分析實驗裝置開發

⑴ 實驗原理及裝置

油田開發最直接的結果是儲層中油氣量減少，水量增加。最為關心的問題是儲層最終可采量的多少，當前剩餘油是如何分布的。解決這些問題的關鍵是如何正確確定儲層中的各種飽和度。眾所周知，儲層中流體飽和度遵循下式：

圖4-1實驗裝置流程圖

⑵ 分析如圖所示的實驗裝置，並回答下列問題．

（1）乙裝置可以用來驗證光合作用產生氧氣．取一些金魚藻，放在盛有清水的大燒杯中．在金魚藻上面倒罩一短頸玻璃漏斗，漏斗頸上套上灌滿清水的玻璃管．將上述裝置移至陽閉納光下照射，並觀察現象．待氣體充滿試管的1/2時，取出玻璃管，迅速將快要熄滅的細木條 *** 管內，觀察現象．管內的氣體能使快要熄滅的細木條猛烈的燃燒起來．原因是氧氣能助燃，能使快要熄滅的細木條重新燃燒，表明產生的氣體是氧氣．同時進行該實驗，還必須把該裝置放在光照的條件下進行．
（2）甲裝置可以用來驗證光合作用需要二氧化碳．光合作用的原料包括水和二氧化碳，其中二氧化碳能被氫氧化鈉吸收．光合作用的探究轎中沒實驗通常包括暗處理、對照實驗、脫色、漂洗、滴碘、觀察幾個步驟，觀察現象，得出結論：在含有氫氧化鈉溶液玻璃罩中的天竺葵的葉子沒有變色，仍是黃白色，而無培蔽氫氧化鈉溶液的天竺葵的葉子變成藍色，說明二氧化碳是光合作用必需的原料．對照實驗只有一個變數，其它量都相同．因此，若此裝置需要一個對照實驗，則對照實驗裝置的水槽中應當裝有水．
（3）丙裝置是驗證種子萌發時釋放二氧化碳的實驗．種子萌發時，有機物徹底分解產生二氧化碳，同時釋放熱量．將萌發的種子瓶內氣體通入澄清石灰水，變渾濁（二氧化碳具有使澄清石灰水變渾濁的特性）．
故答案為：
（1）乙、光照．
（2）甲、光照．
（3）萌發的種子呼吸釋放出大量二氧化碳、熱量、澄清石灰水、檢驗二氧化碳的存在．

⑶ 儀器分析實驗課程教學探討論文

儀器分析實驗課程教學探討論文

摘要: 分析儀器分析實驗課程教學中存在的問題，探討輔助教學手段在儀器分析實驗教學中的運用，提出將模擬技術引入教學、合理運用微課、建設網路教學平台等對策。

關鍵詞: 儀器分析實驗;輔助教學手段;課程教學

儀器分析實驗課程是化學類及相關專業開設的主要基礎課程之一，課程內容主要包括電化學分析法、紫外可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、色譜法、原子吸收光譜法、熒光光譜法等模塊。通過這門課程的學習，學生可以加深對有關儀器分析方法基本原理的理解，掌握儀器的基本結構及使用方法，合理選擇實驗條件，正確處理實驗數據和表達實驗結果，為後續課程的學習及未來職業崗位的勝任奠定一定基礎。

1儀器分析實驗教學存在的主要問題

1．1硬體資源不足，學生缺乏實操訓練

儀器分析實驗所用大型儀器每台價格少則幾千元，多則幾萬元，甚至幾十萬元。許多院校受到資金和場地的限制，無法配置課程所需的全部設備，或者僅有1～2檯面向全體師生。因此，硬體資源的不足，導致儀器分析實驗教學不能像基礎實驗那樣，採用獨立操作的方式，讓每位學生都參與實驗，只能靠教師演示或讓學生做些輔助性的操作來完成教學任務。例如:在紅外光譜實驗中，學生可以進行的操作大多是固體樣品的壓片;在液相色譜實驗中，學生的主要任務是配置溶液、用超聲除去氣體、用微孔濾膜過濾等。而儀器參數的設置、進樣等涉及儀器操作的部分大多由教師演示，學生則少有動手操作儀器的機會。

