努尔古丽·拉提莆 吴梅 宋琪 李璟明 郅轲轲

摘 要：无机及分析化学实验是化学化工专业必不可少的技能训练环节。虚拟仿真实验系统随着信息技术的发展而被广泛应用，有效结合传统实验教学，解决了诸多现实问题，同时有利于培养学生们的实验技能，促进了应用型人才的培养。本文探讨虚拟仿真实验教学辅助教学的重要意义。

关键词：无机及分析化学实验;虚拟仿真实验;有机结合

1 传统无机及分析化学实验

无机及分析化学实验是我校化工专业必修的基础课之一，也是进入大学之后的第一门实验课。通过无机及分析实验，训练学生正确掌握化学实验的基本方法和基本技能，灵活运用所学理论知识解释实验现象和解决实验中遇到的问题，是培养高层次、应用型人才的重要环节。但在实际实验过程中，实验课程由教师讲授--学生实验操作--完成实验报告的传统的教学模式为主，实验过程中，学生操作的规范性如何，教师很难全方位监管，学生预习只走形式，实验过程中看讲义按部就班、实验教学很难达到预期效果。另外，由于时间、空间、教学资源等因素限制，高校在选择开设的实验项目时，会避开含有有毒化学试剂的实验项目，以免对学生身体造成伤害;也会尽量避开条件不具备、实际运行困难，高成本，高消耗，不可逆操作等的实验项目，不利于创新型人才的培养。

2 虚拟仿真实验

随着时代的发展，各种教育教学资源不断涌现、虚拟仿真实验也逐渐成为了一种获取知识的重要途径。将虚拟仿真实验和现有实验教学资源有机结合、充分发挥了信息化教学的优势，解决了现实教学中存在的诸多现实问题，从而可进行超越传统实物的实验，使危险性实验、实际运行困难实验、高成本实验等成为可能，也能实现让学生无限制、多样式的重复操作，有效降低了危险性、消耗成本以及污染物的产生。虚拟仿真实验软件在教学中的使用，打破了空间、时间的局限，学生可以随时随地打开仿真平台进学习，充分了调动学生的实验积极性，提高了自主学习的能力以及信息化应用能力，达到有效训练和提高实验技能的效果，同时也有利于提高教学水平。因而，结合虚拟仿真实验教学模式对于应用型人才的培养显得尤为重要。

3 虚拟仿真实验有效结合实验教学

3.1 虚拟仿真实验安全教育模块，有利于学生提高实验安全防范意识

高校实验室是学生进行实验和科学研究的重要场所。近年来，实验室安全事故的发生对我们进一步做好实验室安全教育工作敲墙了警钟。因此，加强安全教育是保障高校实验室安全的关键。我校无机及分析化学虚拟仿真实验主要有安全教育模块、基本规范操作训练模块、具体实验模块三大部分组成。安全教育模块主要包括消防安全知识、消防设施器材的使用、安全用电设备、化学试剂的存放、易制毒易制爆试剂的管理、化学废弃物的处置、基本安全操作、防范与应急处理等。无机及分析化学实验是学生进入大学后的第一门化学实验课，大部分同学也是第一次进入化学实验室进行实验。学校很重视实验室的安全教育，通过安全教育课程与虚拟仿真系统普及安全知识，把安全教育作为一种常态教育，作为学生和教职工进入实验室前所必须的培训内容，通过安全教育测试后方可实验，为学生即将进入实验室学习和工作做好准备，因此结合虚拟仿真平台教学，增加了学生学习兴趣，促进学生自主学习安全知识，切实提高了学生及教职工的安全防范意识与技能。

3.2 虚拟仿真实验平台辅助教学，有利于学生提高实验效率。

每次实验之前，学生必须完成相关预习，但学生预习的方式一般就是简单的将实验目的，实验原理、实验步骤抄写一遍，对于实际实验过程脑海中没有一个完整形象的流程，进入实验室后照着书上的步骤按部就班，容易造成手忙脚乱， 不注意细节，或者容易忽略安全注意事项等。因此，预习实验结合仿真软件进行，学生不仅可以巩固实验理论部分，更加灵活地掌握和运用所学的知识，还可以在线上进行实验步骤的操作与练习，熟悉实验相关流程，以及实验过程需要注意的事项，在现实的实验条件下将会大幅度提高学生的动手能力、综合分析能力、解决实际问题的能力。同时也可以实验过程中存在的问题有针对性的向老师请教。利用此方法可不仅有效提高实验前预习效果，同时也能提高实验成功率，避免了不必要的重复实验，减少了试剂的浪费。

另外，实验课一般只有一位老师，带着一个班的学生进行实验，实验过程中，老师很难关注每一位学生的全程操作。而学生利用虚拟仿真预习过程中存在的问题，预习情况等在平台上都是有记录的，教师在准备实验以及备课过程中，可以查看学生的预做情况、实验结果以及实验成绩、将学生普遍存在的问题进行记录，在实验讲解过程中可有的放矢，有针对性的指导，大大提高了实验教学水平。

3.3 虚拟仿真实验辅助因材施教、有利于增强学生实验技能

大多数学生中学阶断学习的化学实验基础操作，基本上都是在教师的严格指导下进行，并没有完全独立完成过，再加上实验次数有限，导致有些学生基础薄弱，并且进入实验室后存在操作不规范等问题，然而教师在演示示范时，会根据大多数学生的实验水平，会着重新的实验操作内容进行深入讲解，因此会出现动手能力差的学生。这部分学生可以利用虚拟仿真平台进行基础操作的练习，通过精准的练习，打好实验基础，再进入实验室实验时，能从容应对，提高实验技能。

相对基础好的学生，可以根据自己的需要选择开放性、扩展性，前瞻性的实验进行练习，可为之后的创新实验做准备，比如部分学生参加了当地红山湖水质量检测，以及当地盐碱地治理的课题组中，这部分学生就可以根据需要通过仿真不断练习滴定，酸度计的使用等相关的实验，不仅绿色环保，还能做到因材施教，增强学生的实验操作技能，有利于应用型人才的培养。

3.4 虚拟仿真实验平台有效结合教学，促进学生养成良好的实验习惯

化学化工类的学生，做实验将会贯穿其在校期间乃至以后工作从事的相关行业中，因此养成良好的实验习惯至关重要。进入实验室要严格按照实验室的规章制度，实验操作要规范，时刻注意用电、水、设备安全，同时要有环保、安全防范意识。实验现象、实验数据的记录及实验结果的处理，误差分析等也要做到规范整洁等。这些内容，老师每上一次课都在强调，意在培养学生的良好实验操作习惯，养成严谨的科研作风。虚拟仿真实验，完全实景模式，也将这些细节贯穿于其中，比如称量完没有关闭天平会扣分，废液没有倒入废液桶会提示，取加热试剂不戴防烫手套会扣分等，学生很在意这些不应该失分的细节，因此不知不觉中养成了良好的实验习惯，实体实验过程中避免了烫伤等，实验完成后清洁实验器材、整理台面，管好水电等，实验数据记录，实验报告规范严谨。结合仿真实验，学生不仅能独立完成实验，还逐渐养成了良好的科学素养。

4 结论

综上所述，虚拟仿真与实验教学有机结合，不但充分调动了学生参与实验的积极性和主动性，而且还可以通过线上虚拟、线下实验和课后巩固有效提高学生的实验操作技能水平，增强了学生通过实验观察发现问题、提出问题、分析和解决问题的能力，而且培养了学生良好的科研素养，为培养高层次的应用型人才奠定基础。

参考文献：

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基金项目：中国石油大学（北京）克拉玛依校区教育教学研究项目[JG2019015]