大型模拟仿真软件在分析化学教学中的应用

计算机仿真技术是利用计算机科学和技术成果建立的被仿真的系统模型, 并在某些理论和实践条件下对模型进行动态操作的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境的条件约束少、可随时进行上机操作等优点, 在教学中得到更为广泛的应用。

计算机模拟仿真技术是计算机技术飞速发展的必然产物, 是一种现代教学理念的更新, 仿真技术正拓展着传统教学领域, 计算机软件强大的信息处理能力使教学中枯燥的知识得到形象化的表达, 精确地反应了对象的内在本质[1]。

分析化学是高职高专药学及其相关专业的专业基础课程, 主要研究物质组成、结构和形态等化学信息的有关理论和技术[2], 课程内容设置较多, 主要包括化学分析和仪器分析两部分, 由于仪器分析内容知识较为抽象, 学生理解起来较为困难, 教师需要结合大量板书和多媒体课件进行教学, 学生学习效果不理想, 因此, 模拟仿真软件教学的广泛开展和应用, 在教师的组织和指导下, 发挥学生的主动性、积极性、是达到良好教学效果的一种探索[3], 颇受广大师生欢迎, 其使用方法简单、可视化效果逼真, 模拟和分析合理, 在学生学习、教师教学以及科研中起到了重要的辅助作用[4]和促进作用, 大大提高了教学质量。

1 开展仿真软件教学

通过分析化学教学, 结合人才培养目标和分析化学课程目标, 以调查问卷的形式展开调研, 对药学相关专业大型分析仪器的使用情况和仿真软件的认知度等进行调查研究, 研究发现学生对于大型分析仪器的使用情况普遍很低, 药学及其相关专业学生对大型模拟仿真软件认知度也很低, 甚至对大型模拟仿真软件的用途完全不清楚, 对课程的重要性缺乏足够的了解和认识, 学习效率低下, 学习效果得不到改善和加强。为此组织相关教师和相关专业学生以大型模拟仿真软件为载体, 针对紫外可见分光光度计、气相色谱、高效液相色谱、气相色谱质谱联用等大型分析仪器的原理、结构、溶液配制, 基本操作和应用等进行模拟, 并结合理实一体化教学、启发式教学、归纳式教学、提问式教学等教学手段和方法开展教学, 与学生进行互动等开展仿真软件教学, 并分为对照班和实验班, 我们以实验班进行紫外可见分光光度计的仿真软件教学为例, 说明仿真软件教学。

紫外可见分光光度计是分析化学教学中用于定性、定量分析的仪器, 在药物制剂的鉴别、检查、含量测定中也起着至关重要的作用, 也是后续药物分析课程学习的基石, 课前, 教师布置作业, 针对紫外可见分光光度计, 请同学们查找和阅读关于紫外可见分光光度计的应用实例, 结合实例分析, 使学生真正了解到紫外可见分光光度计的用途和意义, 从而带着兴趣去学习和应用知识。

课堂教学中, 教师首先采用多媒体课件进行理论教学, 展示案例导入、学习光的基本概念、光谱特征、紫外可见分光光度法的基本原理、紫外可见分光光度计的基本结构和各个组成部分的作用, 播放长约10分钟的紫外可见分光光度计的使用视频, 教师演示紫外可见分光光度计的仿真软件操作过程和溶液配制, 学生每人一台计算机, 结合理论教学内容和仿真软件操作进行仿真模拟实验, 查看模拟评分, 并针对评分中薄弱的环节进行针对性的练习, 教师对学生进行提问式模拟操作, 最后进行大型分析仪器——紫外可见分光光度计的真实仪器进行实验操作。

课后请各位同学针对紫外可见分光光度计的教学, 写出紫外可见分光光度计的组成、各部件的作用, 紫外可见分光光度计的模拟操作步骤, 并结合实验教学独立完成溶液的配制和仪器基本操作, 完成实验报告, 对每个同学的实验报告进行评分, 作为平时成绩, 并回答学生学习过程中遇到的问题。最后针对大型分析仪器进行理论和实践考核, 理论100分, 实践100分, 并对成绩进行评价。