1．2精密儀器的特殊性使學生使用受到限制

精密儀器的操作技術要求高，使用人員只有在熟悉儀器性能和熟練掌握操作規程的前提下，才能進行實際操作。一旦使用不當，不僅會造成儀器損壞，而且相對高昂的維護費用和相對較長的維護時間會給日常教學帶來嚴重影響。因此，在儀器分析實驗教學中，通常採用大循環方式組織教學。大多數任課教師為了保證設備處於良好的運行狀態，避免或減少故障的發生，在課上只是親自演示，不允許學生隨意開啟、關閉儀器，隨意旋轉儀器按鈕，隨意改變儀器工作參數。在這種情況下，學生只能走馬觀花地看演示，達不到理想的學習效果。

1．3注重培養操作能力，忽視介紹內部結構

儀器分析實驗的教學目標為掌握實驗原理，了解儀器構造、各部分功能，以及儀器的使用、維護和保養。多數學校在現有條件下，收獲較為理想的教學效果也只是學生能在課程結束後掌握機械操作儀器的方法，而學生對儀器的內部結構和原理卻了解甚少，也不懂常規維護和保養，能力自然不能得到充分鍛煉。這對日後工作幫助顯然不夠，難以滿足職業教育技能型人才培養的實際需求。

1．4輔助教學手段針對性不強

隨著信息化時代的來臨，在硬體資源不足的情況下，教師可以藉助互聯網上的教學視頻來進行輔助教學，對學生掌握實驗原理、儀器構造也能起到一定效果。但由於儀器設備型號不同，軟體、硬體操作規程差別較大，學生觀看互聯網上的視頻後，面對本校的實驗設備可能還是無從下手。例如:利用網路搜索到的紫外可見分光光度計的教學視頻多為721、722、752、UV756MC型號;氣相色譜儀教學視頻主要是GC120M、AGILENT6890N型;而液相色譜儀、原子吸收分光光度計、原子熒光光度計、氣質聯用儀等儀器的網路教學資源十分有限。針對以上問題，根據實際條件，選擇、開發適合本校的輔助教學手段，用來彌補教學資源的不足，不失為一條可行之路。

2輔助教學手段在儀器分析實驗教學中的運用

2．1將模擬技術引入教學

分析儀器模擬技術是利用計算機技術、網路技術、模擬技術和信息技術，在計算機上建立一套與真實分析儀器完全相同的虛擬分析系統［1］。它能夠藉助圖像、動畫來描述設備的特性，顯示實體的真實動作，模模擬實操作過程。國內大型分析儀器模擬技術現已成熟，以由北京東方模擬軟體技術有限公司開發的大型分析儀器模擬操作系統系列軟體為例，它涵蓋紫外分光計、紅外分光計、氣相色譜裝置、原子吸收光譜、高效液相色譜、色質聯用分析儀模擬等內容。該系統採用計算機虛擬模擬技術進行開發。軟體具備機理模型，虛擬場景逼真度高，且以真實實驗資料庫作為支撐，能夠自動模擬相應的實驗現象，得到與真實實驗相似的實驗結果。操作方式靈活真實，模擬操作過程與真實儀器操作過程極其相似。學生可以通過模擬技術在計算機上建立的虛擬實驗操作平台，完成對昂貴分析儀器設備的模擬操作，就如同在真實的分析儀器上操作。它不僅能夠滿足日常訓練、常規考核以及技能大賽等需求，也為剖析儀器的內部結構、原理提供極大方便。模擬實訓室的建立可利用校內現有計算機機房進行擴充，購買相應操作軟體。這與添置設備相比，模擬技術投入少、消耗低、使用周期長、維護方便。大型分析儀器模擬軟體的引入，與傳統的教學方式相比，不僅能滿足設備數量與學生數量之間巨大差距的矛盾，彌補辦學硬體資源的不足，還可對設備的內部結構、實驗原理等相關知識進行形象剖析和立體化講解。模擬儀器的反復操作不僅不會增加實驗成本，遇到操作不當、參數設置不正確時，也不會損壞儀器、出現安全問題，能夠幫助學生盡快、全面掌握儀器設備的操作技能。

