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分析化學是建立在化學、物理學、數學、計算機科學、精密儀器制造科學等學科上的綜合性邊緣科學。儀器分析作為分析化學學科的一個分支(包括色譜分析、電化學分析、波譜分析、質譜分析、熱分析、放射分析、表面分析等),作為一門重要的技術基礎課,在農業(yè)高校研究生教學中占據著重要的位置,它是培養(yǎng)學生實驗能力,獨立分析問題、解決問題能力的重要課程。
近年來,由于研究生招生人數逐漸增加,我校當前研究生儀器分析課的實驗條件(儀器種類和數量)遠不能滿足教學需要,特別是分析化學學科的不斷發(fā)展,研究生儀器分析課教學內容和教學手段的改革就顯得極為重要。當前,計算機多媒體技術已經越來越廣泛地應用于各個領域,多媒體教學課件已成為學校計算機輔助教學的重要組成部分,因此,這種現代化的教學手段,將給傳統(tǒng)的教學方式帶來一場新的變革。
一、多媒體教學對課堂教學的影響
1.有助于更新傳統(tǒng)的教學方式
研究生儀器分析課程按50學時設置,理論教學30學時,實驗教學20學時。理論教學內容為光化學分析(包括紫外可見光譜、紅外光譜分析,原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜分析,熒光分析);電化學分析(包括電位分析法,極譜分析法);色譜分析(包括氣相色譜分析,液相色譜分析)。隨著科學技術的飛速發(fā)展,新的分析儀器不斷拓新,新的分析方法也不斷出現,作為研究生儀器分析課教學,老師在學生掌握儀器分析的基礎理論和實驗操作技能后,還應讓學生進一步了解本學科新的前沿的相關知識。但在傳統(tǒng)的教學中,系統(tǒng)講授儀器分析基本內容的學時已顯緊張,因此,教師無法在有限時間內拓展教學內容。
研究生儀器分析實驗教學具有內容多學時少,使用大型儀器多,并且在使用大型儀器時,不可能配置多套,對于貴重儀器又不能讓學生隨意使用的特點。而該課的儀器原理理論又較為抽象,很多涉及到的儀器原理圖、內部構造圖等問題,只能通過老師“黑板十粉筆”的教學方式讓學生去想象,學生感到枯燥和抽象,難以理解。這種日益顯現的理論與實踐相脫節(jié)的矛盾,直接影響著實驗教學的教學效果。
因此,計算機多媒體教學課件的使用,無論對教師還是對學生都是一種全新的教學模式和教學手段,它會極大地改善研究生儀器分析課教與學的現狀,對增強教學效果和提高教學質量都將起到積極的作用。
2.有助于提高教師的業(yè)務素質
計算機輔助教學手段(ComputerAidedInstruc-tion簡稱CAI)是計算機技術與教學相結合的產物。對于這種全新的教學方式,需要教師要有全新的教學理念。使用多媒體教學課件進行儀器分析課的理論與實驗教學,需要將所講的內容章節(jié)、題目、重要定義、公式、重要結論都全部用PowerPoint制作成幻燈片,將平時講課中難以或無法在黑板上完成的實驗裝置、光路圖、電路圖、圖表、或儀器外觀形狀等的教學,在多媒體課件中解決,可以用Ado-bePhotoshop制作成圖形文件,插人到PowerPoint,制作成幻燈片在畫面上顯示。這樣,課堂上就不必大量板書,可以利用節(jié)約的時間適當補充教學內容。在計算機多媒體教學中,教學課件內容可隨時根據需要調出,編排組合,由于它集圖、文、聲、像于一體的三維動畫圖像的可視性,對于儀器分析課程的教學輔助作用尤為突出。
如何有效地發(fā)揮計算機多媒體教學手段的作用,獲得好的教學效果,對于教師的授課是一種全新的教學思維模式建立,也有助于教師業(yè)務素質的全面提高。首先,教師在使用多媒體教學課件時,需要對自己的課程講授內容深刻理解和精通,不斷積累大量學科前沿的信息,拓展自己的知識面。其次,盡快掌握計算機的應用知識,熟悉課件的所有內容,認真?zhèn)湔n。這種備課過程要比傳統(tǒng)的備課方式復雜,需要的知識廣、博、雜,教師只有掌握了計算機的各種功能,才能在課堂上合理編排講課內容,把握講課進程,取得好的教學效果。二、課教學多媒體教學課件與研究生儀器分析
1.多媒體教學課件
