分析实验装置开发

⑴ 实验原理及装置

油田开发最直接的结果是储层中油气量减少，水量增加。最为关心的问题是储层最终可采量的多少，当前剩余油是如何分布的。解决这些问题的关键是如何正确确定储层中的各种饱和度。众所周知，储层中流体饱和度遵循下式：

图4-1实验装置流程图

⑵ 分析如图所示的实验装置，并回答下列问题．

（1）乙装置可以用来验证光合作用产生氧气．取一些金鱼藻，放在盛有清水的大烧杯中．在金鱼藻上面倒罩一短颈玻璃漏斗，漏斗颈上套上灌满清水的玻璃管．将上述装置移至阳闭纳光下照射，并观察现象．待气体充满试管的1/2时，取出玻璃管，迅速将快要熄灭的细木条 *** 管内，观察现象．管内的气体能使快要熄灭的细木条猛烈的燃烧起来．原因是氧气能助燃，能使快要熄灭的细木条重新燃烧，表明产生的气体是氧气．同时进行该实验，还必须把该装置放在光照的条件下进行．
（2）甲装置可以用来验证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，其中二氧化碳能被氢氧化钠吸收．光合作用的探究轿中没实验通常包括暗处理、对照实验、脱色、漂洗、滴碘、观察几个步骤，观察现象，得出结论：在含有氢氧化钠溶液玻璃罩中的天竺葵的叶子没有变色，仍是黄白色，而无培蔽氢氧化钠溶液的天竺葵的叶子变成蓝色，说明二氧化碳是光合作用必需的原料．对照实验只有一个变量，其它量都相同．因此，若此装置需要一个对照实验，则对照实验装置的水槽中应当装有水．
（3）丙装置是验证种子萌发时释放二氧化碳的实验．种子萌发时，有机物彻底分解产生二氧化碳，同时释放热量．将萌发的种子瓶内气体通入澄清石灰水，变浑浊（二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性）．
故答案为：
（1）乙、光照．
（2）甲、光照．
（3）萌发的种子呼吸释放出大量二氧化碳、热量、澄清石灰水、检验二氧化碳的存在．

⑶ 仪器分析实验课程教学探讨论文

仪器分析实验课程教学探讨论文

摘要: 分析仪器分析实验课程教学中存在的问题，探讨辅助教学手段在仪器分析实验教学中的运用，提出将仿真技术引入教学、合理运用微课、建设网络教学平台等对策。

关键词: 仪器分析实验;辅助教学手段;课程教学

仪器分析实验课程是化学类及相关专业开设的主要基础课程之一，课程内容主要包括电化学分析法、紫外可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、色谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法等模块。通过这门课程的学习，学生可以加深对有关仪器分析方法基本原理的理解，掌握仪器的基本结构及使用方法，合理选择实验条件，正确处理实验数据和表达实验结果，为后续课程的学习及未来职业岗位的胜任奠定一定基础。

1仪器分析实验教学存在的主要问题

1．1硬件资源不足，学生缺乏实操训练

仪器分析实验所用大型仪器每台价格少则几千元，多则几万元，甚至几十万元。许多院校受到资金和场地的限制，无法配置课程所需的全部设备，或者仅有1～2台面向全体师生。因此，硬件资源的不足，导致仪器分析实验教学不能像基础实验那样，采用独立操作的方式，让每位学生都参与实验，只能靠教师演示或让学生做些辅助性的操作来完成教学任务。例如:在红外光谱实验中，学生可以进行的操作大多是固体样品的压片;在液相色谱实验中，学生的主要任务是配置溶液、用超声除去气体、用微孔滤膜过滤等。而仪器参数的设置、进样等涉及仪器操作的部分大多由教师演示，学生则少有动手操作仪器的机会。

1．2精密仪器的特殊性使学生使用受到限制

精密仪器的操作技术要求高，使用人员只有在熟悉仪器性能和熟练掌握操作规程的前提下，才能进行实际操作。一旦使用不当，不仅会造成仪器损坏，而且相对高昂的维护费用和相对较长的维护时间会给日常教学带来严重影响。因此，在仪器分析实验教学中，通常采用大循环方式组织教学。大多数任课教师为了保证设备处于良好的运行状态，避免或减少故障的发生，在课上只是亲自演示，不允许学生随意开启、关闭仪器，随意旋转仪器按钮，随意改变仪器工作参数。在这种情况下，学生只能走马观花地看演示，达不到理想的学习效果。

1．3注重培养操作能力，忽视介绍内部结构

仪器分析实验的教学目标为掌握实验原理，了解仪器构造、各部分功能，以及仪器的使用、维护和保养。多数学校在现有条件下，收获较为理想的教学效果也只是学生能在课程结束后掌握机械操作仪器的方法，而学生对仪器的内部结构和原理却了解甚少，也不懂常规维护和保养，能力自然不能得到充分锻炼。这对日后工作帮助显然不够，难以满足职业教育技能型人才培养的实际需求。