2 实施效果

2.1 学生学习积极性增加

通过仿真软件的教学, 学生们对于分析化学的学习兴趣显著提高, 积极性明显增加, 到仿真软件实训室的同学增多, 克服了大型分析仪器少, 学生不能充分实践的问题, 并且在实践中更加珍惜操作仪器的时间和机会, 他们表示对于这种教学模式有助于增强课堂的趣味性, 有助于树立对于分析化学学习的信心, 学习兴趣以及对于后续药物分析课程学习打下基础, 特别是仿真软件模拟真实的仪器操作, 使同学们在参与具体模拟操作中, 在具体模拟操作和实践操作中不断学习, 总结经验。为适应当今社会发展对人才的要求, 培养适应医药市场经济需要的应用型、技能型人才, 更好的发挥高职高专院校的特色, 同时为他们走向实际工作岗位和今后的继续发展奠定了良好的基础。

2.2 学生考核和学习效果提高

教师在教学过程中灵活运用教学资源, 提高课堂教学效率, 增强了学生的实践能力和综合能力, 采用对照班和实验班分别进行教学的模式改革, 并进行相关的理论和实践考核 (百分制) 和对考核成绩进行评价: (如表1)

由上述成绩分析表可以看出, 不仅实验班的理论成绩明显好于对照班, 而且技能成绩也好于对照班, 通过仿真软件的教学改革, 学生的学习成绩得到了显著地提高, 学习兴趣和学习氛围更加浓厚, 实现了教学改革的目的。

2.3 教师教学能力和软件操作能力提高

在仿真软件教学模式下促使教师以高度的责任感关注学生的学习状态和对于知识的理解和掌握情况, 及时更新和丰富教学资源, 提高教育教学水平, 有力的推动分析化学的教学向信息化发展, 提高教师的教学能力和信息化水平, 将仿真软件教学真正运用到课堂教学中, 促进学生从被动学习向主动学习转变, 在学习中获得乐趣, 提高教育教学质量和学生的学习能力, 带动其他老师也积极参与到仿真软件教学中来, 提高教师的教学手段和方法。

3 问题与展望

仿真软件教学, 增强了课堂趣味性, 可以促进学生自主学习, 搭建师生互动的桥梁, 对于高职高专药学及其相关专业分析化学及其相关课程的学习, 起到推动和促进作用。针对教学过程中教师和学生反应的问题, 可从以下几个方面着手改进:一是各级部门应加强对于仿真软件教学的重视, 加大宣传力度, 促进师生对于仿真软件教学的认可度。二是建立更加完善的仿真软件系统, 完善网络评分系统, 提高仿真软件的使用率, 创建信息化教学环境。三是逐渐消除教师对于网络信息软件教学的抗拒和逆反心理[5,6], 鼓励教师采用仿真软件进行教学, 提高教学质量。四是重视师资队伍的培训, 充分利用仿真软件平台, 结合学生的具体情况, 制定授课计划, 进行相关教学。五是教会学生真正理解仿真软件教学的意义和作用, 学会利用仿真软件进行在线自主学习, 做到学以致用。通过教师和学生的共同努力, 进行合理的教学模式改革, 为培养市场需要的高素质高技能型人才奠定基础。

摘要：本文通过调研和问卷调查的形式研究在分析化学教学中大型分析仪器应用情况, 以重庆医药高等专科学校药学院部分专业为研究对象, 针对仿真软件教学以及如何实施仿真软件教学, 改变传统教学模式, 将信息技术融入教学, 将抽象知识转变为动态的具体形象, 使教学向现代化、信息化发展, 提高学生学习成绩, 从而提高教学质量。

关键词：仿真软件,分析化学,教学,应用研究

参考文献

[1] 黄凌翔, 赵斌斌.仿真实验在药学专业教学中的应用及展望[J].卫生职业教育, 2013 (22) .

[2] 谢庆娟, 李维斌.分析化学[M].2版.北京:人民卫生出版社, 2015.

[3] 叶小龙, 董明强.构建军医大学信息化教学模式培养高素质创新型医学人才[J].医学信息, 2010, 23 (2) :329-330.

[4] 王宝庆.模拟和仿真软件Chem Bio Office在药学教育中的应用[J].生命科学仪器, 2013, 6 (11) .

[5] 李悦.教学信息化进程中的教师抗拒问题研究[J].中国电化教育, 2012 (308) :67-70.

[6] 李悦.教学信息化进程中的教师工作压力问题研究[J].中国电化教育, 2013 (314) :121-125.