《仪器分析》数字化互动实验室建设的初步探索

摘　要：本文简单介绍了《仪器分析》数字化互动实验室的建设理念、组成、功能及实施方案。数字化互动实验室的引入，加强了师生的互动交流，提高资源共享效率，将大大提高教学效果。

关键词：仪器分析；数字化互动实验室；实验室建设
　　仪器分析实验是仪器分析课程的一个重要组成部分，是一门实践性很强的课程，直接影响整个仪器分析课程的教学效果。通过仪器分析实验的训练，使学生达到理解、掌握和运用各种分析仪器的基本原理及正确的操作方法。在仪器分析的实验教学中，学生能够提高自己的动手能力以及处理实验数据、解析谱图、独立分析问题、解决问题的能力。 同时，也培养学生严谨求实、一丝不苟的科学作风，为后续毕业论文和毕业后从事科研工作打下坚实基础。 
     而随着我国高等教育体制改革的深化，招生规模不断扩大，学生人数剧增，仪器分析实验室现有条件与实验教学需要之间的矛盾日益凸显。 因此，将现代化信息技术的理念与实践引入仪器分析实验室建设，提升仪器分析实验室的信息化水平，不断提高仪器分析实验教学效果是十分必要的和紧迫的。
　　一、仪器分析实验教学存在的问题
　　（1）各个院校所拥有的仪器设备的型号不同，仪器操作时的用户软件系统、参数设置等存在较大差别，一般找不到可以通用的实验教材，导致学生的预习针对性较差。
　　（2）仪器分析实验涉及的大都是大型精密仪器，比较昂贵，台套数少。在老师讲解仪器使用时，只有靠近老师的少数学生能够看到老师的操作，而大多数学生都没能真正掌握仪器的使用，其教学效果大打折扣。
　　（3）实验成绩考核指标单一，仅仅依靠学生的实验报告来评判学生的实验效果并不可靠。有些未获得高分，可能会对实验数据进行修饰，或抄袭别人的实验报告。
针对以上现存的问题，在吸收和借鉴国内外先进实验室建设经验的基础上，我们提出了数字化互动实验室的建设理念。
　　二、《仪器分析》数字化互动实验室建设理念
　　《仪器分析》数字化互动实验室是建立在一种能够支持师生实时交流、资源共享最大化交互平台之上的实验室环境。将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活的交互共享以及可交互控制平台。该实验室既有“软件”指引，又有 “硬件”支持，从而，在真正意义上有力保证了仪器分析实验教学从传统模式迈入数字化信息技术化，与社会时代发展接轨。数字化互动实验室与传统的实验室有着本质上的不同：传统实验室里，学生实验主要是按照现成实验步骤，来体验前人已经完成的实验的步骤和结果，是体验式教育的实验环境，提供的是一种演示和验证的实验环境。而数字化互动实验室在实验教学活动更注重学生主体性，增加学生的参与度，加强师生之间的交流，既有利于学生基本知识技能的形成，又有利于培养学生的科学方法和精神。
　　三、《仪器分析》数字化互动实验室组成及功能
　　数字化互动实验室是把IP视频技术、视频和音频数据的压缩及解压处理技术、互联网应用技术相结合，把影视、图形、图像、声音、动画以及文字等各种多媒体信息及控制实时动态地引入教学过程的一种专用电脑网络教学平台，是利用计算机技术、网络技术、多媒体技术进行现代化教学活动的一个系统概念。该实验室系统由两个模块组成：互动实验教学系统和资源协作点播系统。互动实验教学系统将触摸屏、摄像机、耳麦等硬件设备与视频互动软件进行了有效的集成，一方面能实时传输视音频信息，使师生之间可以远距离地进行真实、直观地视音频交流。另一方面，利用多媒体技术的支持，互动实验教学系统可以帮助教师处理工作中的各种信息，如共享数据、共享应用程序等，从而构造一个多人共享的虚拟工作空间。为了更有效地配合互动教学实验室教学目的的实现，定制开发相适应的资源协作点播系统，实现教师资源的网络转移以及授课资料的在线的点播与阅读。结合互动实验教学系统，学生可随时通过平台与同学和教师进行沟通，以及对课程资源进行实时校内校外点播观看，有助于师生、生生之间的合作交流。资源协作点播系统主要包括以下几个部分：资源协作点播系统门户、资源上传、在线点播、系统管理等。
　　数字化互动实验室的功能如下：（1）真正意义上做到师生的互动，实现视频、音频、计算机屏幕等信息的实时传递。通过摄像头+耳麦，对学生端、教师端的音视频进行取材，通过显示屏对课程内容展示。显示的内容包括：教师板书画面、教师实验（视频）画面、教师上课电脑桌面、学生操作完整画面、教师点评画面以及师生之间的音、视频互动。该功能不仅能够解决教材通用性不强的弊端，同时也能解决上课时学生因看不到老师的操作而造成教学效果差的问题。（2）同时可对实验过程中的师生的实验场景进行实时的录制，录制的内容可作为点播库的内容。在考试或者竞赛时，可对考生的实验操作画面进行录制，供考官观看后打分或者作为考试凭证使用。该功能能够使学生实验成绩的评定更加客观、真实。
　　四、《仪器分析》数字化互动实验室实施方案
　　《仪器分析》数字化互动实验室的实施从以下两个方面展开：
　　（1） 按照《仪器分析》数字化互动实验室的硬件要求，对实验室进行装修，相关设备的安装，为仪器分析实验教学提供数字化互动环境。
　　（2） 将仪器分析实验课程的教学大纲、教学内容ppt以及课程录像等资源输入互动教学平台；建立资源协作点播门户网站，完成相关资料的上传，为仪器分析实验教学提供强有力的软件支撑。
　　（3） 若仪器分析相关的虚拟实验室软件与数字化互动教学平台实现无缝对接，将大大拓展数字化互动平台的功能，使学生在一个三维空间内，体验那些非常贵重而现实实验室中没有的一些仪器的操作过程。
　　五、结语
　　随着仪器分析的快速发展，仅靠传统的实验教学方式难以达到较好的教学效果。这就要求我们，合理地引入先进的教学理念，充分利用现代信息技术和计算机技术来更新我们的教学手段、改进实验教学模式、充分利用有限的实验教学资源来提高实验教学质量，尽可能地培养了学生的实验技能。同时，实验教学中要充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，为学生创造一个数字化、现代化的实验操作环境。
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