1．4辅助教学手段针对性不强

随着信息化时代的来临，在硬件资源不足的情况下，教师可以借助互联网上的教学视频来进行辅助教学，对学生掌握实验原理、仪器构造也能起到一定效果。但由于仪器设备型号不同，软件、硬件操作规程差别较大，学生观看互联网上的视频后，面对本校的实验设备可能还是无从下手。例如:利用网络搜索到的紫外可见分光光度计的教学视频多为721、722、752、UV756MC型号;气相色谱仪教学视频主要是GC120M、AGILENT6890N型;而液相色谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光度计、气质联用仪等仪器的网络教学资源十分有限。针对以上问题，根据实际条件，选择、开发适合本校的辅助教学手段，用来弥补教学资源的不足，不失为一条可行之路。

2辅助教学手段在仪器分析实验教学中的运用

2．1将仿真技术引入教学

分析仪器仿真技术是利用计算机技术、网络技术、仿真技术和信息技术，在计算机上建立一套与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统［1］。它能够借助图像、动画来描述设备的特性，显示实体的真实动作，模仿真实操作过程。国内大型分析仪器仿真技术现已成熟，以由北京东方仿真软件技术有限公司开发的大型分析仪器仿真操作系统系列软件为例，它涵盖紫外分光计、红外分光计、气相色谱装置、原子吸收光谱、高效液相色谱、色质联用分析仪仿真等内容。该系统采用计算机虚拟仿真技术进行开发。软件具备机理模型，虚拟场景逼真度高，且以真实实验数据库作为支撑，能够自动模拟相应的实验现象，得到与真实实验相似的实验结果。操作方式灵活真实，仿真操作过程与真实仪器操作过程极其相似。学生可以通过仿真技术在计算机上建立的虚拟实验操作平台，完成对昂贵分析仪器设备的模拟操作，就如同在真实的分析仪器上操作。它不仅能够满足日常训练、常规考核以及技能大赛等需求，也为剖析仪器的内部结构、原理提供极大方便。仿真实训室的建立可利用校内现有计算机机房进行扩充，购买相应操作软件。这与添置设备相比，仿真技术投入少、消耗低、使用周期长、维护方便。大型分析仪器仿真软件的引入，与传统的教学方式相比，不仅能满足设备数量与学生数量之间巨大差距的矛盾，弥补办学硬件资源的不足，还可对设备的内部结构、实验原理等相关知识进行形象剖析和立体化讲解。仿真仪器的反复操作不仅不会增加实验成本，遇到操作不当、参数设置不正确时，也不会损坏仪器、出现安全问题，能够帮助学生尽快、全面掌握仪器设备的操作技能。

2．2合理运用微课

针对仪器分析实验硬件资源不足的问题，如何把有限的实训资源整合到传统教学环境里来，使其最大限度地发挥作用，需要教师认真对待。从技术角度来看，微课这种灵活、主题突出的新型教学模式就是一个有效的方法。微课是以教学视频为主要载体，反映教师在教学活动过程中针对某个知识点或教学环节开展教与学的各种教学资源有机组合。开发仪器分析实验相关微课，借助网络与视频技术，通过视频、图片、PPT等形式，可形象直观地将实训项目操作技能视觉化，供学生反复观看，更有利于学生理解与掌握专业技能［2］。它还能将课堂教学延伸到课外，学生能够在课前、课后利用电子设备浏览实训课教学内容，有针对性地学习。教学视频是微课的'核心组成部分，时长一般在5～8分钟，主题突出，经过后期制作的视频及配套辅助资源的总容量一般为几十兆字节，视频格式须是支持网络在线播放的流媒体格式(如rm，wmv，flv)等［3］。仪器分析实验的微课制作可采用“录像法”，把仪器部件、旋钮、操作方法、实训内容完整地展现出来。如对红外光谱实验中固体样品的压片过程、分光光度计的使用，均可全程录制。而对于大型设备，如气相色谱、高效液相色谱、原子吸收分光光度计等，一次完整的实验耗时较长，微课的制作可按动作节点把操作步骤碎片化成不同单元，针对碎片化后的知识点进行录制。步骤要连贯，不能轻易跳过。视频的后期制作中，加入关键词，以字幕的形式补充其不宜讲清楚的部分。以G5气相色谱仪的操作为例，可碎片化成以下几部分录制:一是仪器构造，主要介绍气路控制系统、仪器控制面板、进样器、色谱柱箱、检测器(包括控制电路)等;二是开机方法，介绍开机操作顺序及载气流量的调节;三是样品测定，主要介绍主菜单功能，设置温度、桥电流的方法，由于升温时间较长，过程省略;四是取样进样的操作;五是关机方法，介绍怎样返回至主菜单，设置桥电流，怎样关恒流源降温，最后关主机;六是软件操作部分，可使用“Camtasia”录屏软件，将软件操作过程完整录制下来。仪器操作的录制过程，既要有设备的整体画面，又要注重细节，让学生能够在整套设备中准确找到相关按键或旋钮，同时又能看清操作方法。

