仪器分析实验教学新模式的探讨 叶国健
（东莞理工学院化学生物工程系，广东东莞523808）
摘要：仪器分析实验是借助现代先进的仪器设备对物质的组成、结构等理化性质进行分析测试的实验学科，而仿真教学则是运用计算机技术对实际实验进程的模拟操作，文章对比分析两种模式教学中的优缺点，论述建立新模式的可行性，从而提出科学合理、行之有效的优化模式。通过教学效果证明，此模式下教学质量不断提高，学生成绩稳步上升，达到本科学生综合训练的目的。 关键词：实验教学，仿真，新模式
引言：化学是一门实验学科。仪器分析作为化学分析中的一个重要分支，而《仪器分析实验》是仪器分析课程的重要组成部分。仪器分析作为现代的分析测试手段，日益广泛地为许多领域内的科研和生产提供大量的物质组成、结构以至微区内元素的空间分布状态等方面的信息，因而已经成为高等学校中许多专业的重要课程之一。要学好仪器分析，必须认真做好仪器分析实验，通过仪器分析实验，可以使学生加深理解有关仪器分析的基本原理，并掌握必要的实验基础知识和基本操作技能；同时学习实验数据的处理方法，正确表达实验结果。通过学习本课程，使学生加深对各种仪器分析方法的基础理论和工作原理的理解，正确和熟练把握仪器分析方法的基本操作，培养学生运用仪器分析手段解决实际问题的能力，为学习后续课程及科研工作打下良好的基础[1]。
一.传统《仪器分析实验》教学中存在的主要问题： 1. 资源相对不足，设备有限
实验所用仪器多数为精密贵重物品，因此，每个实验室拥有的数量极为有限，再加上国家的扩招政策，学生成倍增加，使得本来就紧张的仪器资源更为短缺。如何合理利用现有资源，科学安排，以取得最佳的教学效果，是摆在我们面前迫不及待解决的难题。
2. 实验学时数偏少，无法保证知识与技能的巩固。
现行教学计划，为减轻学生负担，压缩学时，使得本来就紧迫的实验学时显得更为捉襟见肘。如何在最短的时间内制定行之有效的教学模式，使学生掌握更全面的理论知识与操作技能，也是实验教学中的一大难题。
3. 随着高校向市场化改革，办学成本也是一个非常现实的问题。
建造新项目仪器分析实验室，经费无疑是最沉重的负担，同时，实验易耗品的大量消耗、仪器的保养与维护花销也相当大。降低开出实验的成本，减轻学院的经济负担，是学院成功迈向市场化的必由之路。 4. 实验易耗品的大量消耗，也带来环境污染问题。
各高校在建设实验室的时候，大多数都没有考虑实验过程中排放的“三废”对环境造成的影响，有的高校实验室建立了“三废”处理系统，可真正运作的也寥寥无几，随着实验课程的不断开出，大量消耗的化学易耗品对环境造成了严重的威胁。
随着信息技术的飞速发展，以计算机技术和网络技术为核心的现代多媒体技术已经开始在教育领域中广泛应用，引发了一场从教育理念、教育内容、教育方法、教育手段到教育模式、教育过程等全方面的深刻变革，学校里出现了越来越多的多媒体教室；CAI计算机辅助教学、虚拟实验教学等各种软件蓬勃发展起来，计算机仿真仪器分析实验就是仪器分析实验教学在教学手段上的有效拓展和互 ，男，广东河源人，助理实验师，主要从事仪器分析实验仿真教学方面研究。 作者简介：叶国健（1979--）1
补，仿真实验教学与实际操作有机相结合，就是仪器分析实验教学的一种新模式。
二．仿真仪器分析实验教学的优点 1.增强学习兴趣，提高学习效率
