高职专业课程《现代仪器分析》实践教学的改革与实践

江津津+董蕾+刘慧娟+郑玉玺+黄利华

摘要：高职专业课程《现代仪器分析》的实践教学模块非常重要，在实施过程中应尽可能多地运用现代教育教学技术和信息化教学手段，以激发学生的学习积极性，提升实践教学效果。本文认为，可以通过模拟仿真技术和VR的技术手段，提高实践教学的交互性，有效集中学生的专注力，提高实践教学效果。

关键词：仪器分析；实践教学；虚拟现实；模拟仿真

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）01-0253-02

一、《现代仪器分析》课程实践教学的重要性

现代仪器分析是食品安全检测和食品营养分析领域的一门重要学科，也是多门学科交叉跨界融合的学科。《现代仪器分析》课程是“食品营养与检测”专业和“食品质量与安全”专业的一门重要核心课程，各类高等院校基本上都有开设。随着科技的发展，现代仪器分析这门学科取得了日新月异的进展。在定性检测领域，现代仪器分析侧重对有机物的结构进行鉴定与表征；在定量检测领域，现代仪器分析的优势在于，对复杂化合物的快速分离和实现高灵敏度的成分分析。

《现代仪器分析》课程学习的主要内容包括：电位分析法、光学分析法、核磁共振（NMR）、质谱（MS）、气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、气相色谱与质谱联用（GC/MS）技术和液相色谱与质谱联用（LC/MS）等技术。该课程注重培养学生的实践能力、职业能力、综合应用能力和创新能力。实践教学实施中选择食品常用检测项目，围绕测试任务学习分析方法的原理、仪器结构、使用维护方法、定性定量测定方法，设计了15个适用性强、实践效果好的检测实验为实训项目。实训项目与职业岗位群紧密挂钩，方法全部取之于最新国家标准，突出了职业技能的特点。该课程的理论教学内容，完全为实践教学的顺利实施服务，实践教学模块的重要性非常显著。

二、《现代仪器分析》课程实践教学改革的必要性

在强调以学生为中心的现代教学模式下，高职的专业课程要求逐步进行信息化教学。教学信息化，是指在教学中应用信息技术手段，使教学的所有环节数字化，从而提高教学质量和效率。信息化教育，是以现代教育思想和理论为指导，运用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，以培养和提高学生信息素养为重要目标的一种新的教育方式[1]。当下，虚拟现实（VR）技术迎来了最好的时代，VR技术将对教育行业产生颠覆性的影响。大力普及虚拟现实技术，可以积极推动高等院校的实践教学，实现实训教学模式的创新。虚拟仿真技术，是在多媒体技术、VR技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与VR技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的、完整的虚拟环境为典型特征，通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器，也可以是其他的虚拟仿真系统，还可用一些简单的数学模型表示。实体在虚拟环境中相互作用，或与虚拟环境作用，以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征，充分满足了现代仿真技术的发展需求。判别是VR还是虚拟仿真技术，要看是否具有以下四个基本特性：折叠沉浸性（指学生可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种感知，从而获得身临其境的感受）、折叠交互性、折叠虚幻性和折叠逼真性[2]，符合这四个特征的是虚拟仿真技术。

《现代仪器分析》课程的实践教学内容，涉及的仪器既有国民经济中广泛应用的经典仪器，又有具有较大应用潜力的新型或大型精密仪器。涉及的实训内容分为必选实训、自选实训和综合性实训3种类型。在每个实训中，都需要介绍实验原理、实验技术和方法、仪器结构和功能等内容，使学生对仪器的主要应用和基本维护有较全面的了解，并通过实践教学，培养学生严格、求实、细致的科学作风。该课程的实践教学模块涵盖了样品预处理方法、实验数据的统计处理、原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱、电分析化学仪的应用、气相色谱仪的应用、高效液相色谱仪的应用、质谱联用技术、荧（磷）光光谱仪的应用、原子吸收分光光度计的应用以及综合实验等内容。该课程虽然实用性很强，符合现代检测行业的需求，但是在实践教学的实施过程中，容易受到实训器材和条件的限制。由于课程所涉及的色譜类仪器、原子吸收分光光度计等分析仪器属于大型精密仪器，价格昂贵，维护保养成本很高。目前，国内院校还不可能做到每个工位1台这类仪器，所以传统的实践教学模式是以教师演示操作之后的学生分组操作实践为主。这种模式耗时太长，更有部分学生容易产生依赖教师或者同学的心理，学生个体得到的实操锻炼不够深入。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征，可以充分满足现代仪器分析技术的实训教学需求，学生人手一台电脑，在机房通过虚拟仿真软件完成实操锻炼，这种方式相对容易实现得多。虽然模拟仿真环境与真实的检测环境有出入，但是通过VR或者模拟仿真训练，学生可以对仪器的使用方法充分熟悉，也可以对仪器的应用软件熟练使用，有利于今后在岗位上直接操作仪器进行检测。当前，高职院校的某些专业建设模拟仿真实训室是大势所趋，通过模拟仿真实训室的建设和投入使用，引领高职《现代仪器分析》课程的实践教学进行改革和创新，是一条很好的发展思路。《现代仪器分析》课程的实践教学模式改革和实践教学内容都需要与时俱进，迫在眉睫。