2．2合理運用微課

針對儀器分析實驗硬體資源不足的問題，如何把有限的實訓資源整合到傳統教學環境里來，使其最大限度地發揮作用，需要教師認真對待。從技術角度來看，微課這種靈活、主題突出的新型教學模式就是一個有效的方法。微課是以教學視頻為主要載體，反映教師在教學活動過程中針對某個知識點或教學環節開展教與學的各種教學資源有機組合。開發儀器分析實驗相關微課，藉助網路與視頻技術，通過視頻、圖片、PPT等形式，可形象直觀地將實訓項目操作技能視覺化，供學生反復觀看，更有利於學生理解與掌握專業技能［2］。它還能將課堂教學延伸到課外，學生能夠在課前、課後利用電子設備瀏覽實訓課教學內容，有針對性地學習。教學視頻是微課的'核心組成部分，時長一般在5～8分鍾，主題突出，經過後期製作的視頻及配套輔助資源的總容量一般為幾十兆位元組，視頻格式須是支持網路在線播放的流媒體格式(如rm，wmv，flv)等［3］。儀器分析實驗的微課製作可採用「錄像法」，把儀器部件、旋鈕、操作方法、實訓內容完整地展現出來。如對紅外光譜實驗中固體樣品的壓片過程、分光光度計的使用，均可全程錄制。而對於大型設備，如氣相色譜、高效液相色譜、原子吸收分光光度計等，一次完整的實驗耗時較長，微課的製作可按動作節點把操作步驟碎片化成不同單元，針對碎片化後的知識點進行錄制。步驟要連貫，不能輕易跳過。視頻的後期製作中，加入關鍵詞，以字幕的形式補充其不宜講清楚的部分。以G5氣相色譜儀的操作為例，可碎片化成以下幾部分錄制:一是儀器構造，主要介紹氣路控制系統、儀器控制面板、進樣器、色譜柱箱、檢測器(包括控制電路)等;二是開機方法，介紹開機操作順序及載氣流量的調節;三是樣品測定，主要介紹主菜單功能，設置溫度、橋電流的方法，由於升溫時間較長，過程省略;四是取樣進樣的操作;五是關機方法，介紹怎樣返回至主菜單，設置橋電流，怎樣關恆流源降溫，最後關主機;六是軟體操作部分，可使用「Camtasia」錄屏軟體，將軟體操作過程完整錄制下來。儀器操作的錄制過程，既要有設備的整體畫面，又要注重細節，讓學生能夠在整套設備中准確找到相關按鍵或旋鈕，同時又能看清操作方法。

