在線模擬仿真平臺(tái)在化工類專業(yè)課程中的應(yīng)用和探索
——以《儀器分析》為例

王曉霞

（東營(yíng)科技職業(yè)學(xué)院，山東 廣饒 257335）

一、在線模擬仿真平臺(tái)在《儀器分析》課程中應(yīng)用的重要性

（一）開(kāi)展基于工作過(guò)程開(kāi)發(fā)的突破口

將工作過(guò)程作為重要導(dǎo)向是課程開(kāi)發(fā)的主要指導(dǎo)思想，鑒于工作過(guò)程的課程把工作過(guò)程和教育教學(xué)過(guò)程有機(jī)結(jié)合，利于學(xué)生建立理論知識(shí)，從而發(fā)展各方面的能力，儀器分析課程在開(kāi)展基于工作導(dǎo)向的開(kāi)發(fā)過(guò)程中還有問(wèn)題，比如創(chuàng)造工作情境與模擬環(huán)節(jié)中，實(shí)踐工作場(chǎng)景無(wú)法得到保障，實(shí)踐操作中設(shè)備不夠與儀器設(shè)備滯后等，導(dǎo)致課程優(yōu)勢(shì)在執(zhí)行中有所束縛。在線模擬仿真平臺(tái)的運(yùn)用，可以攻克學(xué)生僅僅可以看，而無(wú)法動(dòng)手操作的缺陷，讓所有學(xué)生均可以具體分析檢測(cè)工作，給教學(xué)情境設(shè)定提供條件，演變成儀器分析課程開(kāi)展基于工作過(guò)程導(dǎo)向改革的一個(gè)重要突破口。

（二）推動(dòng)理論與實(shí)踐一體化教學(xué)

在線模擬仿真平臺(tái)能夠讓學(xué)生快速掌握好儀器操作過(guò)程以及分析條件的選擇。對(duì)實(shí)驗(yàn)室已具備的儀器，學(xué)生能夠在做好模擬仿真實(shí)驗(yàn)以后，在實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)實(shí)際操作，可以大大降低對(duì)儀器造成的損害。而針對(duì)實(shí)驗(yàn)室不具備的儀器，能夠經(jīng)過(guò)在線模擬仿真平臺(tái)加以模擬，在某種程度上讓學(xué)生了解與掌握相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，促使理論和實(shí)踐操作相融。

二、在線模擬仿真平臺(tái)在《儀器分析》課程中的應(yīng)用

在線模擬仿真平臺(tái)是借助計(jì)算機(jī)創(chuàng)造各種虛擬環(huán)境模擬真實(shí)環(huán)境，同時(shí)按照真實(shí)環(huán)境中的理論與實(shí)際操作情況在模擬仿真的環(huán)境中操作與驗(yàn)證、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的一種教學(xué)方法。由于在線模擬仿真平臺(tái)能夠采用聲音與圖像等各種信息提供逼真的虛擬環(huán)境，讓人好似身臨其境，而且可以提供多人在線學(xué)習(xí)，使用頻率較高，容易維護(hù)，當(dāng)前我國(guó)諸多高校為提升化學(xué)專業(yè)類課程教學(xué)效果，均按照自身需求構(gòu)建了在線模擬仿真平臺(tái)。在線模擬仿真平臺(tái)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)際儀器操作相同，涵蓋了實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景、儀器操作、采集和分析數(shù)據(jù)，其可以直觀把音樂(lè)與聲效等相融，加強(qiáng)學(xué)生臨場(chǎng)感與交互意識(shí)，學(xué)生經(jīng)過(guò)儀器分析在線模擬仿真平臺(tái)能夠掌握教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，涵蓋學(xué)習(xí)儀器設(shè)施設(shè)備的操作指南與安全事項(xiàng)等內(nèi)容，而且系統(tǒng)可以提示可能會(huì)產(chǎn)生的安全問(wèn)題與操作失誤造成的損害，繼而降低真實(shí)操作中由于操作不準(zhǔn)確導(dǎo)致儀器設(shè)備受損，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在線模擬仿真平臺(tái)運(yùn)用在儀器分析課程中，能夠有效彌補(bǔ)儀器設(shè)備的不足，體現(xiàn)出實(shí)際操作中無(wú)法觀察到的細(xì)節(jié)與原理。

以白酒主要成分的測(cè)定分析實(shí)驗(yàn)而言，在該化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，需要使用液——質(zhì)聯(lián)用儀，其是一種大型的精密儀器，價(jià)格高昂，必須要安排專人維護(hù)與保養(yǎng)。假設(shè)使用以往的教學(xué)方法講述儀器基本原理、結(jié)構(gòu)與定量實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)結(jié)果展開(kāi)分析，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中是被動(dòng)的，無(wú)法參加到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中去，讓學(xué)生感覺(jué)枯燥，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)積極性差，操作能力缺失，無(wú)法把學(xué)習(xí)到的知識(shí)使用在實(shí)踐中。