三、《现代仪器分析》课程实践教学改革的具体措施

1.创新虚拟仿真实验室的建设。当前，高等院校建设虚拟仿真实验室的需求很大，但供应却不足，主要是拥有核心知识产权、技术过硬的企业并不多，开发出的模拟仿真软件尚不够成熟，使用起来问题比较多，整个行业缺乏品牌效应。为了解决这个问题，需要仿真软件业内的企业共同努力，发扬精益求精的研发精神，进一步提高研发能力，降低成本，真正解决高等院校客户的实际困难，提高模拟仿真软件的品质，提供过硬的产品和技术。只有软件靠谱了，模拟仿真实训室的建设才能获得成功。另外，进行虚拟仿真实训室的建设，还需要院校的支持和推动，只有在体制机制和人员经费的保障下，才可能建成有示范引领作用的虚拟仿真实训室。endprint

2.虚拟教育与V-learning应用的推广。《现代仪器分析》课程实践教学中的互动和及时反馈是非常重要的，否则就会出现教师演示仪器操作并指导进行项目检测时，一些学生即使在一旁觀看也无法适时切入的现象。要想提升学生的学习积极性，需要先让学生身临其境并沉浸其中。虚拟教育可以解决《现代仪器分析》实践教学中的交互问题和专注力有效集中的问题。虚拟教育与VR的应用，需要建立在以下的基础上。第一，基于虚拟现实及可视化技术的教育教学模式，只有在任课教师理念清晰，运用信息化、数字化教学意念坚定并有基本成熟的教学模式的条件下，才可以实现V-learning的真正推广和实行。第二，教学知识和内容有可视化的方法和手段。第三，教学环境虚拟场景化。第四，教学过程人机交互化。第五，教学效果具备客观真实的评价方法。只有在具备上述五点的情况下，虚拟教育才有望获得理想的效果。当前虚拟仿真实验教学环境所面临的主要问题包括虚拟仿真软件品质不够过硬，虚拟实验在教学中的地位不够凸显，还有实训场地和虚拟仿真实验教学资源建设的问题。在虚拟实验系统的选择上，唯恐出现系统不兼容、升级更新不易实现的问题。在推行虚拟教育的同时，还要加强对虚拟仿真实验教学过程的管理以及对虚拟仿真教学设计、活动安排的管理，这样才能真正实现《现代仪器分析》课程实践教学改革的意义。

四、结语

高职的实践教学改革研究，一般主要着眼于实践教学体系与机制建设、创新性实验计划、实验教学示范中心、创新创业教育基地建设、实习实训基地建设、大学生自主创业等方面[3]。由于高职专业课程《现代仪器分析》的独特性，本文的重点落在创新性的实验实训教学中心的建设以及虚拟教育与V-learning应用的推广两个方面。创新的虚拟仿真实验室建成以后，可以作为实践教学示范中心，为同类院校的同类课程起到示范、引领的作用。

参考文献：

[1]郝谦.虚拟现实[J].南昌职业技术师范学院学报，2001，（06）：31-35.

[2]黄海燕，高云，徐斌，等.仿真模拟教学在手术室护理教学中的应用[J].西北国防医学杂志，2013，（01）：82-83.

[3]时伟.论大学实践教学体系[J].高等教育研究，2013，（07）：61-64.

Abstract：The practice teaching of Modern Instrumental Analysis course is very important.In order to stimulate students' learning enthusiasm and enhance the effect of practice teaching，modern educational technology and information technology should be used as much as possible. It can improve the interactivity of practical teaching by means of simulation technology and VR technology，can also effectively focus on students' concentration and improve the effectiveness of practical teaching.

Key words：instrumental analysis；practice teaching；virtual reality；simulationendprint