2．3建設網路教學平台

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》中提出，要「加強網路教學資源體系建設，開發網路學習課程，創新網路教學模式」。網路教學平台是實現教育教學方法創新，促進優質教育資源普及共享的重要途徑和基礎保障［4］。網路教學支持平台是指建立在互聯網的基礎之上，為網路教學提供全面支持服務的軟體系統的總稱，包括支持網路教學的硬體設施和支持網路教學的軟體系統。網路教學平台主要有點播式教學平台和互動式網路教學平台。點播式教學平台能夠實現教學資源的快速傳遞，學生可以隨時點播音頻、視頻課件，查閱電子教案等教學內容。而互動式教學平台可使師生通過網路進行交流，教師也可利用教學平台對學生的學習情況進行跟蹤，並根據學生的學習情況有選擇性地發布課程內容。網路教學平台建設包括硬體建設和軟體建設。硬體設施主要有全方位的校園寬頻網、功能完善的網路多媒體教室、伺服器、多媒體教學材料和軟體的存儲設備。軟體方面主要是教學系統平台。教師可將儀器分析課程的課件、教案、專業資料、儀器使用的微課程上傳至平台，供學生自主學習。學生可先通過網路平台觀看儀器操作的微課程，熟悉儀器結構和操作要領，然後上機操作，這使得教學更具有針對性。目前國內許多院校或公司研製和開發了適合自身需要的網路教學平台產品，如北京師范大學研製的Vcalss、上海交通大學的Answer教學系統平台，都可以引進使用。

2．4其他輔助手段的使用

根據儀器分析實驗課程的特點，教師也可選擇簡單易行的輔助手段，如:製作大型儀器操作流程圖，並將其列印、壓膜塑封後放在儀器旁邊，學生在使用之前需仔細閱讀，按照說明進行操作;針對現在高校大學生幾乎都有智能手機的現狀，在沒有網路教學平台的情況下，教師也可將微課、視頻通過微信發送給學生;也可通過易企秀軟體，生成二維碼，學生通過掃描二維碼的方式在課後觀看相關教學視頻進行自學等。

3結束語

儀器分析實驗課程是一門實踐性很強的課程，對分析儀器的需求較高。在教學資源有限的情況下，我們應當積極探索輔助教學手段的運用，幫助學生深入、直觀地理解和掌握所學知識，提高動手能力和獨立操作能力，為學生獨立調試、使用儀器打下良好基礎，從而達到提高教學質量的目的。

作者:柳意 單位:錦州師范高等專科學校

參考文獻:

