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分析化学是建立在化学、物理学、数学、计算机科学、精密仪器制造科学等学科上的综合性边缘科学。仪器分析作为分析化学学科的一个分支(包括色谱分析、电化学分析、波谱分析、质谱分析、热分析、放射分析、表面分析等),作为一门重要的技术基础课,在农业高校研究生教学中占据着重要的位置,它是培养学生实验能力,独立分析问题、解决问题能力的重要课程。
近年来,由于研究生招生人数逐渐增加,我校当前研究生仪器分析课的实验条件(仪器种类和数量)远不能满足教学需要,特别是分析化学学科的不断发展,研究生仪器分析课教学内容和教学手段的改革就显得极为重要。当前,计算机多媒体技术已经越来越广泛地应用于各个领域,多媒体教学课件已成为学校计算机辅助教学的重要组成部分,因此,这种现代化的教学手段,将给传统的教学方式带来一场新的变革。
一、多媒体教学对课堂教学的影响
1.有助于更新传统的教学方式
研究生仪器分析课程按50学时设置,理论教学30学时,实验教学20学时。理论教学内容为光化学分析(包括紫外可见光谱、红外光谱分析,原子吸收光谱、原子发射光谱分析,荧光分析);电化学分析(包括电位分析法,极谱分析法);色谱分析(包括气相色谱分析,液相色谱分析)。随着科学技术的飞速发展,新的分析仪器不断拓新,新的分析方法也不断出现,作为研究生仪器分析课教学,老师在学生掌握仪器分析的基础理论和实验操作技能后,还应让学生进一步了解本学科新的前沿的相关知识。但在传统的教学中,系统讲授仪器分析基本内容的学时已显紧张,因此,教师无法在有限时间内拓展教学内容。
研究生仪器分析实验教学具有内容多学时少,使用大型仪器多,并且在使用大型仪器时,不可能配置多套,对于贵重仪器又不能让学生随意使用的特点。而该课的仪器原理理论又较为抽象,很多涉及到的仪器原理图、内部构造图等问题,只能通过老师“黑板十粉笔”的教学方式让学生去想象,学生感到枯燥和抽象,难以理解。这种日益显现的理论与实践相脱节的矛盾,直接影响着实验教学的教学效果。
因此,计算机多媒体教学课件的使用,无论对教师还是对学生都是一种全新的教学模式和教学手段,它会极大地改善研究生仪器分析课教与学的现状,对增强教学效果和提高教学质量都将起到积极的作用。
2.有助于提高教师的业务素质
计算机辅助教学手段(ComputerAidedInstruc-tion简称CAI)是计算机技术与教学相结合的产物。对于这种全新的教学方式,需要教师要有全新的教学理念。使用多媒体教学课件进行仪器分析课的理论与实验教学,需要将所讲的内容章节、题目、重要定义、公式、重要结论都全部用PowerPoint制作成幻灯片,将平时讲课中难以或无法在黑板上完成的实验装置、光路图、电路图、图表、或仪器外观形状等的教学,在多媒体课件中解决,可以用Ado-bePhotoshop制作成图形文件,插人到PowerPoint,制作成幻灯片在画面上显示。这样,课堂上就不必大量板书,可以利用节约的时间适当补充教学内容。在计算机多媒体教学中,教学课件内容可随时根据需要调出,编排组合,由于它集图、文、声、像于一体的三维动画图像的可视性,对于仪器分析课程的教学辅助作用尤为突出。
如何有效地发挥计算机多媒体教学手段的作用,获得好的教学效果,对于教师的授课是一种全新的教学思维模式建立,也有助于教师业务素质的全面提高。首先,教师在使用多媒体教学课件时,需要对自己的课程讲授内容深刻理解和精通,不断积累大量学科前沿的信息,拓展自己的知识面。其次,尽快掌握计算机的应用知识,熟悉课件的所有内容,认真备课。这种备课过程要比传统的备课方式复杂,需要的知识广、博、杂,教师只有掌握了计算机的各种功能,才能在课堂上合理编排讲课内容,把握讲课进程,取得好的教学效果。二、课教学多媒体教学课件与研究生仪器分析
1.多媒体教学课件
