有关分析实验的论文

仪器分析实验课程教学探讨论文

摘要: 分析仪器分析实验课程教学中存在的问题，探讨辅助教学手段在仪器分析实验教学中的运用，提出将仿真技术引入教学、合理运用微课、建设网络教学平台等对策。

关键词: 仪器分析实验;辅助教学手段;课程教学

仪器分析实验课程是化学类及相关专业开设的主要基础课程之一，课程内容主要包括电化学分析法、紫外可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、色谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等模块。通过这门课程的学习，学生可以加深对有关仪器分析方法基本原理的理解，掌握仪器的基本结构及使用方法，合理选择实验条件，正确处理实验数据和表达实验结果，为后续课程的学习及未来职业岗位的胜任奠定一定基础。

1仪器分析实验教学存在的主要问题

1．1硬件资源不足，学生缺乏实操训练

仪器分析实验所用大型仪器每台价格少则几千元，多则几万元，甚至几十万元。许多院校受到资金和场地的限制，无法配置课程所需的全部设备，或者仅有1～2台面向全体师生。因此，硬件资源的不足，导致仪器分析实验教学不能像基础实验那样，采用独立操作的方式，让每位学生都参与实验，只能靠教师演示或让学生做些辅助性的操作来完成教学任务。例如:在红外光谱实验中，学生可以进行的操作大多是固体样品的压片;在液相色谱实验中，学生的主要任务是配置溶液、用超声除去气体、用微孔滤膜过滤等。而仪器参数的设置、进样等涉及仪器操作的部分大多由教师演示，学生则少有动手操作仪器的机会。

1．2精密仪器的特殊性使学生使用受到限制

精密仪器的操作技术要求高，使用人员只有在熟悉仪器性能和熟练掌握操作规程的前提下，才能进行实际操作。一旦使用不当，不仅会造成仪器损坏，而且相对高昂的维护费用和相对较长的维护时间会给日常教学带来严重影响。因此，在仪器分析实验教学中，通常采用大循环方式组织教学。大多数任课教师为了保证设备处于良好的运行状态，避免或减少故障的发生，在课上只是亲自演示，不允许学生随意开启、关闭仪器，随意旋转仪器按钮，随意改变仪器工作参数。在这种情况下，学生只能走马观花地看演示，达不到理想的学习效果。

1．3注重培养操作能力，忽视介绍内部结构

仪器分析实验的教学目标为掌握实验原理，了解仪器构造、各部分功能，以及仪器的使用、维护和保养。多数学校在现有条件下，收获较为理想的教学效果也只是学生能在课程结束后掌握机械操作仪器的方法，而学生对仪器的内部结构和原理却了解甚少，也不懂常规维护和保养，能力自然不能得到充分锻炼。这对日后工作帮助显然不够，难以满足职业教育技能型人才培养的实际需求。

1．4辅助教学手段针对性不强

随着信息化时代的来临，在硬件资源不足的情况下，教师可以借助互联网上的教学视频来进行辅助教学，对学生掌握实验原理、仪器构造也能起到一定效果。但由于仪器设备型号不同，软件、硬件操作规程差别较大，学生观看互联网上的视频后，面对本校的实验设备可能还是无从下手。例如:利用百度搜索到的紫外可见分光光度计的教学视频多为721、722、752、UV756MC型号;气相色谱仪教学视频主要是GC120M、AGILENT6890N型;而液相色谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光度计、气质联用仪等仪器的网络教学资源十分有限。针对以上问题，根据实际条件，选择、开发适合本校的辅助教学手段，用来弥补教学资源的不足，不失为一条可行之路。