［1］田文德，丁輝，姚飛．分析儀器的計算機模擬［J］．現代科學儀器，2001(3):41－49．

［2］胡海星，張春霞，張春燕．微課在高職實訓教學中的應用研究［J］．長沙大學學報，2015(3):125－126．

［3］柳意．微課在環境工程技術專業實訓中的應用［J］．哈爾濱職業技術學院學報，2016(2):42－44．

［4］徐旭松．ActRes互動式網路教學平台的開發與應用［J］．江蘇理工學院學報，2015(4):82－86．

⑷ 如何製作科學課教具

一、中小學科學課自製教具的思路：
中小學科學課是基礎教育課程改革之一，課改為實驗教學提出了新任務、新要求，為自製教具工作也提出了新的課題。
有人提出：「經濟條件較好的地方要不要自製教具」。我認為，不但要自製教具，而且要大力提倡自製教具，這是為什麼呢？自製教具出自以下兩個原因，一是教育教學的原因；二是經濟原因。
教育教學原因是新的課程改革，需要大量的自製教具，自製教具活動是課改的一個突破口。教師參與自製教具活動有利於提高教師自身素質、創新素質和創新能力。如：製作根系標本時，常規的做法是干制，但做帶根瘤的標本時，干制無法保存側根上的根瘤，通過反復實驗，採用了另外一種思路，「浸制」。浸制的方法是把大豆根洗凈，裝入輸液瓶中，根的頂端插入已打孔的4號膠塞孔內，並向瓶內注入保存液，待注滿液體後，蓋上膠塞，奇跡出現了，大豆直根上的側根，在保存液中自然伸展，裝滿保存液的輸液瓶起到了一個放大作用。這件根系標本的製作就是一種創新，這件教具我們就稱它為創新教具。如果教師不參與自製教具活動，就不可能出現新的製作方法。
經濟原因是目前全國普遍存在教育經費緊張的問題，學校沒有錢購買工業產品。尤其我縣山區和經濟比較落後的地區，他們很少見到教具。隨著市場經濟，工業產品都在考慮經濟效益，所以他們在設計製造時，削弱了教具的直觀性。如：學具中的小磁鐵實驗,製作只有兩厘米長，架在微小的旋轉架上，學生很難看到排斥和吸引現象，因此購買這些小產品還不如自己設計自製的好。同樣做這個實驗只用兩根小廢鋼鋸條，磁化後就是兩塊自製的磁鐵，再做一個旋轉架，實驗就可以完成了，這件教具可見度大，可以做排斥與吸引實驗，還可以做磁力線實驗等，這件教具不但教師會做，學生也會做，這樣的製作省時、省力又省錢，實驗效果明顯。
自製教具不但中小學科學課儀器室中有，縱觀國際上一些大校、名校，在他們的實驗室中有80％的教具也都是自製的，國內外一些著名的實驗室中，也有相當數量的自製教具，為什麼有這么大數量的自製教具，原因是自製的教具用者得心應手。
教育部十分重視自製教具工作，在教學儀器配備目錄中也注出了可自製的教具內容。據統計中小學科學課能自製的教具就有430多種，按品種計算可自製的不少於1／3。按件數計算，可自製的教具不少於1／2。大量的自製教具研製與開發急待我們去完成。
教師參與自製教具有利於教學方法的改革，中小學科學課教師，開展自製教具活動，有力於促進教師深入研究教材。在教具研製過程中，是學習課標，吃透教材，拓寬知識領域，促進形象思維，開發教師潛能的過程。
目前撫寧縣在新課改中，開展了全縣性的標本採集製作活動，在傳統的「植物」根、莖、葉、花、果實的教學活動中，老師只傳授教材所規定的內容，在科學課講植物一課時，新課程標准要求學生學習的方式變了，觀察實驗要讓學生經歷科學的探究過程。如講「植物的根」一課時，教材中只涉及到了一兩種植物的直根、須根，老師拿出根的標本讓學生看，並引導「大自然中植物的根都是什麼樣的，想了解嗎？」同學們異口同聲的回答說：「想！」老師隨即說：「好，那我們就到大自然中去看一看，去尋根」。科學考察回來後，同學的歸納出了農作物、蔬菜、野生植物的根，當地就有60多種。同學們不但了解了各種植物，同時還做出了標本。同學們寫出的調查報告，製做出的標本，就是很好的校本教程，探究活動使學生拓寬了知識視野，學會了探究的方法，掌握了標本製作技術，了解了各種植物的形態、種類，又為學校標本室提供了標本，自製教具真是一舉多得。
