仿真教学仪器分析论文

关键词：仪器实训中职教学

【摘要】概述了虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用，并以液——质联用检测土壤中农药噻吩磺隆残留的虚拟仿真实验项目为例，说明了将虚拟仿真实验平台应用于仪器分析实验教学中不仅可以创新教学模式，提高学生学习的积极性，还可以促进教学质量的提升，为培养高素质技能人才助力。下面是小编整理的《仿真教学仪器分析论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

仿真教学仪器分析论文篇1：

虚拟仿真在中职仪器分析实训教学中的应用效果探研

摘要：在中职仪器分析实训教学中应用虚拟仿真教学模式，能够有效提高仪器分析实训教学的质量和学生的技能水平，提升教师的综合素质，解决实训项目教学中的困扰，推动教学改革的发展。

关键词：中职教学;虚拟仿真;实训教学;仪器分析;应用效果

当前，仪器分析实训教学存在仪器设备大型、贵重、人多机少的问题，使得学生没有充足的实训学习条件进行反复练习，只能通过教师的演示操作和讲解来学习，很难掌握技能操作要点。为此，教师可尝试利用信息化教学资源，将虚拟仿真技术应用到日常实训教学中，构建虚实结合的教学模式。根据辽宁省政府关于推进职业教育信息化建设的要求，笔者所在学校作为项目牵头学校开展了仪器分析虚拟仿真教学。教学实践证明，虚拟仿真教学能够有效提高仪器分析实训教学质量，以及学生的技能水平。现结合实际，对虚拟仿真技术在仪器分析实训教学中的作用和成效进行简要评述。
一、提高教学质量和学生的技能水平

虚拟仿真实训可以实现每人一台虚拟设备，可以让学生根据自己的能力随时调整虚拟仿真学习的进度和内容。这样，不仅能营造自主学习的良好氛围，提高学生的学习兴趣，而且能明显提升教学质量。与传统的实物实训教学相比，虚拟仿真实训的教学课时明显减少，并大大降低了原料消耗，节省了设备维护的人力和物力。
二、提升教师的综合素质

虚拟仿真实训与实物实训相结合的方法，对教师的实践能力和信息化技术应用能力提出了更高的要求。在这种模式下，学校需聘请计算机教师对专业教师进行培训，以提高专业教师的信息技术应用能力。同时，虚拟实训教学方面的骨干教师，需要结合虚拟仿真教学软件的各项教学内容对专业教师进行定期培训。这样，全体专业教师就能熟练掌握虚拟仿真实训项目的操作步骤和技术技能，不断提升自身的综合素质。
三、解决实训项目教学中的困扰

（1）节约了实训成本。在虚拟仿真实训模式下，学生操作的是虛拟设备，所有实训项目均可在一台电脑上完成，投资成本远低于实物实训。而且在设备损耗、维护保养方面，虚拟实训的投入也比实物实训明显减少。经过虚拟仿真实训学习的学生，在进行实物实训时掌握得会更快一些，不需要像以前那样进行多次练习，就能达到理想的实验效果。这些，都使得实验消耗大大减少。（2）增加了安全系数。利用电脑仿真技术进行虚拟实训，能避免学生刚开始学习时由操作不熟练导致的安全问题出现，大大增加了实训的安全系数。而且，虚拟实训设备不会因为学习者的误操作而损坏。（3）解决了实训教学中的观察难题。通过虚拟仿真技术，学生可以清晰直观地理解实验原理，明确实验事项和了解仪器构造，尤其是了解整个实验的动态过程和仪器内部的精细结构。这在实物实训中是很难实现的。可见，虚拟实训教学更有利于学生对某些关键技能点的观察和掌握。
四、推动教学改革的发展

（1）打破了学科本位体系。虚拟实训教学软件的研制开发融入了职业能力训练的要素，它从外部打破了以学科为本位的课程开发体系的弊端，在知识和能力的搭配上有所突破，将不同的知识、技能要求通过优化组合形成新的结构，构建了整个专业的虚拟实训平台，更注重实际工作能力的培养。因此，对于学校来说，虚拟实训教学既便于施教，又能缩短毕业生的职业适应期。（2）引导了实践教学评价的变革。为了让学生在虚拟实训软件教学中掌握岗位所需各项实际能力，实验教学安排应该是开放式的。即学生可以根据本人掌握技能的具体情况，选择实验的时间和次数，不受实验仪器和实验试剂的约束。在评价实践教学结果时，教师主要看学生是否能达到能力标准，而不是看学生是否做过实验，做了多少次实验。（3）促进了学分制改革的进程。因为虚拟实训软件可以使学生根据自己的需要进行实验，对于自己不熟悉的实训项目可以到计算机房进行反复的虚拟实训，再进行实验项目的实际操作，所以实验技能水平较高的学生可以先到实验室进行实验项目的考核，完成相应的实验学分，不受实验仪器的限制。这适应了学生的个体差异，使学分制改革更有实际意义。（4）加强了校企合作。笔者所在学校正进行企业化工技术人员的培训，在软件使用过程中，学校将信息项目内容应用到企业员工培训中，大大提高了培训效果，使过去用半个月时间完成的内容现在只需一周，而且员工的学习热情非常高，培训人员数量是过去同时期的两倍，而且技能水平掌握情况也好于往年，得到了企业的高度评价。