2辅助教学手段在仪器分析实验教学中的运用

2．1将仿真技术引入教学

分析仪器仿真技术是利用计算机技术、网络技术、仿真技术和信息技术，在计算机上建立一套与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统［1］。它能够借助图像、动画来描述设备的特性，显示实体的真实动作，模仿真实操作过程。国内大型分析仪器仿真技术现已成熟，以由北京东方仿真软件技术有限公司开发的大型分析仪器仿真操作系统系列软件为例，它涵盖紫外分光计、红外分光计、气相色谱装置、原子吸收光谱、高效液相色谱、色质联用分析仪仿真等内容。该系统采用计算机虚拟仿真技术进行开发。软件具备机理模型，虚拟场景逼真度高，且以真实实验数据库作为支撑，能够自动模拟相应的实验现象，得到与真实实验相似的实验结果。操作方式灵活真实，仿真操作过程与真实仪器操作过程极其相似。学生可以通过仿真技术在计算机上建立的虚拟实验操作平台，完成对昂贵分析仪器设备的模拟操作，就如同在真实的分析仪器上操作。它不仅能够满足日常训练、常规考核以及技能大赛等需求，也为剖析仪器的内部结构、原理提供极大方便。仿真实训室的建立可利用校内现有计算机机房进行扩充，购买相应操作软件。这与添置设备相比，仿真技术投入少、消耗低、使用周期长、维护方便。大型分析仪器仿真软件的引入，与传统的教学方式相比，不仅能满足设备数量与学生数量之间巨大差距的矛盾，弥补办学硬件资源的不足，还可对设备的内部结构、实验原理等相关知识进行形象剖析和立体化讲解。仿真仪器的反复操作不仅不会增加实验成本，遇到操作不当、参数设置不正确时，也不会损坏仪器、出现安全问题，能够帮助学生尽快、全面掌握仪器设备的操作技能。

2．2合理运用微课

针对仪器分析实验硬件资源不足的问题，如何把有限的实训资源整合到传统教学环境里来，使其最大限度地发挥作用，需要教师认真对待。从技术角度来看，微课这种灵活、主题突出的新型教学模式就是一个有效的方法。微课是以教学视频为主要载体，反映教师在教学活动过程中针对某个知识点或教学环节开展教与学的各种教学资源有机组合。开发仪器分析实验相关微课，借助网络与视频技术，通过视频、图片、PPT等形式，可形象直观地将实训项目操作技能视觉化，供学生反复观看，更有利于学生理解与掌握专业技能［2］。它还能将课堂教学延伸到课外，学生能够在课前、课后利用电子设备浏览实训课教学内容，有针对性地学习。教学视频是微课的'核心组成部分，时长一般在5～8分钟，主题突出，经过后期制作的视频及配套辅助资源的总容量一般为几十兆字节，视频格式须是支持网络在线播放的流媒体格式(如rm，wmv，flv)等［3］。仪器分析实验的微课制作可采用“录像法”，把仪器部件、旋钮、操作方法、实训内容完整地展现出来。如对红外光谱实验中固体样品的压片过程、分光光度计的使用，均可全程录制。而对于大型设备，如气相色谱、高效液相色谱、原子吸收分光光度计等，一次完整的实验耗时较长，微课的制作可按动作节点把操作步骤碎片化成不同单元，针对碎片化后的知识点进行录制。步骤要连贯，不能轻易跳过。视频的后期制作中，加入关键词，以字幕的形式补充其不宜讲清楚的部分。以G5气相色谱仪的操作为例，可碎片化成以下几部分录制:一是仪器构造，主要介绍气路控制系统、仪器控制面板、进样器、色谱柱箱、检测器(包括控制电路)等;二是开机方法，介绍开机操作顺序及载气流量的调节;三是样品测定，主要介绍主菜单功能，设置温度、桥电流的方法，由于升温时间较长，过程省略;四是取样进样的操作;五是关机方法，介绍怎样返回至主菜单，设置桥电流，怎样关恒流源降温，最后关主机;六是软件操作部分，可使用“Camtasia”录屏软件，将软件操作过程完整录制下来。仪器操作的录制过程，既要有设备的整体画面，又要注重细节，让学生能够在整套设备中准确找到相关按键或旋钮，同时又能看清操作方法。

2．3建设网络教学平台

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中提出，要“加强网络教学资源体系建设，开发网络学习课程，创新网络教学模式”。网络教学平台是实现教育教学方法创新，促进优质教育资源普及共享的重要途径和基础保障［4］。网络教学支持平台是指建立在互联网的基础之上，为网络教学提供全面支持服务的软件系统的总称，包括支持网络教学的硬件设施和支持网络教学的软件系统。网络教学平台主要有点播式教学平台和互动式网络教学平台。点播式教学平台能够实现教学资源的快速传递，学生可以随时点播音频、视频课件，查阅电子教案等教学内容。而互动式教学平台可使师生通过网络进行交流，教师也可利用教学平台对学生的学习情况进行跟踪，并根据学生的学习情况有选择性地发布课程内容。网络教学平台建设包括硬件建设和软件建设。硬件设施主要有全方位的校园宽带网、功能完善的网络多媒体教室、服务器、多媒体教学材料和软件的存储设备。软件方面主要是教学系统平台。教师可将仪器分析课程的课件、教案、专业资料、仪器使用的微课程上传至平台，供学生自主学习。学生可先通过网络平台观看仪器操作的微课程，熟悉仪器结构和操作要领，然后上机操作，这使得教学更具有针对性。目前国内许多院校或公司研制和开发了适合自身需要的网络教学平台产品，如北京师范大学研制的Vcalss、上海交通大学的Answer教学系统平台，都可以引进使用。

