论文总字数：13952字

摘 要

仪器进行分析的这门课程不但要求我校的学生必须对仪器分析的基本知识建立一个完整全面清楚的基本理论框架，而且还主要着眼于培养和训练他们如何运用所学专业的基础知识来解决仪器分析的过程中具体存在的问题。在进行分析仪器的实验教学布置中，要为学校开设了分析仪器实验教学的内容要求每位学生都熟悉分析仪器的结构原理，结构性原理及实验操作步骤。但是，就目前来说，在对于仪器分析和实验课堂的教学中，还是存在着实验经费来源紧张，教学费用高昂等现象。与此同时，随着科技的迅猛发展，为虚拟仿真技术的出现提供了可能与条件。

虚拟仿真实验教学在多种教学方式中深度地融合了现代化的专业知识系统和计算机模拟技术，是对于传统实验教学的一种有效扩展和课程的辅助学习。

因此，本课题将针对《仪器分析》课程中的虚拟仿真技术进行综述，归纳其在课程教学中近来的研究进展，分析这些技术运用的特点和实际效果，为下一步的开展虚拟仿真教学研究工作提供支撑。

关键词：虚拟仿真技术；仪器分析

Research progress on application of virtual simulation technology in instrumental analysis course

Abstract

This course of instrumental analysis not only requires students in our school to establish a complete, comprehensive and clear basic theoretical framework for the basic knowledge of instrumental analysis, but also focuses on cultivating and training them how to use the professional basic knowledge to solve the specific problems existing in the process of instrumental analysis. In the arrangement of experimental teaching of analytical instruments, the contents of experimental teaching of analytical instruments should be set up for schools. Each student is required to be familiar with the structural principle, structural principle and experimental operation steps of analytical instruments. However, at present, in the teaching of instrumental analysis and experimental classroom, there are still some problems, such as the lack of experimental funding sources, high teaching costs and so on. At the same time, with the rapid development of science and technology, the emergence of virtual simulation technology provides the possibility and conditions.

Virtual simulation experiment teaching deeply integrates modern professional knowledge system and computer simulation technology in a variety of teaching methods, which is an effective expansion of traditional experiment teaching and an auxiliary learning of the course.

Therefore, this topic will summarize the virtual simulation technology in the course of Instrumental Analysis, summarize its recent research progress in the course teaching, analyze the characteristics and practical effects of the application of these technologies, and provide support for the next step of virtual simulation teaching research.

Keywords: Virtual simulation technology;Instrumental analysis

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引 言 1

1.1研究背景 1

1.1.1 仪器分析课程教学现状 1

1.2 虚拟仿真技术 1

1.2.1 虚拟仿真技术简介 1

1.2.2 虚拟仿真软件 1

1.3 现阶段分析仪器的不足 1

1.3.1 实验资源紧张，教学成本高 1

1.3.2 理论与操作脱节 1

1.3.3 评估机制存在不足 2

1.4 虚拟仿真技术的特点 2

1.5 虚拟仿真技术在仪器分析中的优势 2

1.5.1 扩展教学形式 2

1.5.2 解决实验仪器不足问题 2

1.5.3 节约教学资源 2

1.5.4 实验操作能力提升 2

1.5.5 提升教学效果 3

1.6 结论 3

第二章 虚拟仿真技术在仪器分析实验中的应用 4

2.1 引 言 4

2.2 虚拟仿真技术在仪器分析课程中的研究进展 4

2.3 虛拟仿真在仪器分析实验教学中的应用 5

2.3.1 课前预习操作 5

2.3.2 课堂理论教学 5

2.4 虛拟仿真在仪器分析实验中的辅助教学 5

2.4.1 辅助理解光谱分析技术 5

2.4.2 辅助理解质谱检测分析技术 6

第三章 用于仪器分析实验的虚拟仿真软件 7

3.1 虚拟仿真操作平台 7

3.2 部分虚拟仿真软件 7

3.3 现阶段虚拟仿真软件的开发 8

3.3.1 国内虚拟仿真软件开发环境研究现状 8

3.3.2 国外虚拟仿真软件开发环境研究现状 8

3.4 虚拟仿真软件优化 9

第四章 总结 10

4.1 总结 10

4.2 展望 10

致 谢 11

参考文献 12

第一章 引 言

1.1研究背景

1.1.1 仪器分析课程教学现状

随着社会的发展，教育部提出了建设“新工科、新农科”的要求^[1]以解决高技术人才缺失。作为高等理工科院校化学化工类及其相关专业的一门重要专业基础课程^[2]，仪器分析教学的目标和任务不单单是对实验原理的考证，利用实验教学加强学生在科学探究方面的技能培训也极其重要。

传统的仪器分析实验教学大多以教师讲授为主，学生实际动手操作的可能性很小，这严重影响了培养广大学生的创新实践能力^[3]。在大型分析仪器实验教学中，存在着实验资源不足、教学成本高、理论与操作脱节、评价机制缺失等问题^[4]。传统的教学模式已不能满足课程的需要。为培养一专多能综合应用型专业技术人才，仪器分析实验教学模式应进行改革和创新。

1.2 虚拟仿真技术

1.2.1 虚拟仿真技术简介

作为高等教育信息化工程建设的一项重要内容，虚拟仿真实验教学是基于信息技术与专业特点的密切融合^[5]，即是一种利用计算机软件设定的各种不同虚拟环境来模拟真实情况，并根据真实世界中的基本理论及实际操作情况对仿真环境中的实验进行设计、验证和运行的教学方法。

1.2.2 虚拟仿真软件

仪器分析在实验教学中会涉及一些贵重仪器或精密仪器（如气相色谱仪、液相色谱仪、质谱仪等），由于我国院校的实验仪器资源紧张，学生实际能够独立动手操作的时间和机会很少。仪器分析虚拟实验中，学生能方便地了解实验操作步骤、仪器设备的工作过程，将抽象化的实验的基本原理形象掌握，大大拓宽实验教学的深度和广度。

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