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儀器分析仿真在教學(xué)中的應(yīng)用
儀器分析仿真在教學(xué)中的應(yīng)用
摘 要：本文介紹了儀器分析仿真教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的一些問題，分析了儀器分析仿真教學(xué)的可行性及其重要性，闡述了如何利用仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，以及儀器分析仿真教學(xué)的建設(shè)。
關(guān)鍵詞:仿真 儀器分析 實(shí)訓(xùn) 應(yīng)用 設(shè)備 模擬操作 高職院校 專業(yè)技能
高職院校的目的是培養(yǎng)高技能、高素質(zhì)的人才，教學(xué)中重視實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。
仿真教學(xué)的實(shí)踐性是獨(dú)特的，通過它，可以和理論教學(xué)一體化，可以讓學(xué)生對知識(shí)的掌握更加融會(huì)貫通，并要求學(xué)生加強(qiáng)專業(yè)技能的訓(xùn)練，甚至有利于綜合能力的鍛煉和提升。
隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，企業(yè)越來越重視學(xué)生的專業(yè)技能水平和綜合素質(zhì)，我們職業(yè)院校在教學(xué)中應(yīng)更要體現(xiàn)出針對性，突出實(shí)踐性。
一.儀器分析仿真教學(xué)的現(xiàn)狀分析及存在的問題
儀器分析仿真實(shí)訓(xùn)課是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。
它的任務(wù)是使學(xué)生掌握儀器分析化學(xué)的基本理論、儀器的基本構(gòu)成部件、基本實(shí)驗(yàn)操作技能及其在其他化學(xué)化工方面的應(yīng)用;學(xué)會(huì)應(yīng)用儀器的檢測分析方法，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)和技能的傳授與能力和素質(zhì)培養(yǎng)的相互促進(jìn)和統(tǒng)一，為將來從事與分析專業(yè)有關(guān)的崗位工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前，根據(jù)我們石化系的儀器分析仿真實(shí)訓(xùn)課中存在的主要問題談一談：
1.由于現(xiàn)代工業(yè)分析對分析儀器的性能要求越來越高，從而所進(jìn)購的價(jià)格越來越昂貴，就我們長煉煉油廠的幾個(gè)工業(yè)分析單位來說，如催化劑化驗(yàn)中心、環(huán)境監(jiān)測站、中心化驗(yàn)室近年來已經(jīng)更換了一批比較先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器。
由于學(xué)院教學(xué)的開支有限，大型的分析儀器根本無法配置，實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)有的氣相和液相色譜設(shè)備數(shù)量有限，不能完全滿足學(xué)生的操作要求。
2.由于學(xué)院暫時(shí)的硬件條件有限，每個(gè)班的人數(shù)較多，況且機(jī)器運(yùn)行狀況不一，以致有時(shí)候不能完全滿足每位學(xué)生的訓(xùn)練要求，也導(dǎo)致老師不能很好地掌握每位學(xué)生的訓(xùn)練操作情況。
3.現(xiàn)有的儀器分析仿真版本比較落后，而且分析儀器更新較快，仿真軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)完全跟不上。
這樣從很大程度上制約了實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。
4.考試成績的考核形式單一，由于還沒開發(fā)出教師機(jī)系統(tǒng)，考試測定的可行性不高，老師無法知道每位考生的具體情況。
5.由于沒有設(shè)置設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，學(xué)生在做訓(xùn)練時(shí)，只需按�操操作就行，這樣在操作過程中學(xué)生基本無需動(dòng)腦思考，更不需要?jiǎng)?chuàng)造性的探索，只需要記住相應(yīng)的操作條件就可，而且大部分學(xué)生只知道某種儀器的單獨(dú)操作，而不知道幾種儀器聯(lián)用技術(shù)等等。
二. 儀器分析仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的可行性
目前高職院校普遍存在著實(shí)訓(xùn)設(shè)備投入不足的現(xiàn)象，隨著高職院校越來越受到政府部門和社會(huì)的重視，招生規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，設(shè)備數(shù)量不足、大型設(shè)備缺乏和落后等現(xiàn)狀與技能型人才培養(yǎng)實(shí)際需要的矛盾更加突出。
通過運(yùn)用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的思想理念，去構(gòu)建大型分析儀器仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，是一條有效解決當(dāng)前高職化工類專業(yè)儀器分析實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)訓(xùn)要求這一突出問題的方法。
三.儀器分析仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的重要性
儀器分析仿真是以儀器分析理論教學(xué)為基礎(chǔ)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一個(gè)虛擬的操作平臺(tái)，可以讓學(xué)生通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場的操作，通過項(xiàng)目訓(xùn)練，以提高學(xué)生相應(yīng)的專業(yè)技能操作水平。
儀器分析仿真在我們系工業(yè)分析與檢測專業(yè)中是不可或缺的一門專業(yè)課程，下面我就它在課程體系中的作用談一談：
