應(yīng)用型本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用初探

胡靜 劉梓鶴 朱文娟 康燁 陳蕾

摘 要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用型本科化學(xué)及相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和了解實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的重要途徑，基于應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我國(guó)高校的發(fā)展不平衡不積極的實(shí)際問(wèn)題，在"綠色化學(xué)"的大社會(huì)背景下，仿真模擬技術(shù)可有效解決我國(guó)本科學(xué)生應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的存在問(wèn)題，同時(shí)探究仿真模擬技術(shù)應(yīng)用的推廣。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型;虛擬仿真技術(shù);綠色化學(xué);燃燒熱測(cè)定

Abstract：Chemical experiment is an important way for Application-oriented Undergraduate Chemistry and related majors to learn basic chemical knowledge and understand practical production problems.Based on the unbalanced development of Applied Chemical Experiment in Colleges and universities in China，under the background of "green chemistry"，simulation technology can effectively solve the existing problems of Applied Chemical Experiment for undergraduate students in China，At the same time，the promotion of the application of simulation technology is explored.

Key words：applied;virtual simulation technology;green chemistry;Determination of combustion heat

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是各種化合物相互反應(yīng)，生成我們所需要的物質(zhì)的過(guò)程。化學(xué)學(xué)科的發(fā)展離不開(kāi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，通過(guò)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到輔助理解化學(xué)理論知識(shí)目的，是化學(xué)教學(xué)中常用的教學(xué)手段。不僅如此，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。

一、應(yīng)用型本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀分析

應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀：1.部分實(shí)驗(yàn)難度大，操作困難甚至存在較大的危險(xiǎn)性，導(dǎo)致某些方面實(shí)驗(yàn)在高校開(kāi)展率很低。2.虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平低，實(shí)驗(yàn)室配置較低，無(wú)法很好的完成課程標(biāo)準(zhǔn)。3.化學(xué)試驗(yàn)設(shè)備較昂貴，許多高校支付不起部分實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展。4.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新性，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一直延續(xù)舊的研究方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，實(shí)驗(yàn)污染大，卻又不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改革，導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展。

二、虛擬仿真技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是與生活緊密聯(lián)系。它是根據(jù)生活的需求進(jìn)行研究的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。聯(lián)系社會(huì)、聯(lián)系實(shí)際，這不僅可以使學(xué)生能夠更好的了解社會(huì)需求，還能激發(fā)他們的創(chuàng)造力，學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。同時(shí)，也能讓學(xué)生將自己學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，加以應(yīng)用，使兩者聯(lián)系的更緊密。

燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中的典型實(shí)驗(yàn)之一，也是應(yīng)用型學(xué)科培養(yǎng)方案中必修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。此實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度的要求較高。但我們傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法已經(jīng)不能滿足我們對(duì)于數(shù)據(jù)高精確度的要求，我們可以通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的改進(jìn)，從而達(dá)到減小誤差，消除污染，避免真實(shí)操作過(guò)程中帶來(lái)危險(xiǎn)等多種優(yōu)點(diǎn)。

同時(shí)，基于環(huán)保的基礎(chǔ)上化學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了響應(yīng)國(guó)家政策，提倡綠色化學(xué)，環(huán)保節(jié)能，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物，例如廢水、廢氣與廢物，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。我們應(yīng)對(duì)化學(xué)品進(jìn)行集中處理，有些可回收再利用。實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)盡量簡(jiǎn)單化，避免不必要的反應(yīng)過(guò)程，盡量用污染小的化學(xué)品，盡量選用可再生的原料，盡量使用最小劑量的試劑，提高原子利用率，實(shí)現(xiàn)“零排放”。能量也應(yīng)盡量少消耗，盡量在常溫常壓下進(jìn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

在"綠色化學(xué)"的社會(huì)背景下，虛擬仿真平臺(tái)技術(shù)成為應(yīng)用型綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法趨勢(shì)，利用現(xiàn)代化技術(shù)，把計(jì)算機(jī)與化學(xué)相結(jié)合，更好的處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，促進(jìn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]閆曉麗，鄭延斌，姚飛，蘇景霞.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].科技視界，2013（33）：44-46.

[2]張雪.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].科技風(fēng)云，2017（13）：180-182.

[3]袁望章.高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與思考[J].教育教學(xué)論 壇，2019（30）：257-258.

基金：

安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《基于虛擬仿真平臺(tái)燃燒熱的測(cè)定》項(xiàng)目編號(hào)1809421045。合肥師范學(xué)院與愛(ài)爾蘭阿斯隆理工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)制藥工程專業(yè)本科教育項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)2018zwpy024。合肥師范學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目《基于網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“化工原理”中的應(yīng)用實(shí)踐研究》，項(xiàng)目編號(hào)2018jy37。安徽省高等學(xué)校質(zhì)量工程項(xiàng)目《藥物制劑生產(chǎn)線虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目》，項(xiàng)目編號(hào)2019xfxm67.