大连理工大学研制的“多媒体分析化学CAI",“基础仪器分析虚拟实验室”课件,是融多媒体课程讲授与仪器原理演示和实验仿真模拟为一体的多功能CAI软件,是我们目前用作研究生“仪器分析及实验”课程的课件。其特点是具有超文本方式动态设计的电子教案;有分析仪器原理与实验演示仿真模拟:包括填充柱气相色谱、液相色谱、离子色谱、毛细管色谱、高效毛细管电泳、原子吸收、紫外可见、红外光谱、电位分析、核磁共振分析原理与谱图识别、色一质谱连用、离子色谱分析原理等,这部分内容可通过CAI,将仪器“搬”上讲台,动态显示其微观原理,快速模拟分析过程及谱图识别;有分析化学图片库,可实现快速查阅、浏览等操作,可在教学中随时调用以配合电子教案使用;有分析化学学习室,可完成分析化学发展史、多媒体元素周期表与数据查询,是极好的教学辅助工具;有分析化学虚拟考场,可通过计算机对各章内容的重点、难点加强复习,并通过自己选题,进人考场,进行测验检查学生对所学习内容的掌握程度。
2.多媒体教学课件的应用
仪器分析课内容多而杂,许多仪器的分析原理和内部结构及分析流程很难用传统的教学方式来表达,采用多媒体仪器分析教学课件,使教与学的距离缩短了,大大提高讲课的效率,增强学生学习的兴趣。
如:毛细管气相色谱在课堂上用传统的教学方法时,学生较难理解,但在仪器分析多媒体的教学课件中,计算机屏幕上出现的是毛细管气相色谱结构流程界面,可通过鼠标的操作介绍仪器的各个部件。当介绍仪器的FID时,计算机屏幕上可显示出检测器的内部结构,可出现检测微电流产生的机理说明。其他如分流装置、尾吹装置等也都给出了部件的立体内部结构,便于教师的讲解和学习。在界面上还可对原理演示,实验条件选择及色谱分析实验的全过程进行仿真模拟。还可打开该部件的开关,按实际仪器的使用方法进行操作。如打开载气源,调节载气的流量;点击点火按扭,点燃FID检测器的氢火焰;点击进样器,进行进样分析,完成一次进样的操作;可根据色谱峰的形状判断分离条件是否合适,继续选择实验条件,重新进样,得到实验的最佳效果。
3.多媒体教学对增强教学效果的作用
分析化学是一门以实验为基础的科学,学生除动手实验外,对于比较复杂、难度又比较大、仪器缺乏、对身体有危害的实验,都可以通过计算机生动的模拟,还可以通过计算机多媒体反复播放进行观察,以加强学生对实验的感性认识、理解和记忆。多媒体教学课件的使用,为分析化学,特别是仪器分析理论教学及实验教学带来了新的活力。
首先,使用多媒体仪器分析课件,教学内容直观、生动,学生都能普遍接受。由于课件的界面制作得色彩柔和,电子教案重点突出,条理清晰,虚拟实验室中图片资料较为全面.模拟过程逼真、直观,视觉感好,可以增强实验教学的效果。
计算机系统集成与应用处理效率相关性不大,为此可全面研发、大力推进该项技术。伴随纳米技术应用领域的持续拓宽,可创建量子计算机以及生物计算机系统,其在预算效率以及储存能力层面,无疑将会全面超越当前计算机系统。计算机为集成组合体,为具有不同应用功能的系统结构。目前计算机主流系统结构采用并行计算模式,进而可在相同时间处理较多不同问题。—般来讲各类大规模工作站以及卫星计算机均具有该项功能。另外,针对大型计算机系统来讲,其还体现了集群系统的发展趋势方向,可为用户供给高可靠、安全相容性的应用体系。
2.网络技术及软件技术全面发展
伴随计算机技术的广泛应用,其同人们日常生活紧密相连。再加上网络技术的创新发展,人们利用网络系统平台,可实现商品的快速买卖,第一时间获取更多信息,真正实现了跨地域空间的互联。为此持续深化网络技术发展对计算机技术的更新完善极为有利。伴随科技进步,新时期,人们将逐步迈进智能电网以及物联网全面应用的新时期,该目标的实现离不开现代化网络技术。就计算机系统来讲,软件工具尤为重要。当前主流应用系统同计算机硬件功能比对.前者作用不可小觑。数据库效用价值将更加明显,体系将更为完整,对于数据信息内容的处理则将不会单纯的限定于数字以及符号之中。针对多媒体信息同样会有所超越,即突破单一进制代码信息的存储。程序语言为评判软件功能属性的主体类别形式,由于互联网系统的全面通用性,令多类语言可对互联网创新技术应用形成整体支撑。计算机系统协调运行功能仍旧为当前软件技术发展的相一致目标。借助网络技术,可令位于不同区域的个体通过联系合作完成整体工作任务。
