第一節(jié) 行業(yè) 最新科技應(yīng)用狀況

1、虛擬儀器的特點(diǎn)及其在教學(xué)上的應(yīng)用

1）基于日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)具備先進(jìn)性和精確性

虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)和軟件為核心的，通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器有機(jī)地融合為一體，能夠把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)來(lái)說(shuō)，提高教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)前沿科學(xué)知識(shí)的重要手段。驗(yàn)證現(xiàn)有理論的正確性與探索未知領(lǐng)域的現(xiàn)象和規(guī)律是實(shí)驗(yàn)的兩大首要任務(wù)，但一直以來(lái)，由于供學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)儀器相對(duì)落后，而先進(jìn)的儀器價(jià)格又過(guò)于昂貴，阻礙了學(xué)生探索和認(rèn)識(shí)世界的進(jìn)程。要使得學(xué)生能夠接觸到前沿的科學(xué)知識(shí)，就必須提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解。如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升實(shí)驗(yàn)儀器性能，在不增加或增加少量開(kāi)支的基礎(chǔ)上使實(shí)驗(yàn)儀器在精確性、靈敏度、可測(cè)范圍等方面有一個(gè)大的飛躍，讓先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容走進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂是擺在從事實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的教育者面前的一個(gè)難題。虛擬儀器充分利用了最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)提升和完善實(shí)驗(yàn)儀器的性能，具備精確性和科學(xué)性，同時(shí)使用成本又相對(duì)低廉，這為前沿科學(xué)知識(shí)走進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂提供了基本卻是非常重要的條件。

2）軟硬件結(jié)合，功能模塊重組配置，具備靈活性和開(kāi)放性

虛擬儀器包括兩大部分：硬件和軟件，硬件是儀器的基礎(chǔ)，軟件是儀器的靈魂，軟硬件結(jié)合的方式使得儀器功能易于增減和修改，改變了以前儀器功能固化在硬件上，無(wú)法升級(jí)的缺點(diǎn)。

在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，引入先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容、開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、開(kāi)設(shè)學(xué)生自學(xué)基地等都需要完備的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為基礎(chǔ)。目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備一直存在著易損壞、功能單一、重復(fù)利用率低等問(wèn)題。虛擬儀器采用軟硬件結(jié)合、功能模塊重組配置的方法，大大提升了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的功能和重復(fù)利用率，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺(tái)的可擴(kuò)展性。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制，具備時(shí)間和空間可擴(kuò)展性

運(yùn)用虛擬儀器軟件，如LabVl2W自帶的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，可將Intemec與虛擬儀器結(jié)合起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和控制儀器，從而實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)操作，使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行具備了時(shí)間和空間的擴(kuò)展性。

實(shí)驗(yàn)課程的遠(yuǎn)程教學(xué)一直是一個(gè)很大的難題，它不像理論課的遠(yuǎn)程教學(xué)，可以通過(guò)下載教學(xué)課件、教學(xué)資料、在線點(diǎn)播、收看電視教學(xué)節(jié)目等形式進(jìn)行。目前，解決這一問(wèn)題的途徑主要有兩種。第一種是目前國(guó)內(nèi)普遍采取的方法，就是讓參與遠(yuǎn)程教學(xué)的學(xué)生在一個(gè)集中的時(shí)間到學(xué)校參與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。由于時(shí)間緊、課程過(guò)于集中等原因，這種方法存在的弊端是顯而易見(jiàn)的；第二種方法是讓學(xué)生郵購(gòu)專為教育制造的廉價(jià)實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生自己在家中做實(shí)驗(yàn)，目前國(guó)外一些遠(yuǎn)程教育機(jī)構(gòu)采用的就是這種方法。雖然采用這種方法能夠讓學(xué)生自由操作儀器，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力，但是由于缺少教師的有效指導(dǎo)，很難保證達(dá)到如期的教學(xué)目的。另外，人手一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器將耗費(fèi)大量的資金，對(duì)于發(fā)展與推廣遠(yuǎn)程教育不是行之有效的方法。利用虛擬儀器，學(xué)生可以在個(gè)人電腦上安裝虛擬儀器軟件，即可以實(shí)現(xiàn)本地甚至是基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程操作和實(shí)驗(yàn)儀器控制，以及實(shí)時(shí)真實(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，如同實(shí)地操作實(shí)驗(yàn)儀器一樣方便靈活，同時(shí)由于教師或設(shè)計(jì)者事先定義了虛擬儀器的功能和實(shí)驗(yàn)步驟，可以有效地幫助學(xué)生完成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。從這個(gè)意義上說(shuō)，虛擬儀器技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)課程遠(yuǎn)程教育發(fā)展的突破點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