對(duì)于儀器分析課程教學(xué)所需，在以生為主，提升學(xué)生各方面能力的教學(xué)理念引導(dǎo)下，專業(yè)教師和技術(shù)工作人員使用現(xiàn)代化信息技術(shù)，采用3DMax 等工具制作仿真資源，使用Unity3d 當(dāng)成3D 引擎，使用C#語(yǔ)言且用Visual Studio 工具開(kāi)發(fā)程序，整合構(gòu)成液——質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)白酒主要成分測(cè)定定量分析在線模擬仿真教學(xué)軟件。在這一軟件上學(xué)生能夠經(jīng)過(guò)互動(dòng)預(yù)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、操作中注意事?xiàng)等加以自主學(xué)習(xí)。當(dāng)學(xué)生做好預(yù)習(xí)以后，觀看在線模擬仿真實(shí)驗(yàn)操作演示，系統(tǒng)可以模擬實(shí)驗(yàn)操作的各個(gè)步驟，同時(shí)增加文字說(shuō)明與闡釋。學(xué)生掌握好實(shí)驗(yàn)操作程序以后，能夠自行在線操作，模擬液——質(zhì)聯(lián)用技術(shù)液相色譜對(duì)各組分樣品的分離與定量分析，同時(shí)運(yùn)用質(zhì)譜技術(shù)定性分析白酒主要成分。在線操作中，假設(shè)學(xué)生發(fā)生操作錯(cuò)誤的情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示糾錯(cuò)。當(dāng)模擬完成，學(xué)生可以經(jīng)過(guò)操作歷史與評(píng)分系統(tǒng)追蹤，迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，糾正問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是可追溯性的。學(xué)生操作仿真中，軟件能夠?qū)?shí)驗(yàn)里面的數(shù)據(jù)記錄下且處理數(shù)據(jù)，構(gòu)成相應(yīng)的譜圖等，學(xué)生能夠按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，繼而獲得準(zhǔn)確的分析報(bào)告。

在開(kāi)展白酒主要成分測(cè)定分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師需要將課堂教學(xué)和模擬仿真軟件相融，繼而對(duì)學(xué)生開(kāi)展實(shí)際教學(xué)工作。在上課前，規(guī)定學(xué)生在平臺(tái)中預(yù)習(xí)，掌握操作重點(diǎn)，回答有關(guān)問(wèn)題，教師開(kāi)展線上指導(dǎo)與監(jiān)督。在課堂上教師需要制定教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)生線上預(yù)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果，有針對(duì)性的結(jié)合仿真操作與軟件自帶知識(shí)點(diǎn)視頻資源講解理論知識(shí)，促使學(xué)生對(duì)液——質(zhì)聯(lián)用儀與檢測(cè)方式有基礎(chǔ)認(rèn)知，具體了解儀器運(yùn)行機(jī)制。學(xué)生能夠在模擬仿真平臺(tái)上對(duì)實(shí)驗(yàn)加以反復(fù)模擬操作，體驗(yàn)該儀器操作程序與方法參數(shù)設(shè)定等，接著綜合實(shí)際儀器，由教師進(jìn)行實(shí)際操作，學(xué)生代表實(shí)際操作，從而實(shí)現(xiàn)線上與線下相融的教學(xué)目的。當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成后，需要布置作業(yè)，課后學(xué)生能夠進(jìn)行線上復(fù)習(xí)與回答問(wèn)題，查看教師傳輸?shù)慕虒W(xué)資源，繼而解決實(shí)驗(yàn)中液質(zhì)聯(lián)用儀的儀器較少與設(shè)備耗損等問(wèn)題。

三、結(jié)束語(yǔ)

伴隨科技快速發(fā)展與進(jìn)步，在線模擬仿真軟件多被運(yùn)用在各大行業(yè)或領(lǐng)域，諸多高校均主動(dòng)構(gòu)建了在線模擬仿真平臺(tái)，把該平臺(tái)引進(jìn)儀器分析課程中，不但能夠?qū)⒔虒W(xué)模式加以創(chuàng)新，提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性，還能夠彌補(bǔ)儀器分析實(shí)驗(yàn)中的不足，提升學(xué)生實(shí)際操作與分析問(wèn)題的能力。雖運(yùn)用在線模擬仿真平臺(tái)能夠解決以往化學(xué)專業(yè)類課程實(shí)驗(yàn)中的一部分問(wèn)題，可是不代表在線模擬仿真平臺(tái)能夠完全取代傳統(tǒng)教學(xué)，在實(shí)際教學(xué)中，還需要把在線模擬仿真和實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，保證實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)水平與教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)技能型優(yōu)秀人才。