3.多媒体性能持续拓展
多媒体性能将在未来持续拓展,并令服务器系统、路由器设施、各类转化器等互联网构成设施整体技术水平显著提升。互联网系统改变了人们以往被动获取信息的状态,取而代之的是通过积极主动模式登陆至互联网系统空间之中。另外,蓝牙、网络技术的研发应用,令多媒体通信手段、无线电技术、数字信息、无线宽带网、个人区域应用网等技术实现了全面更新发展。在新型互联网系统多媒体软件技术的辅助下,科学参照传统多媒体系统技术优势,将令计算机无线网络功能优势更为明显。多媒体技术系统将朝着零件化、全面智能化以及嵌入化方向持续完善。基于多媒体技术的硬件以及软件系统功能也将更为健全,进而令多媒体计算机技术标准实现了优化提升。
4.结语
多媒体技术作为一种重要的教学媒体迅速应用于教学中,实现了师生教学的互动,它的应用既能发挥教师的主导作用,又能体现学生的主体作用的新型教学方式。传统的教学模式已经不能满足现代社会教育的需求,教育行业已经进入了多媒体网络教学时代。多媒体技术的交互性丰富了课堂教学内容、扩大了教学对象范围、减轻了教师工作的压力,同时为教育资源优化提供了广阔的发展空间。我们学校在2011年兴建了120多间多媒体教室,每间教室都配有多媒体设备、监控设备、投影设备、白板等,按每间教室50人的配备,一次性可以容纳6000多人同时上多媒体课程,在我省同类院校中还是首例,得到了主管部门的高度认可。我校多媒体教室成为我省市组织各类大型考试的首选场地,深受师生喜欢。多媒体教学形式主要有多媒体投影教学和多媒体交互教学。借助计算机多媒体、投影机、实物展示仪、屏幕及音频设备,使传统的课堂教学模式得以优化,教师可以边演讲边讲解,使教学内容形象化、具体化,达到最佳学习效果。多媒体交互教学是教师和学生可以做到讲、演、练、学四位一体化教学。学生在学习过程中,根据需要适时地进行实践操作。2010年湖南省在全省高职院校中全面推广世界大学城,它是借助于计算机、多媒体技术、网络于一体的系统,教师可以利用这个平台,在网上教学资料、布置作业,使得师生教与学完全达到了互动的效果,使得多媒体技术大规模的在教学中得到应用。
2计算机多媒体技术在教学中应用的不足
我们要用两面性的思想来看待事物,任何一种技术的普及使用,它改变了我们生活和工作,但同时也必然有它的不足之处。计算机多媒体技术在教学中的广泛应用,给我们带来了诸多方便,但我们也要思考几个问题:
2.1要处理好多媒体教学与传统教学的关系
计算机多媒体技术的应用,改变了传统的教育教学方法,但在教学中,教师不能过度地依赖多媒体,把屏幕当成了黑板,一字不写,照着课件讲解,而忽视了几千年来传统的教学方式,因此不能将多媒体技术完全取代传统的教学手段,多媒体技术与传统教学方式是相辅相成,互相促进的。
2.2要发挥教师主导与学生主体相结合的关系
计算机多媒体技术的应用,从某种程度上消弱了教师的主导作用,多媒体教学作为一种现代化的教学手段,是用来提高课堂教学的效率、解决一些传统教学不能解决的问题,但不能将多媒体技术当作“万金油”来使用,它不能取代教师的主导作用。教师在课堂上要发挥主导作用,引导学生融入课堂氛围中,提高学生的积极性,发挥学生的主体作用,真正做到师生之间的互动。
2.3要注重培养学生理论与实践相结合
计算机多媒体技术教学,主要是教师做好课件,将知识传授给学生。它只局限于理论上,特别是动手能力强的理工类学科,尤其是实验课,多媒体教学就存在某些局限性。因此,教师不能用多媒体演示来代替学生的动手操作,要积极培育学生的动手操作能力,训练学生实验操作技能,提高理论与实践相结合的能力。
2.4要把握课堂教学的重点
随着信息技术及网络的发展,教师能充分利用网络资源,为了增加课堂的信息量,教师的一个课件就有几十张,甚至更多,多媒体课件制作内容很丰富,教学过程中就泛泛而谈,课堂枯燥无味,也就很难把握课堂教学的重点。
3计算机多媒体技术发展愿景