2、自制教學(xué)儀器在高校教育教學(xué)中的應(yīng)用

隨著科技的迅速發(fā)展，現(xiàn)代教育儀器設(shè)備和教學(xué)輔助設(shè)備越來(lái)越豐富。相對(duì)于眾多復(fù)雜先進(jìn)的教學(xué)儀器，自制教儀仍是教學(xué)工作的有力工具。自制教儀是師生按照自己意愿和實(shí)際教學(xué)需要，創(chuàng)造性地制作出各種合適的教學(xué)儀器，以及對(duì)現(xiàn)有通用教學(xué)儀器的改進(jìn)。它是教師個(gè)人教育觀念的體現(xiàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的表達(dá)，更加貼近教學(xué)實(shí)際，更能滿足不同課程的個(gè)別需求。所以一臺(tái)好的自制教儀，可以將教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)知識(shí)、制作技術(shù)、創(chuàng)造發(fā)明凝為一體，是師生進(jìn)行教學(xué)、科研、改革的成果。它可以在有效節(jié)約高校日益緊張的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)的同時(shí)，發(fā)揮比其他教育資源更為有效的作用。

自制教儀工作的兩點(diǎn)說(shuō)明目前，高校都有各式各樣的教學(xué)儀器可供選用，但自制教儀在教學(xué)儀器中始終占有一席之地。

自制的教儀并非簡(jiǎn)陋的教儀自制教儀或教具在中小學(xué)教育中應(yīng)用較為廣泛，但在高校教育工作中所涉及的自制教儀與中小學(xué)教育中的自制教具相比，前者在理論的嚴(yán)謹(jǐn)性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和工藝的精確性上，有著更高的要求。高校中的自制教儀并非是一些廢舊材料的簡(jiǎn)單區(qū)巫匹E[翻團(tuán)拼湊。如果有"自制教儀是廉價(jià)的，它只是通用教儀的替代品"這種思想，那么就一定不會(huì)有高質(zhì)量的自制教儀產(chǎn)生。實(shí)際上，自制教儀是對(duì)通用教儀的補(bǔ)充和拓展。自制教儀的設(shè)計(jì)和制作，是由各專業(yè)學(xué)科的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)方法所決定的。

自制教儀應(yīng)符合具體教材教學(xué)內(nèi)容的要求，教儀的選材和工藝水平必須反映出本課程的特點(diǎn)和創(chuàng)造者一絲不茍、精益求精的精神。

并非實(shí)驗(yàn)條件差的學(xué)校才有必要自制教儀事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)備好的學(xué)校更有必要開(kāi)展自制教儀活動(dòng)。因?yàn)榱己玫膶?shí)驗(yàn)設(shè)備一般功能強(qiáng)大，操作復(fù)雜，甚至一種儀器可以完成多門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。長(zhǎng)期使用一種儀器，容易使教師習(xí)慣于使用某種常規(guī)儀器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因而忽視實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的靈活性和多樣性。久而久之，學(xué)生也會(huì)感到實(shí)驗(yàn)操作單調(diào)乏味。

3、媒體技術(shù)在儀器 分析 教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代儀器 分析 充分利用了相關(guān)學(xué)科的新理論、新技術(shù)，逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科性的綜合性科學(xué)。主要分為電化學(xué) 分析 法、光學(xué) 分析 法、色譜 分析 法和其它儀器 分析 法。在電化學(xué)教學(xué)方面，ChemSW軟件公司推出了ChemicalTrainingSeries教學(xué)輔助課件。它包括：庫(kù)侖 分析 、pH口22滴定、化學(xué)電池等幾部分。用它給出化學(xué)電池結(jié)構(gòu)，模擬電化學(xué)操作過(guò)程，以及電子流向，可以在課堂上提供直觀、形象、生動(dòng)的教學(xué)，體現(xiàn)出傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

光譜 分析 法是儀器 分析 的主要組成部分，在農(nóng)、林、牧學(xué)科中應(yīng)用較為廣泛。光學(xué) 分析 儀器的基本結(jié)構(gòu)、部件也就成為教學(xué)的重點(diǎn)。