对于大多数大学生来说，《仪器分析实验》还是比较陌生的。所以他们在预习实验的时候，会感觉到书本上的操作介绍很抽象。虽然有些分析仪器在书上附有图片，但仍然显得很单调，学生在预习过程中容易缺乏兴趣，对实验原理并不能真正的理解。学生对这些新仪器都不熟悉，对仪器的每一个部件的功能并没有完全掌握，甚至不了解仪器的正确使用方法而进行错误操作，造成实验的中断、仪器的损坏。仿真仪器分析实验可以提供形象直观、内容丰富、生动逼真的学习环境，提供图文并茂、动静结合、节奏有序的实验内容，并以声音、图像、动画等丰富的表现力帮助学生进行多感观的学习，这样无疑会增加学生的兴趣，调动他们学习的积极性，促进学生对实验仪器的熟悉和对实验原理的理解。 2.大大降低实验成本，减轻经费支出
仿真仪器分析实验，只要建设一个仿真实验室，购买相关仿真软件，并进行相关的培训，无需价格昂贵、高精密仪器，高要求的实验室设备，高花费的实验耗材，就可以搭建丰富的实验项目，满足新形势下实验教学的需求，确实是一个非常实用的方案。
3.提供广阔的创新空间
由于实验资源匮乏，设备昂贵，部分实验还具有一定的危险性，因此大多数学校在开设实验项目时常常有所保留，学生也不敢大胆尝试创新实验操作。这在很大程度上扼杀了学生创新能力的发展。仪器分析仿真实验系统认错性很强，在模拟操作过程中学生一旦出错，系统立即指出调节错误，如果上一步没有纠正就不允许进行下一步，迫使学生反复演练直至成功。这样不仅不用担心仪器的损坏，还
能够引发学生大胆想象，敢于尝试、积极探索真知的动机。通过提供一种“无惧”的学习环境，培养了学生的创新意识，建立起广阔的创新空间。 4.丰富实验内容，开拓学生视野
受教学计划、教学经费、安全系统等因素影响，绝大多数学校开出的仪器分析实验内容都比较陈旧，验证性、可操作性强、安全系数高的实验项目占很重的比例，这对学生的培养成才极为不利。仪器分析仿真实验提供安全的实验环境、新颖的实验内容、简易的操作模式，丰富了实验教学的内容，让学生学到更多最新的前沿知识，开拓了学生的视野。 5.逼真的过程，可信的效果
仪器分析仿真实验为学生提供详细逼真的实验画面，真实可信的实验效果。仿真实验软件的开发，都是基于实际实验操作基础上来实现的，操作仿真软件，就是将实验过程的再现，如实反映了实验的全过程。 6.与网络结合，实现信息资源共享
互联网通天下，可以实现更大范围的信息资源共享，同时也提供了即时讨论的平台，师生的交流无界限。
7.功能强大，操作方便，易学易用
仪器分析仿真实验软件具有非常强大的功能，包含了所有仪器分析实验内容，操作界面简单直接，通俗易懂，只要掌握了计算机的基础知识，就能熟练地运用仿真软件进行模拟实验。
在大型贵重精密仪器缺少、易损害、学生难于见到实物，学生学习难度大等情况下，采用仿真课件进行模拟实验。利用软件进行模拟实验，学生可以直观地 2 在计算机上了解仪器结构、基本原理，并进行实验的模拟操作，从而掌握了不同仪器的使用方法。我院专门建立化工仿真实验室，购买多种仪器分析实验模拟软件，极大地弥补了设备不足的现状，起到了很好的效果。
我们执行的实验教学模式实行五步走：预习—实验操作—课后讨论—信息反馈—总结 1.预习
任课教师将学生分组，不同组的学生预习不同的实验内容。预习的整个过程都是利用仿真软件进行，为了解决仿真实验室计算机数量不足的问题，与学生共享仿真软件，让学生在自己的电脑上进行仿真实验的预习（据调查，随着计算机的普及，60%的我院学生都拥有自己的电脑）。预习过程中，学生结合书本的理论知识，了解、熟悉各种仪器的基本操作流程、工作原理、常见的错误操作及注意事项，生动逼真的软件教学让学生身临其境，对实验内容的理解既有理论指导，又有实例观摩，从各方面刺激学生的学习积极性，提高了学习效率。 2.实验操作