2．4其他辅助手段的使用

根据仪器分析实验课程的特点，教师也可选择简单易行的辅助手段，如:制作大型仪器操作流程图，并将其打印、压膜塑封后放在仪器旁边，学生在使用之前需仔细阅读，按照说明进行操作;针对现在高校大学生几乎都有智能手机的现状，在没有网络教学平台的情况下，教师也可将微课、视频通过微信发送给学生;也可通过易企秀软件，生成二维码，学生通过扫描二维码的方式在课后观看相关教学视频进行自学等。

3结束语

仪器分析实验课程是一门实践性很强的课程，对分析仪器的需求较高。在教学资源有限的情况下，我们应当积极探索辅助教学手段的运用，帮助学生深入、直观地理解和掌握所学知识，提高动手能力和独立操作能力，为学生独立调试、使用仪器打下良好基础，从而达到提高教学质量的目的。

作者:柳意 单位:锦州师范高等专科学校

参考文献:

［1］田文德，丁辉，姚飞．分析仪器的计算机仿真［J］．现代科学仪器，2001(3):41－49．

［2］胡海星，张春霞，张春燕．微课在高职实训教学中的应用研究［J］．长沙大学学报，2015(3):125－126．

［3］柳意．微课在环境工程技术专业实训中的应用［J］．哈尔滨职业技术学院学报，2016(2):42－44．

［4］徐旭松．ActRes互动式网络教学平台的开发与应用［J］．江苏理工学院学报，2015(4):82－86．

教育技术学实验室系统分析论文

论文摘要:通过对相关课程设计与开发能力在教育技术人才培养中核心地位的论证，总结出课程设计与开发实验中心在教育技术实验室中所起的作用—功能，并依此对课程设计与开发实验中心的组成模块做了大致的功能性分析.

论文关键词:课程设计 课程建设 课程设计与开发实验中心 教育技术学实验室 微格教学

课程建设是高学校深入开展教育教学改革、提高教学质量的重要环节.面对教育技术专业在全国遍地开花的景象，一个能够适应社会的前进和发展、体现自己特色的教育技术专业课程体系就成为各高校教育技术学科科研人员研究的重点.对于教育技术学科来讲，教学系统设计在教育技术理论中具有核心的地位，相应的课程设计与开发能力也应该成为教育技术专业学生能力培养中的重点能力的培养，离不开一个完善的实践环境.对于开发类课程来说，一个理想的实验室更是可以起到强大的支持作用.根据教育技术的学科性质及教育技术学实验室在高校中的地位，课程开发实验室的功能不仅仅是支持本专业学生的实验教学，它还要能够支持其它师范类专业学生的实验教学;同时还要具有科研功能，支持相应的课程建设研究仁作.由此，笔者提出了教育技术学实验室建设的一个分实验模块—课程设计与开发实验中心，用以支持与课程设计开发有关的教学和科研任务

1 课程设计与开发实验中心的功能分析

结合AECT’94定义，教育技术有五大研究范畴即设计、开发、运用、管理和评价.而设计和开发的对象里面都包含一个重要的因素—教学系统，按照-I匕京师范大学出版社出版的2002年版《教育技术学》里的描述，教学系统开发和课程开发具有相同的理论基础，都要依据学习理论、教学理论所提供的基本原理，可以将教学系统引中为课程，课程的设计与开发在教育技术研究中同样具有核心的地位，针对教育技术人才培养来讲，课程的'设计与开发能力培养更是重中之重.一切对学习过程和学习资源的设计、开发、运用、管理和评价工作都包含在对课程的设计与开发里面，因为一个完整课程的成型都少不了这五个方面.设计与开发技能具有实践性强的特点，除了一定的课程设计理论的讲授外，锻炼实际动手能力也应成为教学计划的一部分.

