仿真技術(shù)在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用論文
【摘要】大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高校本科教學(xué)中極其重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。 模擬輔助教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要補(bǔ)充手段。 模擬實(shí)驗(yàn)作為一種新的教學(xué)模式，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 借助仿真軟件，可以對學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的濕度場、電磁場等物理場問題進(jìn)行模擬分析。 對于各種數(shù)學(xué)領(lǐng)域，都可以用直觀的曲線、圖形甚至視頻來解讀。 仿真軟件在高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用應(yīng)用不僅有利于中學(xué)生理論知識(shí)的掌握，而且對于激發(fā)中學(xué)生的興趣、提高教學(xué)質(zhì)量具有明顯的效果。
【關(guān)鍵詞】大學(xué)數(shù)學(xué)； 模擬實(shí)驗(yàn)； 輔助教學(xué)
前言
《大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是專科教學(xué)中理工類專業(yè)選修基礎(chǔ)課。 該課程致力于培養(yǎng)中學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力，以及理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題和解決問題的能力。 在實(shí)際教學(xué)中，有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)非常具體，不夠直觀，難以理解大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而中學(xué)生往往滿足于課堂上學(xué)到的基本儀器操作，不利于中學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握。知識(shí)。 因此，我們需要對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。 將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新途徑、新技術(shù)。
一、大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)引入仿真技術(shù)的必要性
大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的傳統(tǒng)模式是中學(xué)生按照統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)安排在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室輪流上課，采取“講解-實(shí)驗(yàn)-報(bào)告”的教學(xué)模式。 中學(xué)生的主觀能動(dòng)性無法發(fā)揮，中學(xué)生的創(chuàng)造性思維無法發(fā)展，創(chuàng)新教育、個(gè)性化教育的要求無法體現(xiàn)。 同時(shí)，這些教學(xué)方法也使得中學(xué)生只是機(jī)械地忽視了處理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告和結(jié)果都是一樣的，與長治相差不大。 這一結(jié)果嚴(yán)重違背了學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造性思維的初衷。 面對這種情況，為了提高教學(xué)質(zhì)量，改變教學(xué)方法，幫助中學(xué)生更快更好地學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)是當(dāng)今時(shí)代的要求。 。
2、仿真技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢
近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，仿真技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 目前國際上用于仿真的小型通用軟件包有ANSYS、ADINA、SAP等。該軟件的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)、操作簡便、估算精度高。 除了解決結(jié)構(gòu)分析問題外，它還可以應(yīng)用于熱科學(xué)、電學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)等眾多領(lǐng)域。 將仿真技術(shù)引入高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)如下：
1. 經(jīng)濟(jì)
由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺，學(xué)院實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新緩慢。 仿真技術(shù)的引入為我們提供了一種簡單、方便的教學(xué)方法。 我們可以利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)下的模擬實(shí)驗(yàn)來模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)，這將大大緩解中學(xué)因資金不足而導(dǎo)致的設(shè)備更新困難。 同時(shí)，學(xué)院數(shù)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)拓展了新的教學(xué)方法，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，符合現(xiàn)代信息化教學(xué)模式的發(fā)展方向。
2. 直觀
利用仿真軟件對學(xué)院的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，可以得到色調(diào)豐富的化學(xué)場分布云圖。 將模擬結(jié)果以靜態(tài)圖形和動(dòng)態(tài)視頻的形式進(jìn)行解釋，獲得二維或三維圖形和視頻圖像，大大提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可視化程度，充分揭示了具體的化學(xué)現(xiàn)象。 促進(jìn)中學(xué)生直觀、準(zhǔn)確地理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)學(xué)結(jié)果。 對于中學(xué)生掌握理論知識(shí)、提高科學(xué)素養(yǎng)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
3. 效率
利用仿真軟件對學(xué)院的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，仿真操作可以在計(jì)算機(jī)上完成，可以縮短材料和儀器的設(shè)計(jì)流程，也可以節(jié)省材料和設(shè)備的回收時(shí)間。 在模擬操作過程中，中學(xué)生可以輕松初始化錯(cuò)誤的操作，為未完成的操作選擇節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)，并回憶得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。
三、結(jié)論
計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾鎸?shí)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)，引入模擬技術(shù)輔助教學(xué)，不僅可以提高中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以適當(dāng)降低授課難度。 據(jù)悉，采用模擬教學(xué)方式也是推動(dòng)教學(xué)改革、提高教學(xué)效率的重要途徑。 在教學(xué)中，充分利用計(jì)算機(jī)平臺(tái)下仿真技術(shù)的優(yōu)勢，注重中學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，注重基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)選題上注重現(xiàn)代性，強(qiáng)化中學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)的重要組成部分，其教學(xué)手段的信息化、網(wǎng)絡(luò)化將是大勢所趨，數(shù)值模擬技術(shù)的綜合應(yīng)用將是未來教學(xué)的發(fā)展方向。 為此，我們應(yīng)充分利用信息時(shí)代的優(yōu)勢大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，加強(qiáng)模擬輔助教學(xué)在現(xiàn)代大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，更好地應(yīng)對信息社會(huì)給大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來的挑戰(zhàn)。
參考：
[1] 黃國鋒，白洪波，尹繼文，李占昌。 新課程改革下師范大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的建立與實(shí)踐[J]． 承德大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（30）：260-262。
[2] 李志剛，邵長進(jìn)，唐煉。 應(yīng)用有限元軟件ANSYS解決大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)電場問題[J]. 南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（23）：33-36。
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