大型仪器仿真软件在高职环保类专业教学中的应用研究

摘 要： 随着环保产业的迅速发展，大型分析仪器在环境检测行业需求量大，检测人员紧缺，然而大型分析仪器由于价格昂贵，在高职院校环保类专业的《仪器分析》课程实践教学过程中存在台套数不足等问题，制约了实践教学的开展，加上仪器分析涉及化学、物理学、电子学等学科，学生在理解和掌握仪器分析结构和原理上存在一定的困难。为了更好地解决实践教学难题，尝试引入大型仪器仿真软件进行教学，是达到良好教学效果的一种探索。

关键词： 大型仪器仿真软件;环保类专业;实践教学

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.221

1 《仪器分析》课程教学现状

《仪器分析》课程作为高职环境监测与控制技术专业的专业基础课程，其后续课程是《环境监测》、《室内环境检测》等核心课程，学好《仪器分析》课程将为后续课程做很好的铺垫。原子吸收光谱仪、原子荧光仪、气相色谱仪和液相色谱仪等大型分析仪器的使用是《仪器分析》课程的核心技能，然而在传统课程教学中仍然存在问题：

（1）学校地处赣南地区，学生水平参差不齐，还有部分文科生，化学物理等理论知识储备不足，导致学生生源质量一般。仪器分析主要分为光谱分析法、色谱分析法、电化学分析法，涉及化学、物理学和电子学等学科，由于教学过程单一，学生对仪器原理和结构的理解存在一定的困难，没有感性的认识，长期学习，容易打消学习的积极性。

（2）理论教学和实践教学分离。《仪器分析》课程的主要教学模式是老师先进行仪器原理和结构等理论部分的讲解，随后学生分组进行实验操作，结束后完成实验报告，教师对报告进行评价，教学形式单一，未做好以学生为主，学生学习热情不高;

（3）仪器台套数少、价格昂贵。大型仪器价格昂贵，设备更新较快，维修和保养费用较高，导致实训室大型仪器台套数严重不足，学生在实践教学过程中，需要分组进行实践操作，做不到每位学生都能使用仪器，实训效果大打折扣。

2 大型仪器仿真软件的功能和特点

2.1 大型仪器仿真软件的主要功能：（1）学习模式：各类大型仪器的理论知识分模块介绍以及仪器主要结构的拆装功能，学生可在学习模式全方位了解仪器内部结构，通过理论知识的介绍和在线答题，更加深刻的掌握仪器的理论知识部分;（2）练习模式：各类大型仪器在有提示的情况下进行样品配制、参数设定、方法运行和数据处理等，每一步操作都有评分细则，可达到较好的练习效果;（3）考核模式：在没有提示的情况下，根据学生操作进行考核评分。

2.2 大型仪器仿真软件的特点：（1）仿真软件与分析仪器相比价格低很多，可以有50位同学同时进行仪器操作练习;（2）较多大型仪器需要使用燃气，学生存在操作不规范行为，导致实验存在一定的安全隐患，而仿真软件只需要学生在电脑上操作，不存在安全问题;（3）可以根据需求，从各个角度观察仪器的结构，进行仪器分拆装及维护保养，在理论学习的基础上，更加直观的学习仪器的使用，加深对仪器结构和原理的理解;（4）仪器操作流程较多，通过仿真练习，学生对整个操作过程更加清晰，再加上有考核模式，学生练习完后马上进入考核模式测试操作流程的熟练度，使后续操作真实仪器更加得心应手;（5）仪器操作过程时间相比实际操作等待时间有所缩短，提高练习效率，如气相色谱仪在进样前需对进样口、柱箱和检测器进行升温操作，仿真软件操作可以把升温时间从30多分钟缩短至1分钟，大大减少等待时间，提高使用效率;（6）每位学生都可以反复练习，直到完全掌握仪器操作技能。

3 大型仪器仿真软件在环保类专业实践教学中的应用

3.1 提高学生应用仿真软件的意识

大部分学生对仪器的认识都停留在原始的实际操作，没有接触过仿真软件，更不知道如何使用。教师通过讲解使用和考核及比赛的形式，加强学生对仿真軟件的认识，并认可这种教学模式带来的好处，培养学生使用仿真软件的意识，让实践过程变得更加安全、有效。

3.2 加强教师应用仿真软件的能力

仿真软件在教学中的应用是最近几年兴起的，如果想把这种技术运用到实践教学中，教师首先需要提高自身对仿真软件的应用能力，通过熟练掌握各个操作步骤，评分细则，对仿真软件和实践仪器进行对比，发现不足，这样才能在上课过程中更好的指导学生进行实践操作，真正实现实践能力的提高。

4 结语

从几届学生使用的情况来看，大型仿真软件的使用对实践教学起到了积极的作用，例如，学生对仪器的使用流程更加清晰，对仪器的结构理解的更加透彻，对实际仪器操作信心增加等等。但是也存在一些问题：（1）仿真软件的实际任务是预先设定的，流程也是固定，不能根据需求自行更改，不便于跟随教学需求进行灵活变更。（2）仿真对任务操作的评分过于简单，没有对每个错误给出原因，加大了使用的难度。（3）仿真软件的配制不够完善，学生在操作过程中会弹出错误界面，此种错误需要工程师处理才能解决，用户体验不够顺畅。

大型仪器仿真软件是解决环保类专业《仪器分析》课程实践教学非常重要的途径之一，能明显提高实践教学效果。希望通过仿真软件的使用不断完善体验效果，更好的服务教学，为环保类高素质技能型人才的培养添砖加瓦。

参考文献

[1] 刁新星，王秀林，胡靓.仿真软件在环保类专业教学中的应用研究，天工，2018（07）：141.

[2] 张俊茹.化工仿真软件在课程中的教学方法讨论，科教论坛，2020（08）：56.

[3] 刘洋，栾娜，荣瑞芬，秦菲.大型仪器仿真软件在《仪器分析》理论课中的应用初探，2019（07）：168-169.