中小學科學課自製教具工作，要抓住課改的機遇，發揮優勢，抓住季節，就地取材，採集標本，收集自製教具材料，自製教具。撫寧縣是河北省自製教具示範縣，在這次課改中又根據教育部下發的中小學科學課課程標准，開展了大規模的自製標本，教具、學具活動，他們抓住了課改的機遇，根據教學所需，從實際出發，拓寬了自製教具活動的領域。撫寧縣境內有全國著名的柳江地質公園；有幾百里長的海岸線；有著名的天馬山、背牛頂；有兩條著名的大河（洋河和戴河）；有著名的南代河休療聖地；還有著名的荷花園。我們根據教材內容，除了常規的教具、學具的製作，各地還開展了地方特色、標本製作活動。如柳江盆地的一些學校，根據科學課內容，採集製作了大量的礦石、岩石、古生物化石、卵石等標本；南戴河沿海地區製作了海洋動植物、貝類標本；丘陵地區製作了沙土、粘土、壤土、風化土、腐質土等土壤標本；平原區製作了根、莖、葉、花、果實、種子、昆蟲標本，還有鳥、魚、蟲、各種動物標本等。
縱觀中小學科學課，自製教具，前景廣闊，只要我們認識到位，科學課的自製教具就能促進實驗教學的發展，就會提高實驗教學質量，就會培養出創新人材。
二、中小學科學課自製教具與實驗教學的聯系：
中小學科學課自製教具與實驗教學的聯系十分密切，兩者「形同手足」。課改中出現一套好教材，必須有相映的教具與之配套，才能充分發揮作用，才能完成新的課程標准規定的教學任務。
（一）中小學科學課中的自製教具在實驗教學方法改革中有獨特的作用。
新的課程標准要求教師在深入鑽研教材的基礎上，還要針對教學內容選出實驗教學新的教學方法，每一位教師又都希望自己的教學方法是成功的，這種成功，不只是把新課程中的知識傳授給學生，更重要的是提高學生的素質、培養學生的能力、發展學生的個性。在這些方面自製教具活動至少有以下幾點作用。
1、自製教具與實驗教學緊密結合，師生用自己研製的教具、學具做實驗，得心應手，教具的性能通過研製，師生了解，教師授課道理講的清楚，學生操作，加深了理解，記憶深刻，學生學得生動活潑。如：講氣體熱 冷縮一課時，大家採用不同材料不同方法共同研製各種驗證器材。如：輸液瓶與U型管結合的實驗器；氣球與小瓶結合的實驗器；青黴素小瓶與U型玻璃管結合製作的微型實驗器；廢注射器與輸液瓶連接自製的實驗器等各種實驗器材，研製活動培養了師生動腦能力、設計能力和動手能力。
2、自製教具過程中，大家想辦法，比比看，看誰做的成功。小製作活動激發了師生的創造精神。如：在講「機械」一課時，課上要有斜面、杠桿、齒輪、滑輪等實驗器材，斜面、杠桿、齒輪等材料好收集，滑輪很難找得到。這就要求我們課前開展小製作活動，教師引導學生出主意想辦法，要求自己去找材料去研究製作，有的同學用易拉罐製作滑輪；有的用電池蓋製作；有用青黴素葯瓶膠蓋製作；有的用一片鐵片製作；有的用木板製作等，課前教師組織了小製作評比，大家選出的只有一件用一片鐵片製做滑輪獲得了創新獎，創新獎的評出，激發了孩子們的創新思想、創新意識和創造精神。並且發揮了自製教具在實驗教學中的作用。
3、師生動手自製教具有很強的參與性和實踐性，培養了學生克服困難，與科學探索精神。如：講「固體熱脹冷縮」實驗時，傳統的教具是銅球過圈，實驗中費時費力，為了改變這個實驗，研製了一件偏轉式指針實驗器，用一根火柴就完成了實驗。學生設計的實驗裝置有偏轉軸式，滾動式、電路組合式，還有用新材料啟輝器的元器件製作的。
只這一件教具就有十幾種做法，教具的研製過程培養了學生勇於探索的精神，並與教材和實驗教學內容緊密結合。
4、自製教具活動使師生學會了使用簡單工具和工具的製作方法，提高了師生的動手能力，實驗教學需要教師和學生都能動手組裝實驗器材，維修實驗器材。也就是說師生動手能力要強，傳統實驗教學，由其是分組教學，老師要一組一組的准備實驗，調試儀器，維修器材等，有的老師不會使用簡單工具，更談不上研究與製作。新課程標準是讓學生象老師那樣會選擇實驗器材，會安裝、會調試、會維修，要讓學生自己動手去完成實驗，自製教具活動滿足了新課標對學生能力的培養要求，如自製教具缺少工具，大家就千方百計去研究自製工具如：鎮子、錘子、小鋼鋸、沖子、及畫線工具等。
5、通過師生共同研製教具，密切了師生關系，拉近了教與學的距離。新的課程標准要求科學課程要大力推進教育方式的變革，堅持「學中做」與「做中學」共同發展，大力強化「做中學」。師生通過開展自製教具的研製活動，更要正確認識和處理「做」與「學」的關系外，還要把做出的教具更好用於實驗教學，用好自製教具，才能更好的調動學生的學習積極性，才能更密切師生關系。