大連理工大學研制的“多媒體分析化學CAI",“基礎儀器分析虛擬實驗室”課件,是融多媒體課程講授與儀器原理演示和實驗仿真模擬為一體的多功能CAI軟件,是我們目前用作研究生“儀器分析及實驗”課程的課件。其特點是具有超文本方式動態(tài)設計的電子教案;有分析儀器原理與實驗演示仿真模擬:包括填充柱氣相色譜、液相色譜、離子色譜、毛細管色譜、高效毛細管電泳、原子吸收、紫外可見、紅外光譜、電位分析、核磁共振分析原理與譜圖識別、色一質譜連用、離子色譜分析原理等,這部分內容可通過CAI,將儀器“搬”上講臺,動態(tài)顯示其微觀原理,快速模擬分析過程及譜圖識別;有分析化學圖片庫,可實現快速查閱、瀏覽等操作,可在教學中隨時調用以配合電子教案使用;有分析化學學習室,可完成分析化學發(fā)展史、多媒體元素周期表與數據查詢,是極好的教學輔助工具;有分析化學虛擬考場,可通過計算機對各章內容的重點、難點加強復習,并通過自己選題,進人考場,進行測驗檢查學生對所學習內容的掌握程度。
2.多媒體教學課件的應用
儀器分析課內容多而雜,許多儀器的分析原理和內部結構及分析流程很難用傳統(tǒng)的教學方式來表達,采用多媒體儀器分析教學課件,使教與學的距離縮短了,大大提高講課的效率,增強學生學習的興趣。
如:毛細管氣相色譜在課堂上用傳統(tǒng)的教學方法時,學生較難理解,但在儀器分析多媒體的教學課件中,計算機屏幕上出現的是毛細管氣相色譜結構流程界面,可通過鼠標的操作介紹儀器的各個部件。當介紹儀器的FID時,計算機屏幕上可顯示出檢測器的內部結構,可出現檢測微電流產生的機理說明。其他如分流裝置、尾吹裝置等也都給出了部件的立體內部結構,便于教師的講解和學習。在界面上還可對原理演示,實驗條件選擇及色譜分析實驗的全過程進行仿真模擬。還可打開該部件的開關,按實際儀器的使用方法進行操作。如打開載氣源,調節(jié)載氣的流量;點擊點火按扭,點燃FID檢測器的氫火焰;點擊進樣器,進行進樣分析,完成一次進樣的操作;可根據色譜峰的形狀判斷分離條件是否合適,繼續(xù)選擇實驗條件,重新進樣,得到實驗的最佳效果。
3.多媒體教學對增強教學效果的作用
分析化學是一門以實驗為基礎的科學,學生除動手實驗外,對于比較復雜、難度又比較大、儀器缺乏、對身體有危害的實驗,都可以通過計算機生動的模擬,還可以通過計算機多媒體反復播放進行觀察,以加強學生對實驗的感性認識、理解和記憶。多媒體教學課件的使用,為分析化學,特別是儀器分析理論教學及實驗教學帶來了新的活力。
首先,使用多媒體儀器分析課件,教學內容直觀、生動,學生都能普遍接受。由于課件的界面制作得色彩柔和,電子教案重點突出,條理清晰,虛擬實驗室中圖片資料較為全面.模擬過程逼真、直觀,視覺感好,可以增強實驗教學的效果。
計算機系統(tǒng)集成與應用處理效率相關性不大,為此可全面研發(fā)、大力推進該項技術。伴隨納米技術應用領域的持續(xù)拓寬,可創(chuàng)建量子計算機以及生物計算機系統(tǒng),其在預算效率以及儲存能力層面,無疑將會全面超越當前計算機系統(tǒng)。計算機為集成組合體,為具有不同應用功能的系統(tǒng)結構。目前計算機主流系統(tǒng)結構采用并行計算模式,進而可在相同時間處理較多不同問題。—般來講各類大規(guī)模工作站以及衛(wèi)星計算機均具有該項功能。另外,針對大型計算機系統(tǒng)來講,其還體現了集群系統(tǒng)的發(fā)展趨勢方向,可為用戶供給高可靠、安全相容性的應用體系。
2.網絡技術及軟件技術全面發(fā)展
伴隨計算機技術的廣泛應用,其同人們日常生活緊密相連。再加上網絡技術的創(chuàng)新發(fā)展,人們利用網絡系統(tǒng)平臺,可實現商品的快速買賣,第一時間獲取更多信息,真正實現了跨地域空間的互聯(lián)。為此持續(xù)深化網絡技術發(fā)展對計算機技術的更新完善極為有利。伴隨科技進步,新時期,人們將逐步邁進智能電網以及物聯(lián)網全面應用的新時期,該目標的實現離不開現代化網絡技術。就計算機系統(tǒng)來講,軟件工具尤為重要。當前主流應用系統(tǒng)同計算機硬件功能比對.前者作用不可小覷。數據庫效用價值將更加明顯,體系將更為完整,對于數據信息內容的處理則將不會單純的限定于數字以及符號之中。針對多媒體信息同樣會有所超越,即突破單一進制代碼信息的存儲。程序語言為評判軟件功能屬性的主體類別形式,由于互聯(lián)網系統(tǒng)的全面通用性,令多類語言可對互聯(lián)網創(chuàng)新技術應用形成整體支撐。計算機系統(tǒng)協(xié)調運行功能仍舊為當前軟件技術發(fā)展的相一致目標。借助網絡技術,可令位于不同區(qū)域的個體通過聯(lián)系合作完成整體工作任務。
