模擬教學在高職院校化學教學中的應用

摘要：由于受到實驗場所和實驗設施的限制，很多學校的實驗開設率和實驗教學效果很不理想。本文利用網上虛擬實驗室進行化學實驗，再結合傳統實驗教學，既能提高高等職業院校學生的設計能力和創新意識、以及獨立解決題的能力，又能完善化學整體教學方案，提高了教學效果。

關鍵詞：模擬教學;化學教學;教學改革

中圖分類號：O6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2015）02-0062-01

近幾年來，擴招給高校實驗教學帶來了巨大的壓力，尤其是以培養高素質技能型人才的各級高職院校，專業技能培養的過程有大量的實踐教學環節，需要大量的教學設備及教學指導人員。其中許多化學實驗由于裝置復雜、藥品稀貴、操作技術要求高、危險性大、反應速率過慢等原因而無法進行，在一定程度上影響了實習教學過程的完整性。模擬化學化工實驗室將為開發此類實習教學提供了一個有效途徑。此外，建立計算機模擬化學實驗室，有利于化學化工實驗的綠色化改革;有利于培養學生綜合實驗能力;有利于提高化學化工實驗室建設的投資效益。

一、傳統實驗教學存在的問題

（一）實驗室建設節奏難以適應教學要求

傳統的實驗教學主要依賴費用高昂的實驗設備，存在前期投入大、后期維護費用高，開展過程受時間、地點、人力、物力、財力等限制問題，致使實驗教學無法有效開展。加上近幾年高校擴招，學生數量急劇增加，而各類教學和實驗場所、設施建設步伐無法跟上，這就造成實驗開設率低，效果差，嚴重影響整體教學質量。

（二）教師指導難以到位

有限的教師很難在有限的時間內細致地指導大批的學生，傳統的實驗指導方法是教師在實驗過程中巡查并對發現的操作問題予以個別糾正和指導，無法把握學生的實驗整體情況。設計性和探究性試驗更是難以開展，創新能力的培養更是無從談起。

（三）教學目標難以落實

培養動手能力、設計能力和創新能力是實驗教學的重要目標。但是目前學生主要根據實驗指導書進行驗證性實驗，有些實驗教學方法單一、操作訓練不足，知識學習和實驗動手操作相互分離，學生缺乏學習主動性和創造性等問題，創新能力難以提升。

二、模擬教學系統在化學實驗教學中的應用

針對傳統實驗教學中存在的問題，在教育部的支持下，一些教學和科研單位研究出了開放式網上虛擬實驗室的解決方案。經過在一些本專科學校的實踐推廣，收到了很好的效果。

開放式網上虛擬實驗室采用多媒體技術在計算機上建立虛擬實驗室環境，提供可操作的虛擬實驗儀器，試管、燒杯、酒精燈、鐵架臺、燒瓶、錐形瓶、集氣瓶、漏斗、導管等這些真實實驗室中的器具，在仿真實驗室中也有盡有。我們可以自由的搭建實驗儀器、添加藥品，并讓它們進行反應。用戶可以完全自由的搭建各種實驗設施。

開放式網上虛擬實驗室使學生在互聯網上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網絡實驗教學的一體化管理功能。開放式網上虛擬實驗室又分為課程實驗仿真系統和虛擬實驗教學管理系統兩個部分，在此基礎上可建立虛擬實驗室。

（一）課程實驗仿真系統

課程實驗仿真系統與真實實驗臺類似。用來供學生自己動手配置、連接、調節.和使用實驗儀器沒備進行實驗。實驗仿真平臺允許根據平臺上提供的器材自由搭建任意合理的典型實驗，或實驗系統案例，這一點是實驗仿真平臺有別于一般實驗教學課件的重要特征。典型實驗通常是由精通相關課程的教師設計的。要求學生在此基礎上進行實驗.可滿足教師對各層次實驗教學的需求。實驗仿真平臺也為學生自由搭建實驗模犁提供了可能。學生既可通過實驗仿真平臺動手操作。又可自主設計實驗，有利于培養設計能力和創新意識。與器材庫（或儀器、設備、材料庫）類似，虛擬實驗平臺通常擁有一個器材欄。用于各類虛擬實驗器材的管理。學生可以把器材從器材欄中移到實驗臺上.或者從實驗臺上把器材收回到器材欄。

（二）虛擬實驗教學管理系統

要開展虛擬實驗教學，就需要通過虛擬實驗教學管理系統向學生、教師、教務管理員和系統管理員提供實驗教學管理功能。實驗答疑與交流教師和學生通過教學論壇進行互動交流，學生可將實驗中的經驗、教訓、收獲和問題在論壇上發布，教師可將實驗中的不足提出來，師生共同探討。教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息，以便調整實驗教學的進度和深度。學生也可從中吸收別人的經驗，快速提高自己的能力。

通過虛擬實驗教學管理系統，教師既可搭建典型實驗或調取實驗案例，方便地向學生布置實驗任務，還可在實驗結束后查看學生的實驗結果，給出實驗成績和評價。虛擬實驗管理是虛擬實驗教學系統的重要特征，是虛擬實驗教學系統與一般仿真系統的主要區別。采用網絡化的虛擬實驗管理可以有效地提高虛擬實驗技術在教學上的應用效果。

三、模擬教學系統的效果

（一）有利于完善完整的教學體系

實驗仿真系統模擬真實實驗中所使用的實驗器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環境并實現了網上開放式實驗管理功能。用仿真軟件組建的虛擬實驗室，在實踐教學中有益于拓寬實驗渠道，有助于增加學生動手實踐機會，是現有實驗教學的有益補充。

開放式網上虛擬實驗室可以促進學生學用結合，實驗的安排更加靈活方便且不受時間空間限制，實現真正意義上的開放實驗室。虛擬實驗可減少實驗設備的維護強度和費用，緩解當前實驗設備不足，實現理論教學和實踐教學的有機融合。通過建立虛擬實驗室，可以解決各專業的實驗教學問題，完善現有實驗教學體系。

（二）有利于提高學生的學習興趣

現在職業院校普遍存在學習動力不足、學習目標不明確、學習主動性差等問題，開展虛擬實驗教學，在教給學生基本的操作方法后，學生通過在一個模擬的實驗環境中完整地把一個布置的實驗任務完成，就像攻克一個游戲難關一樣，獲得很大的成就感和榮譽感，從而激發出強烈的學習熱情和興趣。

（三）有利于提高學生分析問題和解決問題的能力

在虛擬實驗室，學生接受實驗任務后，從制定計劃、步驟、選取儀器和藥品、實驗實施、記錄都獨立完成，再通過實驗答疑與交流、總結，學生分析問題和解決問題的能力會得到很大地提高。

參考文獻：

[1]李政 仿真實驗室在化學檢驗工培養中的建設及應用 《新一代·上半月》，2010年08期

[2]張琳 仿真教學法在旅游管理專業教學中的應用 《科技信息》，2011年11期