参照教育部高等学校实验教学指导委员会倡导的建设具有产学研功能的高校实验室的思想，结合本学科性质和教育技术学实验室在高校实验室建设中的地位，笔者认为，课程设计与开发实验中心应该具有四大主要功能:支持教育技术研究人员进行教育技术学专业课程开发、支持教育技术专业学生进行课程设计实验、支持师范类学生教学技能实验、支持学校开展精品课程建设.实现了这四大功能，才能真正实现教育技术实验室在高校实验室中应该发挥的作用，完成对本校教育技术学科发展的支持作用.在研究过程中，笔者还对西北师范大学、华南师范大学、北京师范大学、华中师范大学、东北师范大学、江西师范大学等六所国内开办教育技术专业较早的师范类院校的实验室建设情况进行了调研，发现这五所高校都设置了与课程设计相关的实验项日，成立了相关的配套设施，但功能不完善，除了华中师范大学成立了专门的教育技术课程设计实验室外，其它学校都将这些实验项目安排在微格教学实验室进行，目标定位在对学生教学技能的培养上，基本没有体现科研这一功能.综合以上分析，笔者将与课程设计有关的实验室统一命名为课程设计与开发实验中心，包括两个模块:课程设计与开发实验室、数字化微格教学实验室.

2 模块系统分析

2.1课程设计与开发实验室

该分实验室土要具有两大功能:为教育技术人员进行教育技术学专业课程开发提供环境;为教育技术专业学生进行课程设计实验提供实践环境.

作为一门迅速“发展”起来的学科，当人们看到教育技术专业教育呈现繁荣景象的同时，也发出了许多反思性的声音，其中最显著的问题就是专业设置方面的问题，如一些高校设置庞杂的教育技术专业课程体系;教育技术专业课程体系老化和僵化;教育技术专业课程设置缺乏自身的特色等，这些问题不由得让我们感受到了高校教育技术专业课程体系建设的紧迫压力，这似乎成了目前各高校教育技术专业发展最急需解决的问题.教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高脾005]2号)明确指出，高校课程建设要以加强师资队伍建设、改革教学内容、教学方法和教学手段为重点;以加强教学基础条件建设与课程评估体系为保障;通过系统的课程建设，达到有利于加强学生的自学能力，分析问题、解决问题的能力，促进教育教学质量不断提高.分析文件精神，不难发现，课程建设不仅需要一个强大的师资队伍，更需要完善的教学基础设施做保障.因此，作为教育技术实验室一部分的课程设计与开发实验室必须具有支持教育技术人员进行教育技术学专业课程开发提供环境的功能。

该分实验室的另外一个功能就是为教育技术专业学生进行课程设计实验提供实践环境它可以为教育技术专业大部分专业课或专业基础课提供综合性、设计性、研究性实验环境，为教育技术专业学生学生提供课程设计、毕业设计、各类计算机应用竞赛提供学习、研究、实验、培训及参赛的实验环境，培养学生高水平实验能力.

参考华中师范大学对课程设计实验室的功能定位，该分实验室可以承担三方面的实验任务:信息技术与课程整合研究;CAI课件设计与开发;网络课程的设计与开发.该实验室是一个教学与科研并重的实验室，不仅承担针对教育技术专业学生的课程设计教学任务，而且承担教育技术人员进行课程设计研究的任务，甚至可以利用这个环境开发一些可以投放市场的教学产品，真正实现实验室的产学研并进发展.

整个系统的组成要体现高度的资源共享性、充分的协作性，具备多媒体教学网的各种功能，方便教师进行个别化教学、小组教学和团体教学，各电脑终端连入校园资源中心和互联网.大致如下，硬件:多媒体计算机、服务器、防火墙等网络一设备;软件:操作系统、网络课程开发软件、课件开发软件、媒体素材处理软件等一系列课程开发所需的辅助应用软件.

