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化学多媒体系列教学软件在制药工程专业无机及分析化学实验教学中的应用
作者:沙鸥, 马卫兴, 曾艳霞, 许兴友, 蒋迎道    
作者单位:淮海工学院,江苏 连云港 222005

《时珍国医国药》 2008年 第12期

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       【摘要】 
       讨论了制药工程专业无机及分析化学实验教学中化学多媒体系列教学软件的使用与实现方法,介绍了涉及电子教案、虚拟实验和图形数据等多类软件在课程中实施的主要内容、特点及应用。
       【关键词】  教学手段改革; 化学教学软件; 多媒体
       无机及分析化学实验是制药工程专业本科生的一门实验性很强的基础必修实验课,该课程的全方位开放式教学是当前实验改革的发展方向。面对学生多、实验条件不完备,如何使学生既能亲自操作大型精密贵重仪器而又能降低仪器损耗,如何摆脱教师保姆式的实验指导,如何检验实验前的预习效果及实验后有关实验技能等的客观评价,这些都是无机及分析化学实验开放教学所面临的实际问题。解决这些问题的方法是在实验教学中利用化学多媒体[1~3]系列教学软件来实施和组织实验教学。
       1  无机及分析化学实验教学改革方案设计思路
       
   
       实行多媒体电子教案教学,该类软件主要供教师在多媒体教室进行实验理论与实验技术要点讲授使用。随着计算机技术的发展,多媒体教学已成为必不可少的辅助教学手段。采用电子课件进行课堂教学,文字清晰整洁,教学的文字内容都经过了严格的校对,概念准确无误,表格数据排列规整,具有很好的可视性。通过多媒体技术,在微机屏幕上再现各类分析仪器的三维立体图形,使学生如同面对真实仪器,而且在屏幕上可通过鼠标、按钮、键盘等操作来实现仪器的操作、移动、替换部件等,并辅助语音和操作信息提示,对操作者进行引导、提醒、警示,以加强机内外交流、沟通,缩短人机距离,赋机器以生命。既无试剂材料的消耗,又无损坏仪器之忧。
       
       在实验预习和课后温习中使用实验仿真模拟系列,构建了场景式虚拟仪器,即见即所得,为学生提供了各类实验的仿真平台。实验是无机及分析化学课程的重要环节,涉及到众多实验装置、大型精密贵重分析仪器。特别是分析仪器发展快、结构复杂、原理抽象,一直是课堂教学的重点和难点。此外,一所学校也很难有足够的新型高档仪器用于本科实验教学,因此,利用计算机多媒体仿真模拟技术,开发虚拟实验室,使学生有机会了解新仪器、观察到仪器内部结构与原理、练习操作,无疑具有更大的实际意义和使用价值。例如,Flash作为一种矢量多媒体技术是为创作网络交互式动画所开发的,由于其使用了矢量图形技术,所生成的动画体积很小,可直接在网络上运行,该技术用于网络虚拟实验室的开发具有开发速度块,界面美观视觉冲击效果强,体系小,无需安装,可直接在浏览器中进行操作等优点。在Flash中通过场景变换可设计不同界面,通过电影片段的调用、隐藏,可显示不同实验操作过程,如溶液的配制、稀释、加热、过滤、分离等,同时还可利用仿真实验操作中预设参数功能,实现对模拟样品的测试,实现实验全过程数据模拟。
       
       实现图形处理与数据处理软件对实验数据的分析和处理,采用Origin软件或Excell软件可以克服以往无机及分析化学实验中人工处理数据的繁琐性和手工作图所带来的主观随意性,使数据的准确性和处理速度大大加快[4~6]。例如,在光度法测定三价铁的实验中,采用Origin 6.0软件不仅可以方便地对测定数据进行直线拟合,而且可以同时给出拟合直线的相关参数,便于计算样品中测定组分的含量。
       2  化学多媒体系列教学软件在无机及分析化学实验教学中的应用
       
