化工实验像电玩,靠谱吗
打开西南民族大学的校园网站,点击进入虚拟实验室,选择实验项目,学生就在一个三维动画小人的带领下参观实验室和工厂的实验、生产流程,完成各项实验操作,并不时与动画小人互动。西南民族大学化工专业大三学生郭浩哲一进入实验室便喜不自禁,化学类虚拟仿真实验教学中心的建立,使过去最让他头疼的化工实验像电玩一样令人很快着迷。
随时随地,在线实验
化学类虚拟仿真实验教学中心根据专业人才培养方案的要求,制订实验教学大纲,针对需要反复练习的实践、实习环节,开展了虚拟仿真实验教学,学生在课堂教学中感受如何?
虚拟仿真实验室里,郭浩哲正和他的同学在老师的指导下一步一步地操作气相色谱仿真实验。移动鼠标将仪器放置在实验台上,设置仪器参数、加入药物……十多分钟之后,系统打印出了他的实验数据统计图,一次基础实验仿真操作就轻松完成了。
如今,无论是坐在草坪上,还是坐在图书馆,学生都可以拿出笔记本电脑,熟练地操作着各类与他们专业相关的仿真实验。中心教学平台共有功能和项目两大模块。功能模块具有网上选课、信息发布、互动交流和成果展示等功能。在项目模块中,他们可以在线预习、进行模拟实验操作和数据收集分析,实验结束后,还可根据预定评分标准完成成绩评定。
化学类虚拟仿真实验教学中心长期承担着该校16个专业、每学年2500余名学生的基础、专业实验教学。学生通过配置、连接、调节和使用虚拟实验仪器设备进行实验,可以通过平台提供的仪器设备自由搭建典型实验项目。
“和真实的实验没有差别。”郭浩哲感慨,现在的实验操作可以随时随地进行,通过反复的网上操作,大大节省了课堂时间。“过去很多同学课余喜欢玩游戏,现在大家回到宿舍,就开始设定不同的实验参数,进行网上操作,然后分析不同数据间的关系。”
高危实验,想做就做
化学类仿真实验教学中心的投入建设,产生了一种新的教学模式,这种模式是否符合学生的学习习惯?是否会与教学“重在实践”的理念相悖?
张嫦是西南民族大学精细化工专业教授,从上世纪80年代开始,一直从事化工相关专业教学。谈起三年前的实验教学,她不禁眉头紧锁。
化工实验大多具有高危险、高成本、高消耗、高污染等特点,导致部分计划内必修的实验项目无法开展或者效果很差,达不到教学大纲的要求。“过去,一遇到高危实验,我们就只有跳过”。对于可操作性实验,每个实验四个课时,无论实验成功与失败,课程必须画上句号。“学生没有机会重来,老师的教学质量也难以提高。”张嫦教授很是苦恼。
而如今,这种情况再也不会发生了,实验室里的张嫦正和学生一起操作着甲醇工艺3D认知仿真设备,从工厂布局的认知到工艺流程的熟悉,现场学生目不转睛地盯着显示屏,生怕漏掉一点知识。在课堂的下半节,则是学生的实践操作环节,每一位学生都根据之前所学开始认真操作仿真实验设备,张嫦则在一旁耐心指导。“结合学生在真实环境下的参观学习,这种效果更显著!”如今的张嫦喜笑颜开。
“虚实结合、相互补充、能实不虚”的教学原则强调对高危险、高成本、高污染及高消耗的生产实践内容开展虚拟仿真模拟实验,同时,对存在难度大、操作要求高、大型精密仪器台件数少等问题的部分基础和专业实验也进行了虚拟仿真,并且与实验过程互为补充。
“有了仿真实验教学中心,完全不一样了。”学生的知识得到了巩固、实验操作更加熟练,张嫦看在眼里,乐在心里:“这信息化教学,不就是给咱民族地区的学生准备的嘛。”
实践教学,贴心服务
化学类虚拟仿真实验教学中心的投入建设,产生了一种全新的教学实践模式,而这种模式是否会弱化教师的作用?
陈晓是西南民族大学化工学方向的教师,同学们都知道他还有一个身份,是虚拟仿真实验室的管理员。在他看来,教书育人是服务学生的工作,而通过教学信息化,能让服务更高效。
“面对基础薄弱、专业知识能力较弱的少数民族学生,虚拟仿真技术以其形象的人机对话界面,可重复操作性和丰富的教学内容,增强了民族学生对抽象知识点的理解能力,提高了他们在实际学习过程中的操作水平。”陈晓高兴地带着笔者参观实验室,并打开电脑,如数家珍地介绍着不同的实验模块。
“信息化是个促进教学的好方法,但是不是有了信息化,教师的作用就弱化了呢?其实恰恰相反。”陈晓说,在教学方式信息化时代,教师更需要帮助学生对大容量知识教学消化吸收。“知识这个东西,只有消化吸收了才是自己的。”
现在,陈晓把工作的一个重点放在了学生模拟实验的软件建设上来,把不少复杂的化学实验操作进行细化,开发界于基础实验与专业实验之间的操作模块。
“对于信息化教学来说,老师结合实际进行资源开发很重要,这能让教学内容更贴近学生实际,也能让我们的服务更贴心。”西南民族大学化学与环境保护工程学院院长赵志刚提到,学校虚拟仿真实验室的发展方向,将与学校特色相结合,与教师的科研成果相结合,更好地服务学生成长、成才。
多语言支持,服务少数民族学生
西南民族大学是汇聚了56个民族学生的综合性民族高等学校,虚拟仿真实验教学中心的建立,对于来自少数民族地区的学生是否有实质性的帮助?对于民族地区的发展有哪些推动作用?
“民族地区经济社会发展‘底子薄’、‘欠账大’,这是西南地区实现全面小康不得不面对的尴尬与困局。”赵志刚深有感触地说。回得去、留得下、用得上,是学校培养民族地区人才的宗旨和根本指向。随着西部大开发进程的加快,民族地区对于技术专业人才的需求也越来越大。
“民族地区尤其需要实现教育信息化。”赵志刚和他的同事并不仅仅将目光停留在西南民族大学,他们的梦想是实现整个西南地区教育信息资源的协同共享,让高技术人才“能像源源不断的泉水一样,滋养广袤的民族地区”。
来自少数民族地区的化工专业大二学生阿呷感触颇深,他和他的彝族同学把这套化学类虚拟仿真实验教学设备称作是“具有西南民族大学特色的虚拟仿真实验教学设备”。独特之处在于教学中心制作了彝语支持的化学虚拟仿真软件。
为了实现多元化语言教学,进一步提高信息化水平,实验中心利用该校沙马拉毅教授的国家级重大科研成果——计算机彝文信息编码方案,制作了这个彝语支持的化学虚拟仿真软件。下一步学校还计划用藏文计算机信息编码方案制作藏语支持的化学虚拟仿真软件。
这些多语言支持的化学虚拟仿真实验教学资源的成功研发,不仅可以方便藏、彝族学生的学习,提升学习效果,更为重要的是能够填补少数民族语言支持的化学实验仿真软件的国内空白,使这些教学软件更好地应用于西南民族地区相关人员的专业技术培训,更好地体现教育公平的原则,更好地为这些地区的资源开发和经济建设提供有效的支持,更好地为少数民族和少数民族地区服务。
“从2014年年底开始,我们已逐步实现了对四川民族学院、西昌学院、贵州民族学院和西 藏民族学院等西部院校的教学资源共享。从2016年开始,虚拟仿真教学资源还将向其他院校和西部民族地区相关企业开放。”赵志刚充满激情地讲述着心中的规划。