2.2数字化微格实验室

微格教学是一种建立在现代教学理论和现代教学技术基础上系统培训师范生和在职教师基本技能的方法冈.随着以多媒体计算机和网络通信技术为代表的信息技术的发展，有效地实现信息技术与课程的整合成为现代教育技术促进教育改革所关注的重点，于是数字化微格实验室就成为了教育技术学实验室建设的一部分. 数字化微格教学实验室承担教育技术专业的教学设计实验和师范专业的教育技能公共课教学，以及为相关的研究工作提供支持.针对教育技术学专业本专科层次学生，其毕业后很有可能走上初高中教学工作岗位，这就对他们的教学技能提出了更高的要求，特别是能熟练地将信息技术应用到学科教学当中去.通过微格实验室提供的教学模拟环境及先进的现场录播设备，学生可以直接在教学实践中发现问题，进而解决在教学当中存在的问题.另外，微格实验室还支持相关信息技术与课程整合的研究工作，例如基于信息技术，对现代教育教学理念和方法论的研究;对基于信息技术教学的数字化评价的研究;基于课堂的网络教学研究;信息化教学的实验对比研究等.教师和学生都可以利用实验室进行现代教学的研究工作，为师生提供把书本知识转化为实践能力的机会，并且在实践活动中还能够培养学生的创新思维和精神.学生利用这块基地，进行自主学习和协作学习，自己制作课件，自己使用课件教学，充分体现了学生是教学过程中的主体.

为了推动高等学校教育质量的提高，现在全国的高校都在开展国家精品课程建设评比工作.网络精品课程建设都有教学录像这一栏目，如果只是一些讲授性的课程，就可以将课程直接安排在微格实验室进行.利用该实验室先进的录播设备，可以实现最佳的录制效果，满足国家精品课程对录象品质的高质量追求.另外，现在流行的课程教学录播设备都支持网络直播，而且可以同时进行多场景切换，均采用国际标准ASF流媒体文件格式，只要学生的终端接入了互连网，学生就可以通过IE浏览器和流媒体播放器直接观看.如上海卓越睿新电子有限公司研发和生产的SMART-PR全自动录播系统.当然，如果不是一些纯粹的讲授性课程，如电子技术实验、化学实验等一些需要在实验室进行的实验课程教学，微格实验室就需要配备一套便携式精品课程录播设备，工作人员将其带到教室或实验室进行现场录播，只要实验室接进了校园网，照样可以方便的实现精品课程输出，并且质量不减.如可以选用现代中庆公司生产的育港便携式精品课程工作站，该工作站具有两大突出功能:精品课程直播:将教师的多媒体课件、讲解实况、教室实况合成一个画面，同步压缩，同步网络传输，现场直播;精品课程实录:将精品课程的教师视频、学生视频、多媒体课件的VGA图像三流合一，录制成一个文件，供网络点播，或分别录制成二个文件供课后编辑.

系统大致组成:共分成两部分，微格教学室和控制室.微格教学室:各种教学媒体(白板、投影、视频展视仪、录像机、DVD机、多媒体计算机等)、一整套全自动录播系统等;控制室主要设备有:多媒体与网络教学控制平台、彩色四画面分割器、彩色电视机、视频切换器、录相机等.另外，再配备一套便携式精品课程工作站.

3 结束语

在参与北京联合大学应用文理学院朱根宜教授主持的北京市教委重点建设课题《首都高校数字化教育技术实验室的系统分析与集成》的研究过程中，参考教育部高等学校教育技术学专业指导委员会制定的课程教学大纲要求以及对六所重点师范院校教育技术专业实验室建设情况的调研，笔者将教育技术实验室大致分成六大块.之所以将课程设计与开发实验中心独立分成一块，不仅仅是因为本专业现行课程体系具有不成熟、多样化、变化快的特点，更因为课程设计与开发能力培养在本专业人才技能培养中的重要地位.在教育技术助推教育改革的大潮中，教育技术专业人员如果不懂课程设计，不能熟练地将信息技术与课程和谱得整合起来，就不能称其为一名合格的教育技术人才，更不用谈去促进教育改革和发展.另外一个重要原因是，在教育部倡导的建设具有一流教师队伍、教学内容、教学方法和教材等特点的示范课程的精神指引下，教育部2003年正式启动的国家精品课程建设.随着精品课程建设近几年在全国产生的良好示范效应，精品课程评审指标体系事实上己成为引导高校课程建设的重要标准，这促使各高校将精品课程建设作为一项长期工作来抓，于是作者就想到可以利用教育技术学科的资源优势，将微格实验室和课程设计与开发实验室统一划归为课程建设实验中心，把这个中心作为国家精品课程建设的基地，保证这项工作长期、系统、高效、高质量地进行下去.笔者希望通过对这个中心的系统分析，能够为各高校进行教育技术学实验室建设，以及有关课程建设方面的研究提供一些参考，尽一个教育技术研究人员应尽的绵薄之力。