   
       在无机及分析化学实验教学中,本课题组根据综合性实验的特点自行设计了“水果、药物或蔬菜中抗坏血酸的分光光度测定”实验项目,该项目涉及多种不同的无机及分析化学实验操作技术,如分子吸收光谱技术、过滤技术、溶液配制、溶液移取等。在该项实验教学过程中,利用化学多媒体系列教学软件对该实验教学进行了以下具体分段教学。
       
       利用多媒体技术,使用Powerpoint为操作平台的课件,对实验目的、原理和操作步骤进行讲解,使学生对该实验有初步了解,并指导学生如何进行实验过程中原始数据的记录和对实验现象的观察。
       
       利用视频演示和动画演示,使学生对分子吸收光谱技术、无机及分析化学实验的基本操作技术等有直观认识,使学生如同面对真实仪器并能够快速了解并掌握水果、药物或蔬菜样品中待测抗坏血酸的制备、光度计的操作以及溶液的配制等实验操作技术,同时在播放过程中穿插讲解该实验中的各项注意事项。
       
       在学生对该实验有了较为深刻理解的基础上,利用Flash动画技术对学生进行分光光度计的仿真实验操作,通过鼠标、按钮、键盘等操作来实现分光光度计对待测样品测试的实验操作,并利用仿真实验操作中预设参数,实现对模拟样品的测试,指导学生从光度计上读取实验数据并正确记录。
       
       利用Excell或Origin软件对模拟实验中的实验参数进行分析,绘制吸收曲线和标准曲线,使用软件中的线性拟合程序对标准曲线进行回归方程确定并计算出待测样品浓度。
       
       带领学生进入分析实验室进行真实实验操作。通过化学多媒体系列教学软件(如多媒体技术、实验仿真技术和Origin数据处理等软件)的应用,提前使学生对该实验从实验前的抽象认识变为直观认识;学生观看了演示实验和进行了模拟操作后,大大增强了其对实验的兴趣,使其在进入传统实验室后可以更为顺利完成实验,减少了误操作,提高了一次实验成功率,大幅度减少了实验中化学药品的损耗。同时学生进入虚拟无机及分析化学实验室选择实验项目进行实验操作,人数上不受传统实验室大小的限制,强化了其实验操作技术,为顺利完成真实实验提供了技术保障,为其科研素质的提高创造条件。
       3  结论
       
   
       总之,我们利用多媒体实验教学软件来推动无机及分析化学实验教学方式的改革,为实现实验室的全方位开放提供了多方面的保障:在实验前通过视频演示和动画演示及在多媒体实验仿真模拟软件上进行练习,达到了解仪器结构和实验基本操作要点、熟悉实验目的和过程;实验中通过真实实验再现和掌握仪器结构原理和实验操作技术;实验后通过视频演示和动画演示及在多媒体实验仿真模拟软件温习实验项目内容和巩固实验知识与实验技术。虽然化学多媒体系列教学软件的使用不可能完全取代传统的无机及分析化学实验的硬件平台,但实际应用证明,它作为无机及分析化学实验课程的辅助教学手段是非常理想的。
       【参考文献】
          [1] 花晓东.职业教育中多媒体虚拟化学实验的运用[J].卫生职业教育,2006,24(17):60.
       
       [2] 刘志广,岳 锌,吴 超,等.三种网络虚拟实验室的实现方法与比较[J].计算机与应用化学,2003,20(1):91.
       
       [3] 陈秀清.关于虚拟实验室的建设[J].福建广播电视大学学报,2003,1:40.
       
       [4] 马卫兴,李艳辉,沙 鸥,等.Excel在创新分光光度分析新方法中的应用[J].甘肃科技,2006,22(5):69.
       
       [5] 马卫兴,葛洪玉,贾海红,等.Origin软件在化学实验教学及科学研究中的应用[J].化工时刊,2006,20(8):75.
       
       [6] 沙 鸥,马卫兴,许兴友,等.大学化学实验课程教学改革初探[J].甘肃科技,2007,23(2):226.
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