)訓(xùn)室是大勢(shì)所趨，通過(guò)模擬仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)和投入使用，引領(lǐng)高職《現(xiàn)代儀器分析》課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，是一條很好的發(fā)展思路?！冬F(xiàn)代儀器分析》課程的實(shí)踐教學(xué)模式改革和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容都需要與時(shí)俱進(jìn)，迫在眉睫。

三、《現(xiàn)代儀器分析》課程實(shí)踐教學(xué)改革的具體措施

1.創(chuàng)新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。當(dāng)前，高等院校建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的需求很大，但供應(yīng)卻不足，主要是擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)過(guò)硬的企業(yè)并不多，開(kāi)發(fā)出的模擬仿真軟件尚不夠成熟，使用起來(lái)問(wèn)題比較多，整個(gè)行業(yè)缺乏品牌效應(yīng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要仿真軟件業(yè)內(nèi)的企業(yè)共同努力，發(fā)揚(yáng)精益求精的研發(fā)精神，進(jìn)一步提高研發(fā)能力，降低成本，真正解決高等院?？蛻?hù)的實(shí)際困難，提高模擬仿真軟件的品質(zhì)，提供過(guò)硬的產(chǎn)品和技術(shù)。只有軟件靠譜了，模擬仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)才能獲得成功。另外，進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，還需要院校的支持和推動(dòng)，只有在體制機(jī)制和人員經(jīng)費(fèi)的保障下，才可能建成有示范引領(lǐng)作用的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室。endprint

2.虛擬教育與V-learning應(yīng)用的推廣?！冬F(xiàn)代儀器分析》課程實(shí)踐教學(xué)中的互動(dòng)和及時(shí)反饋是非常重要的，否則就會(huì)出現(xiàn)教師演示儀器操作并指導(dǎo)進(jìn)行項(xiàng)目檢測(cè)時(shí)，一些學(xué)生即使在一旁觀看也無(wú)法適時(shí)切入的現(xiàn)象。要想提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，需要先讓學(xué)生身臨其境并沉浸其中。虛擬教育可以解決《現(xiàn)代儀器分析》實(shí)踐教學(xué)中的交互問(wèn)題和專(zhuān)注力有效集中的問(wèn)題。虛擬教育與VR的應(yīng)用，需要建立在以下的基礎(chǔ)上。第一，基于虛擬現(xiàn)實(shí)及可視化技術(shù)的教育教學(xué)模式，只有在任課教師理念清晰，運(yùn)用信息化、數(shù)字化教學(xué)意念堅(jiān)定并有基本成熟的教學(xué)模式的條件下，才可以實(shí)現(xiàn)V-learning的真正推廣和實(shí)行。第二，教學(xué)知識(shí)和內(nèi)容有可視化的方法和手段。第三，教學(xué)環(huán)境虛擬場(chǎng)景化。第四，教學(xué)過(guò)程人機(jī)交互化。第五，教學(xué)效果具備客觀真實(shí)的評(píng)價(jià)方法。只有在具備上述五點(diǎn)的情況下，虛擬教育才有望獲得理想的效果。當(dāng)前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境所面臨的主要問(wèn)題包括虛擬仿真軟件品質(zhì)不夠過(guò)硬，虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的地位不夠凸顯，還有實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的問(wèn)題。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的選擇上，唯恐出現(xiàn)系統(tǒng)不兼容、升級(jí)更新不易實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。在推行虛擬教育的同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的管理以及對(duì)虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)、活動(dòng)安排的管理，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)《現(xiàn)代儀器分析》課程實(shí)踐教學(xué)改革的意義。

四、結(jié)語(yǔ)

高職的實(shí)踐教學(xué)改革研究，一般主要著眼于實(shí)踐教學(xué)體系與機(jī)制建設(shè)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地建設(shè)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)等方面[3]。由于高職專(zhuān)業(yè)課程《現(xiàn)代儀器分析》的獨(dú)特性，本文的重點(diǎn)落在創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心的建設(shè)以及虛擬教育與V-learning應(yīng)用的推廣兩個(gè)方面。創(chuàng)新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建成以后，可以作為實(shí)踐教學(xué)示范中心，為同類(lèi)院校的同類(lèi)課程起到示范、引領(lǐng)的作用。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：The practice teaching of Modern Instrumental Analysis course is very important.In order to stimulate students' learning enthusiasm and enhance the effect of practice teaching，modern educational technology and information technology should be used as much as possible. It can improve the interactivity of practical teaching by means of simulation technology and VR technology，can also effectively focus on students' concentration and improve the effectiveness of practical teaching.

Key words：instrumental analysis；practice teaching；virtual reality；simulationendprint