仿真虛擬實訓系統在分析化學教學中的應用

　　摘　要：分析化學是中職院校一些相關專業主修的學科之一。其中所講授的知識是職業院校相關專業所需要掌握的重要的職業技能，也是從事分析測定及相關崗位所必備的能力。但是，抽象的理論教學與有限的實驗教學及實驗條件的限制，使學生不能充分和熟練地掌握與應用此學科。為此，分析化學仿真虛擬實訓系統應運而生，不僅提高了分析化學理論與實訓教學效果，而且增強了學生的職業技能掌握和應用的能力。
　　關鍵詞：分析化學；仿真虛擬實訓系統；應用
　　隨著醫藥、化學化工、食品行業的迅猛發展，特別是隨著中國藥都的建設，對于以化學化工醫藥工業為主修特色專業的中職院校，應當培養更多專業能力強、技術技能過硬的優秀畢業生。而分析化學是從事醫藥、化學化工、食品等行業分析測定崗位的必備的專業知識與技能。對于分析化學專業課的教學，通常采用理論講授法和實驗實訓教學法，在教學過程中只有把理論與實驗實訓有效地結合，才能提高教學效果，真正理解和靈活運用分析化學理論與操作技能，加強學生的職業應用能力。但由于一些客觀原因，如一些學校實習實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限、實習實驗課時少等原因，導致理論與實訓實驗課程不能及時有效地結合起來，學生對教師所講授的知識沒有直觀的認識，缺少創新和學以致用的能力，直接影響了教學效果。分析化學仿真虛擬實訓系統的應運而生，既緩解了實驗實訓室與實驗實訓設備缺少的問題，又增加了學生學習實訓的課時，使理論與實踐有效地銜接，提高了學生的感官認識，增強了職業技術能力，是安全有效的教學模式和教學途徑。
　　一、分析化學仿真虛擬實訓系統介紹
　　分析化學仿真虛擬實訓系統是通過多種計算機語言編程制作出的多媒體教學軟件，由動畫+視頻資源+音頻資源+文本課件構建出虛擬現實技術，在此技術基礎上組建出虛擬實驗室、虛擬實訓動畫、虛擬仿真、虛擬實訓等。
　　二、分析化學仿真虛擬實訓系統在教學中的作用
　　1. 利用分析化學仿真實虛擬實訓系統加深學生對理論教學知識的理解力
　　對于分析化學這門學科，分析儀器及實驗知識占的比重較大，而理論教學通常采用講授法教學，在實驗課時不十分充足或一些學校實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限的情況下，學生只能夠硬性地掌握理論知識，對所學知識直觀性認識較差，甚至還來不及實驗操作就開始學習新的知識，導致開始實驗實訓時知識不能有效銜接起來，知識不能學以致用，降低了學生對職業技能的掌握及限制了學生的創新能力，影響了教學效果。分析化學仿真虛擬實訓系統的應用，使理論課程中涉及實驗實訓的大部分內容可以在仿真虛擬實訓系統中實現虛擬操作，教師可以通過先講授后仿真虛擬實訓的方式或邊講授邊仿真虛擬實訓的方式，有效地提高學生對知識的直觀性理解，提高知識的銜接性；且分析化學仿真虛擬實訓系統具有動畫性、藝術性、情景性等，能為學生創造輕松、愉快的學習氛圍，激發學習興趣，提高學習效率；由于分析化學仿真虛擬實訓系統中包括很多儀器與實驗實訓的內容，故一些學校實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限的問題等可以得到一定的解決。
　　2. 實現不易完成的細節操作、特殊操作、小概率事件的再現操作、安全性高、便于學生學習
　　在中職院校中，由于設備、實驗條件的限制和出于對學生安全的保護與考慮，一般只讓學生在校內實驗室做一些簡單的化學、分析化學及專業課實驗，如酸堿滴定實驗、EDTA標準溶液配置等分析測定實驗，對于實驗條件不具備或實驗溶劑、生成物具有一定毒性或危險性的實驗通常情況下不會開設實驗項目；同時在組織學生到工廠企業實習期間，由于醫藥化工行業的特殊性，有不少的反應工藝比較復雜，反應條件比較苛刻，反應伴有高溫、高壓、易燃易爆等不安全因素，分析檢測項目中溶液具有腐蝕性或一定毒性等，所以學生在企業實習期間很少有機會能親自動手操作，只能以觀摩為主，對所見所聞的知識只有一個感性的認識，而專業操作技能掌握較少，給學生就業勝任崗位工作帶來很大的困難。而分析化學仿真虛擬實訓系統不存在安全問題，學生可以通過虛擬實驗室做一些實驗條件不具備或有毒性、危險性的實驗，當學生在對實驗操作不嫻熟的情況下，也不會因為學生的錯誤操作而損壞儀器，更不會對學生造成人身傷害。學生在企業實習期間不能親自動手操作的項目，可以通過分析化學仿真虛擬實訓系統進行操作，學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習，當操作有誤時，系統還會指出錯誤所在并演示出錯誤操作所出現的現象及后果，實現危險操作反復模擬訓練，避免事故的發生。
　　3. 解決學校職業（崗位）能力培養與現場實訓（工廠實習）脫節問題
　　由于學生到工廠實習的時間和次數有限，甚至沒有機會到現場實訓，且工廠安全條件限制了學生的實習范圍，使得學生在實習工廠實訓期間不能充分掌握甚至沒有機會掌握本專業所涉及到的相關崗位的操作技能，以至于學生對現場實訓的專業操作技能掌握較少，技能的養成性較差，對就業崗位的認識性和勝任能力較弱，導致職業能力培養與現場實訓相脫節。分析化學仿真虛擬實訓系統構建實時三維環境，在虛擬實驗中，操縱者置身于三維空間的虛擬實驗室中，逼真的環境、角色的扮演，使操縱者可以實時感受運動帶來的場景變化、步移景異，有身臨其境于現場實訓操作的感覺，增強了專業操作技能和對就業崗位的認識及勝任能力，就業后能夠快速地適應就業崗位，解決了能力培養與現場實訓脫節的問題。
　　總之，在分析化學教學中，科學、合理、有效地利用分析化學仿真虛擬實訓系統，并將仿真實訓與實踐操作有機的結合起來，能提高教育教學質量，將仿真教學的作用發揮到最佳效果。同時，隨著3D立體顯示技術在仿真虛擬實訓系統中的應用，構建出全方位的虛擬實訓室，會使仿真虛擬實訓系統在分析化學教學與實習實訓教學中發揮出更大的作用。
　　參考文獻：
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