C1aemSW軟件公司的In-teractiveTraining是原子吸收的教學(xué)輔助課件?？梢宰寣W(xué)生利用它預(yù)習(xí)原子吸收光譜的基本理論，邊講授邊動(dòng)畫(huà)演示預(yù)混合型火焰原子化器進(jìn)樣、霧化、原子化的 分析 過(guò)程。美國(guó)馬里蘭大學(xué) 分析 化學(xué)系開(kāi)發(fā)的Simu-lationofuv-Vis.Photometer課件可以模擬紫外可見(jiàn)光譜的 分析 過(guò)程，使學(xué)生更好的掌握四譜之一的紫外 分析 法。此外，隨著等離子體，傅立葉變換，激光技術(shù)和光導(dǎo)纖維傳感技術(shù)的引入，出現(xiàn)了電感耦合高頻等離子體--原子發(fā)射光譜(ICP-AES)，傅立葉變換--紅外光譜(FT-IR)，等離子體--質(zhì)譜(ICP-MS)，激光光譜和化學(xué)發(fā)光光譜等一系列光譜 分析 新技術(shù)。它們大多價(jià)格昂貴，教師可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，讓學(xué)生了解到儀器 分析 發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)。

色譜 分析 是儀器 分析 發(fā)展迅速， 研究 和應(yīng)用十分活躍的領(lǐng)域之一，可以連續(xù)對(duì)樣品進(jìn)行濃縮，分離，提純及測(cè)定。目前高等學(xué)校儀器 分析 教學(xué)中，講授的色譜學(xué)主要包括：氣相色譜、液相色譜、薄層色譜等。講授的主要內(nèi)容是色譜基礎(chǔ)理論，而色譜儀的操作受實(shí)驗(yàn)條件、 分析 對(duì)象的影響很大，規(guī)律性較差。采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)輔助教學(xué)可以將抽象、靜止的部件連接成具體、動(dòng)態(tài)的儀器，將各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行局部放大和反復(fù)演練。

第二節(jié) 行業(yè) 科技發(fā)展趨勢(shì)

1、加強(qiáng)教學(xué)儀器及實(shí)驗(yàn)的理論 研究 。

研究 教學(xué)儀器在教育事業(yè)發(fā)展中的地位和作用； 研究 實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)中的地位與作用；探討實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系； 研究 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)優(yōu)化方案； 研究 個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)方法。從而提高廣大教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)識(shí)，自覺(jué)地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2、整合信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的工具性、通用性實(shí)驗(yàn)裝置，整合信息技術(shù)與傳統(tǒng)授課方式的交互式多媒體裝置，堅(jiān)持?jǐn)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向，以信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)學(xué)?，F(xiàn)代化建設(shè)。

3、緊密把握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與課程的關(guān)系，積極促進(jìn)教學(xué)儀器作為反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果的實(shí)物媒介的發(fā)展。將微電子技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、先進(jìn)能源技術(shù)、激光技術(shù)的最新成果及時(shí)應(yīng)用于教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

4、大力開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)材料，為學(xué)生動(dòng)手提供豐富的實(shí)物資源。

材料的形式既可以是成品，也可從是半成品，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的教學(xué)需要為不同年齡層次的學(xué)生提供多種形式的實(shí)驗(yàn)材料，增加學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)。同時(shí)，積極采用信息技術(shù) 研究 開(kāi)發(fā)形象化的演示實(shí)驗(yàn)材料，為教學(xué)提供交互式、個(gè)性化的素材。

5、加強(qiáng)主題性、綜合性教學(xué)儀器的 研究 ，以適應(yīng)課程的綜合性和教材的多樣性。

新一輪課改所提倡的基本理念之一就是課程的綜合性，如科學(xué)課、藝術(shù)課等。綜合實(shí)踐活動(dòng)貫穿于整個(gè)基礎(chǔ)教育階段，包括信息技術(shù)教育、 研究 性學(xué)習(xí)、社區(qū)服務(wù)與社會(huì)實(shí)踐，以及勞動(dòng)與技術(shù)教育，都需要大量教學(xué)儀器設(shè)備。具有主題性和綜合性特征的教學(xué)儀器能夠很好地支撐綜合性課程和多樣化教材。

上一篇：裝載機(jī)車橋技術(shù)工藝發(fā)展趨勢(shì)分析
下一篇：我國(guó)日用化學(xué)產(chǎn)品制造行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行最好水平分析