1.構(gòu)建虛擬操作平臺(tái)以助學(xué)生模仿實(shí)際操作
實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)畢竟有限，大型的儀器分析設(shè)備或試劑購價(jià)昂貴，有些儀器很難配置，這也是我們同類高職院校所面臨的問題。
通過仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以模擬現(xiàn)場操作，能很好地與實(shí)踐結(jié)合，通過對實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)或條件的探討，有利于開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，比如：氣相色譜仿真中，載氣類型的選擇、載氣的流速及溫度設(shè)置、色譜柱溫的設(shè)置等，學(xué)生通過分組討論和摸索，總結(jié)出合適的操作條件，或者讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)出一套操作方案。
這樣學(xué)生的興趣不僅提高了，而且思維也會(huì)變得更加開闊。
2.理實(shí)結(jié)合以助能力深化
儀器分析仿真課程的設(shè)置是在儀器分析理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上，在仿真系統(tǒng)中，可以很好的結(jié)合圖像、動(dòng)畫、演示錄像對基本原理，基本構(gòu)成部件進(jìn)行講說，這樣使得原來呆板的上課形式變得更加生動(dòng)和形象，以動(dòng)吸引學(xué)生的注意，提高他們的興趣。
仿真中的儀器就是參照事物而來，通過項(xiàng)目操作，與崗位對接，也就是有針對性地鍛煉學(xué)生的崗位能力，并且通過仿真操作可以積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
3.教學(xué)方法多樣以助提高教學(xué)質(zhì)量
仿真教學(xué)可以采取項(xiàng)目式和任務(wù)式教學(xué)法。
在項(xiàng)目式教學(xué)法中，每個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目里有許多小的測試項(xiàng)目，如原子吸收仿真實(shí)訓(xùn)中有：測土壤中總鉻的含量、用工作曲線法測水中鈣(鈉)含量、測水中銅含量，要求學(xué)生單獨(dú)完成每項(xiàng)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，每個(gè)測試項(xiàng)目的操作條件不一，但是原理一致，通過訓(xùn)練，要求學(xué)生能舉一反三。
在任務(wù)式教學(xué)中，我大致可以分為以下幾種任務(wù)：要求掌握基本原理及基本構(gòu)造，要求熟練掌握操作流程，要求能分析操作條件并會(huì)處理操作中出現(xiàn)的一般問題。
4.可以滿足教學(xué)和強(qiáng)訓(xùn)的需要
教學(xué)和強(qiáng)訓(xùn)中使用仿真系統(tǒng)可以大大節(jié)省教學(xué)資源，不需要每個(gè)學(xué)生都須花大量的時(shí)間來單獨(dú)指導(dǎo)，通過主機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行一體化講解。
四.儀器分析仿真教學(xué)改革的一點(diǎn)建議
1.仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)
實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)包括硬件和軟件建設(shè)。
近年來實(shí)訓(xùn)室投入了幾套色譜設(shè)備，但是現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備條件還是不能滿足學(xué)生的要求，很難提全面高學(xué)生的技能操作水平。
而且具有實(shí)用價(jià)值的仿真軟件系統(tǒng)的開發(fā)跟進(jìn)較慢。
目前國內(nèi)的仿真軟件普遍存在開發(fā)周期長、不能資源共享等缺點(diǎn),導(dǎo)致不能滿足教學(xué)的需求,但我相信隨著各院校對仿真越來越重視，仿真的系統(tǒng)開發(fā)會(huì)越來越完善。
2.仿真實(shí)訓(xùn)室管理體系有待加強(qiáng)
實(shí)訓(xùn)室要樹立好“衛(wèi)生清潔”、“行為素養(yǎng)”和“安全操作”三個(gè)重要理念，實(shí)行等同于崗位化的管理機(jī)制。
學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)需要保持衛(wèi)生的清潔，進(jìn)入到色譜實(shí)訓(xùn)室對現(xiàn)場要認(rèn)真維護(hù)，形成一個(gè)制度化，規(guī)范化的管理體系。
實(shí)訓(xùn)過程中培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作，積極進(jìn)取，遵循規(guī)章制度操作的精神，提升崗位人員的素養(yǎng)。
安全是車間作業(yè)的頭等大事，在平時(shí)的訓(xùn)練中不斷地給學(xué)生灌輸安全理念，任何細(xì)小的環(huán)節(jié)都要重視，不能因個(gè)人疏忽造成安全隱患。
3.教師的培養(yǎng)
隨著科技的進(jìn)步，分析儀器設(shè)備也在不斷完善，這也要求教師能及時(shí)跟上知識(shí)不斷變更的潮流。
一方面現(xiàn)在仿真中的儀器大多數(shù)已經(jīng)相對落后，教師應(yīng)從講臺(tái)走進(jìn)崗位去實(shí)踐，多接觸崗位的實(shí)際操作，不斷豐富自己的專業(yè)知識(shí)，才能給學(xué)生灌輸專業(yè)領(lǐng)域里最新的信息。
另一方面，學(xué)院應(yīng)提供給教師更多參與培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，如果不能及時(shí)更新所必需的知識(shí)，那就只能做井底之蛙，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量會(huì)受損，也會(huì)使和同類高職院校之間教學(xué)水平的差距日益拉大。
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