3.多媒體性能持續(xù)拓展
多媒體性能將在未來持續(xù)拓展,并令服務器系統(tǒng)、路由器設施、各類轉化器等互聯(lián)網構成設施整體技術水平顯著提升。互聯(lián)網系統(tǒng)改變了人們以往被動獲取信息的狀態(tài),取而代之的是通過積極主動模式登陸至互聯(lián)網系統(tǒng)空間之中。另外,藍牙、網絡技術的研發(fā)應用,令多媒體通信手段、無線電技術、數字信息、無線寬帶網、個人區(qū)域應用網等技術實現了全面更新發(fā)展。在新型互聯(lián)網系統(tǒng)多媒體軟件技術的輔助下,科學參照傳統(tǒng)多媒體系統(tǒng)技術優(yōu)勢,將令計算機無線網絡功能優(yōu)勢更為明顯。多媒體技術系統(tǒng)將朝著零件化、全面智能化以及嵌入化方向持續(xù)完善。基于多媒體技術的硬件以及軟件系統(tǒng)功能也將更為健全,進而令多媒體計算機技術標準實現了優(yōu)化提升。
4.結語
多媒體技術作為一種重要的教學媒體迅速應用于教學中,實現了師生教學的互動,它的應用既能發(fā)揮教師的主導作用,又能體現學生的主體作用的新型教學方式。傳統(tǒng)的教學模式已經不能滿足現代社會教育的需求,教育行業(yè)已經進入了多媒體網絡教學時代。多媒體技術的交互性豐富了課堂教學內容、擴大了教學對象范圍、減輕了教師工作的壓力,同時為教育資源優(yōu)化提供了廣闊的發(fā)展空間。我們學校在2011年興建了120多間多媒體教室,每間教室都配有多媒體設備、監(jiān)控設備、投影設備、白板等,按每間教室50人的配備,一次性可以容納6000多人同時上多媒體課程,在我省同類院校中還是首例,得到了主管部門的高度認可。我校多媒體教室成為我省市組織各類大型考試的首選場地,深受師生喜歡。多媒體教學形式主要有多媒體投影教學和多媒體交互教學。借助計算機多媒體、投影機、實物展示儀、屏幕及音頻設備,使傳統(tǒng)的課堂教學模式得以優(yōu)化,教師可以邊演講邊講解,使教學內容形象化、具體化,達到最佳學習效果。多媒體交互教學是教師和學生可以做到講、演、練、學四位一體化教學。學生在學習過程中,根據需要適時地進行實踐操作。2010年湖南省在全省高職院校中全面推廣世界大學城,它是借助于計算機、多媒體技術、網絡于一體的系統(tǒng),教師可以利用這個平臺,在網上教學資料、布置作業(yè),使得師生教與學完全達到了互動的效果,使得多媒體技術大規(guī)模的在教學中得到應用。
2計算機多媒體技術在教學中應用的不足
我們要用兩面性的思想來看待事物,任何一種技術的普及使用,它改變了我們生活和工作,但同時也必然有它的不足之處。計算機多媒體技術在教學中的廣泛應用,給我們帶來了諸多方便,但我們也要思考幾個問題:
2.1要處理好多媒體教學與傳統(tǒng)教學的關系
計算機多媒體技術的應用,改變了傳統(tǒng)的教育教學方法,但在教學中,教師不能過度地依賴多媒體,把屏幕當成了黑板,一字不寫,照著課件講解,而忽視了幾千年來傳統(tǒng)的教學方式,因此不能將多媒體技術完全取代傳統(tǒng)的教學手段,多媒體技術與傳統(tǒng)教學方式是相輔相成,互相促進的。
2.2要發(fā)揮教師主導與學生主體相結合的關系
計算機多媒體技術的應用,從某種程度上消弱了教師的主導作用,多媒體教學作為一種現代化的教學手段,是用來提高課堂教學的效率、解決一些傳統(tǒng)教學不能解決的問題,但不能將多媒體技術當作“萬金油”來使用,它不能取代教師的主導作用。教師在課堂上要發(fā)揮主導作用,引導學生融入課堂氛圍中,提高學生的積極性,發(fā)揮學生的主體作用,真正做到師生之間的互動。
2.3要注重培養(yǎng)學生理論與實踐相結合
計算機多媒體技術教學,主要是教師做好課件,將知識傳授給學生。它只局限于理論上,特別是動手能力強的理工類學科,尤其是實驗課,多媒體教學就存在某些局限性。因此,教師不能用多媒體演示來代替學生的動手操作,要積極培育學生的動手操作能力,訓練學生實驗操作技能,提高理論與實踐相結合的能力。
2.4要把握課堂教學的重點
隨著信息技術及網絡的發(fā)展,教師能充分利用網絡資源,為了增加課堂的信息量,教師的一個課件就有幾十張,甚至更多,多媒體課件制作內容很豐富,教學過程中就泛泛而談,課堂枯燥無味,也就很難把握課堂教學的重點。
3計算機多媒體技術發(fā)展愿景