总之，虚拟仿真技术的应用，已成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。让学生每人操作一台虚拟实训设备，反复训练合格后再进行实物实训，这样教学质量的提升非常明显。将虚拟仿真技术与实训教学相结合，极大加快了教育现代化的进程，提高了实训教学的水平和质量，对实训教学本身的发展也有着非常重要的理论和现实意义。同时，教师应认识到无论仿真实验多么“真实”，都不能取代真实的实验，一方面不能忽视实物实训教学，另一方面要注重以虚拟仿真技术来提高学生真实情景下的实验技能。

参考文献：

[1]王钰.浅谈仿真技术在仪器分析教学中的应用[J].卫生职业教育，2011（17）.

[2]马青竹.仿真技术在高职仪器分析实训中的应用探讨[J].实验技术与管理，2010（06）.

[3]熊淑平.虚拟仿真技术在高职教学中的应用探析[J].黄河水利职业技术学院学报，2013（01）.

作者：张显亮

仿真教学仪器分析论文篇2：

虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用

【摘要】概述了虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用，并以液——质联用检测土壤中农药噻吩磺隆残留的虚拟仿真实验项目为例，说明了将虚拟仿真实验平台应用于仪器分析实验教学中不仅可以创新教学模式，提高学生学习的积极性，还可以促进教学质量的提升，为培养高素质技能人才助力。

【关键词】仪器分析实验虚拟仿真应用

一、前言

随着分析技术的迅速发展，新的工艺和分析方法加速了仪器分析课程的发展。作为现代分析和测试的手段，仪器分析已广泛应用于制药、生命科学、环境科学、农业科学、动物科学和食品科学等各个领域。因此，仪器分析课程被认为是高等农业大学非化学专业学生的重要基础课程之一。仪器分析实验是在理论基础上培养学生对大型仪器的认知、维护、使用及实践操作技能的实验课程，是对仪器分析理论教学的有效补充。仪器分析实验作为高等农业大学的基础实验课程之一，上课班级众多，学生层次高低不同，传统的实验教学存在着一些不足。如仪器分析实验中大型仪器台套数有限，学生需分组进行实验;缺少实际样品分析，使得学生难以进行实践操作;大型精密仪器价格昂贵，需专人维修保养，一般教师以演示进行讲解，且大型仪器为封闭结构，更使得一部分学生不能真正掌握大型仪器的结构和基本操作原理。基于仪器分析实验中存在的上述问题，建设虚拟仿真实验平台并应用到仪器分析实验教学中不失为一种好的解决方法。

虚拟实验室的概念是1989美国弗吉尼亚大学William Wolf提出的。虚拟仿真实验是利用电脑根据实验室的真实环境构建一个虚拟的三维世界，模拟出实驗环境和实验对象，使用者可以在该仿真实验室中进行理论知识学习、虚拟实验操作、获得实验数据并对数据进行处理分析。随着现代科学信息技术的快速发展，为了深化信息技术与教育教学深度融合，国家教育部大力支持虚拟仿真实验教学项目的建设工作，拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平。虚拟仿真实验应用于仪器分析实验教学中，不但可以弥补仪器分析实验教学中的不足，还可以改进课堂教学方式，提高学生学习的积极性和趣味性，锻炼学生的实践操作能力。

二、虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用

1.虚拟仿真实验平台介绍

基础仪器分析实验是东北农业大学的基础实验课程，全校上课班级众多。为了加深学生对分析方法的基本原理和仪器结构的了解，提高学生对大型仪器的操作技能，调动学生的学习兴趣，为以后的实际应用奠定良好的基础，应用化学系教师与专业技术人员遵循“创新”和“发展”的理念合作，利用3D仿真、VR技术、AR技术、动画技术、WebGL技术、OpenGL技术等现代化技术手段构建了关于仪器分析实验的虚拟仿真实验平台。该平台依据实验室实际布局搭建模型，按实际实验过程完成交互，使学生如同身临其境一般，为学生提供了一个环境真实、自主学习、内容丰富、可全程参与的虚拟仿真实验平台。在该平台上学生可以了解实验室真实实验环境、学习专业基础知识、熟悉实验操作技能、培训基本动手能力，为进行实际操作奠定良好的理论基础，特别适合基础仪器分析实验教学使用。该平台包含原子吸收光谱仪、红外光谱仪、核磁共振光谱仪、气相色谱——质谱联用仪和液相色谱——质谱联用仪等多个虚拟仿真实验。

2.虚拟仿真实验平台的应用实例

以“土壤中农药噻吩磺隆残留定量分析”实验为例，在这个实验中我们需要用到的是液——质联用仪。液——质联用仪属于大型精密仪器，价格比较昂贵，需专人维护保养。如果采用传统的教学手段讲解仪器的原理、结构、定量实验并对结果进行分析，学生在整个实验中是处于被动的听众，难以参与到真正的实验中，使学生感到枯燥乏味，实验积极性不高，实验操作能力和数据分析能力缺失，难以将所学知识应用到实践中。

针对仪器分析课程教学需求，在以“学生为中心、着力提高学生实践综合能力”的教学理念的指导下，专业教师与技术人员运用现代信息技术，通过3D Max等工具制作仿真资源（模型，贴图，动画），采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过Visual Studio工具进行程序开发，整合形成基于液-质联用技术对土壤中农药噻吩磺隆残留定量分析的虚拟仿真实验教学软件。在该软件上学生可以采用“互动式”预习、对该实验的实验目的、实验原理、实验操作过程中的注意事项等知识点进行自主学习。当学生完成预习步骤后，观看虚拟实验操作演示，系统能够模拟实验操作中的每个步骤，并加以文字或语言说明和解释。当学生掌握整个实验的操作流程后，可以进行在线操作，模拟液-质联用技术中液相色谱对多组分样品的分离及定量分析，并采用质谱技术对农药噻吩磺隆残留进行定性分析。在线操作过程中，如果学生出现操作失误，系统会有提示并自动纠错。实验模拟结束，学生可通过操作历史和评分系统进行记录追踪，能快速发现问题，改正问题，整个实验过程具有可追溯性。在学生操作仿真软件过程中，软件可以把实验中产生的数据记录下来并对数据进行处理，生成对应的谱图等，学生可以根据实验数据对结果进行分析得到相应的分析报告。

在进行“土壤中农药噻吩磺隆残留定量分析”实验时，教师可以把课堂教学与虚拟仿真软件结合起来对学生进行教学。课前要求学生在平台上进行预习，掌握操作关键点，回答相关问题。教师线上进行指导，监督。课上教师给出教学目标。根据学生线上预习情况的统计分析结果，有目的有重点的结合仿真操作和软件自带知识点动画视频资源来教授理论知识，让学生对液——质联用仪和检测方法有基础理论认知，详细了解仪器的运行机制和机理。学生可以在该虚拟仿真实验平台上对该实验进行反复虚拟操作，可以体验液——质联用仪的操作流程、方法参数设置、数据处理和分析，然后结合实际仪器，由教师进行实操，并由学生代表进行实操，达到线下和线上相结合的教学目的。实验结束后教师可布置作业，课后学生可线上复习、答题、查看教师上传的多媒体资源。从而解决本科基础实验中液质联用仪的仪器稀少、设备损耗、学生缺乏主动性等问题。

3.虚拟仿真实验平台在仪器分析实验中的应用效果

在仪器分析实验教学过程中引入虚拟仿真实验平台创新了课堂教学模式，使实验教学不再简单枯燥乏味，提高了课堂的灵活性及实验教学效果。学生在虚拟仿真实验平台上进行学习，在模拟操作过程中掌握了实验理论知识及其操作技能，在实践中获取经验，取得良好的学习效果。

近五年来，借助仪器分析虚拟仿真实验平台为学生科技创新活动提供了有力的支持，我校立项国家级、省级、校级大学生创新实践训练计划项目共80余项，参加人数和立项比例逐年提高，学生第一作者发表论文和申报专利数量大幅度增加。通过仪器分析实验课程的学习，学生创新能力得到了显著提高，达到了将理论教学和实验教学相协调、培养高素质的创新型应用型人才的教学目标。虚拟仿真实验平台加强了学生参与科研工作的理论基础及实验能力，将能力与素质培养紧密结合，为学生的素质教育开辟了一条有效途径，为以后的科研之路奠定了良好的基础。

三、结束语

随着科学技术的迅速发展，虚拟仿真软件越来越多的被应用到各个领域，很多的高校、科研院所都积极的构建虚拟仿真实验平台。将虚拟仿真实验平台引入到仪器分析实验中不仅可以创新教学模式，提高学生学习的积极性，还可以弥补传统仪器分析实验中的一些不足，提高学生的实践操作能力和分析问题解决问题的能力。虽然使用仿真软件可以解决传统实验中的一些问题，但这并不意味虚拟仿真实验平台可以完全代替传统的实验教学，在实践教学过程中，仍需要将虚拟仿真软件与实践操作相结合，坚持“能实不虚、虚实接合、优势互补”的原则，确保达到相应的教学目的，促进教学质量的提升，为培养高素质技能人才提供助力。

参考文献：

[1]王晓岗，郝志显，许新华.以大型仪器为依托的化学基础实验教学改革与创新[J].中国大学教学，2016，（04）：81.

[2]何秋伶，徐涛，盛清.基于虚拟实验平台的天然药物化学教学模式探讨[J].教育教学论坛，2019，（03）：273.

[3]马荔，张卫，韩莉.虚拟实验在大学基础化学实验教学中的探索与应用[J].大学化学，2018，（03）：78.

[4]赵克利.网络虚拟实践教学平台建设对工科学生培养的思考[J].教育教学论坛，2018，（47）：208.

项目基金：中华农业科教基金教材建设研究项目（China Agricultural Science and Education Foundation）：高等農业院校《仪器分析》课程“五学互补——五位一体”教学模式的构建与实践（项目编号：NKJ201802049）。

作者：李萍王宇昕高爽付颖