2．3建设网络教学平台

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中提出，要“加强网络教学资源体系建设，开发网络学习课程，创新网络教学模式”。网络教学平台是实现教育教学方法创新，促进优质教育资源普及共享的重要途径和基础保障［4］。网络教学支持平台是指建立在互联网的基础之上，为网络教学提供全面支持服务的软件系统的总称，包括支持网络教学的硬件设施和支持网络教学的软件系统。网络教学平台主要有点播式教学平台和互动式网络教学平台。点播式教学平台能够实现教学资源的快速传递，学生可以随时点播音频、视频课件，查阅电子教案等教学内容。而互动式教学平台可使师生通过网络进行交流，教师也可利用教学平台对学生的学习情况进行跟踪，并根据学生的学习情况有选择性地发布课程内容。网络教学平台建设包括硬件建设和软件建设。硬件设施主要有全方位的校园宽带网、功能完善的网络多媒体教室、服务器、多媒体教学材料和软件的存储设备。软件方面主要是教学系统平台。教师可将仪器分析课程的课件、教案、专业资料、仪器使用的微课程上传至平台，供学生自主学习。学生可先通过网络平台观看仪器操作的微课程，熟悉仪器结构和操作要领，然后上机操作，这使得教学更具有针对性。目前国内许多院校或公司研制和开发了适合自身需要的网络教学平台产品，如北京师范大学研制的Vcalss、上海交通大学的Answer教学系统平台，都可以引进使用。

2．4其他辅助手段的使用

根据仪器分析实验课程的特点，教师也可选择简单易行的辅助手段，如:制作大型仪器操作流程图，并将其打印、压膜塑封后放在仪器旁边，学生在使用之前需仔细阅读，按照说明进行操作;针对现在高校大学生几乎都有智能手机的现状，在没有网络教学平台的情况下，教师也可将微课、视频通过微信发送给学生;也可通过易企秀软件，生成二维码，学生通过扫描二维码的方式在课后观看相关教学视频进行自学等。

3结束语

仪器分析实验课程是一门实践性很强的课程，对分析仪器的需求较高。在教学资源有限的情况下，我们应当积极探索辅助教学手段的运用，帮助学生深入、直观地理解和掌握所学知识，提高动手能力和独立操作能力，为学生独立调试、使用仪器打下良好基础，从而达到提高教学质量的目的。

作者:柳意 单位:锦州师范高等专科学校

参考文献:

［1］田文德，丁辉，姚飞．分析仪器的计算机仿真［J］．现代科学仪器，2001(3):41－49．

［2］胡海星，张春霞，张春燕．微课在高职实训教学中的应用研究［J］．长沙大学学报，2015(3):125－126．

［3］柳意．微课在环境工程技术专业实训中的应用［J］．哈尔滨职业技术学院学报，2016(2):42－44．

［4］徐旭松．ActRes互动式网络教学平台的开发与应用［J］．江苏理工学院学报，2015(4):82－86．

⑷ 如何制作科学课教具

一、中小学科学课自制教具的思路：
中小学科学课是基础教育课程改革之一，课改为实验教学提出了新任务、新要求，为自制教具工作也提出了新的课题。
有人提出：“经济条件较好的地方要不要自制教具”。我认为，不但要自制教具，而且要大力提倡自制教具，这是为什么呢？自制教具出自以下两个原因，一是教育教学的原因；二是经济原因。
教育教学原因是新的课程改革，需要大量的自制教具，自制教具活动是课改的一个突破口。教师参与自制教具活动有利于提高教师自身素质、创新素质和创新能力。如：制作根系标本时，常规的做法是干制，但做带根瘤的标本时，干制无法保存侧根上的根瘤，通过反复实验，采用了另外一种思路，“浸制”。浸制的方法是把大豆根洗净，装入输液瓶中，根的顶端插入已打孔的4号胶塞孔内，并向瓶内注入保存液，待注满液体后，盖上胶塞，奇迹出现了，大豆直根上的侧根，在保存液中自然伸展，装满保存液的输液瓶起到了一个放大作用。这件根系标本的制作就是一种创新，这件教具我们就称它为创新教具。如果教师不参与自制教具活动，就不可能出现新的制作方法。
经济原因是目前全国普遍存在教育经费紧张的问题，学校没有钱购买工业产品。尤其我县山区和经济比较落后的地区，他们很少见到教具。随着市场经济，工业产品都在考虑经济效益，所以他们在设计制造时，削弱了教具的直观性。如：学具中的小磁铁实验,制作只有两厘米长，架在微小的旋转架上，学生很难看到排斥和吸引现象，因此购买这些小产品还不如自己设计自制的好。同样做这个实验只用两根小废钢锯条，磁化后就是两块自制的磁铁，再做一个旋转架，实验就可以完成了，这件教具可见度大，可以做排斥与吸引实验，还可以做磁力线实验等，这件教具不但教师会做，学生也会做，这样的制作省时、省力又省钱，实验效果明显。
自制教具不但中小学科学课仪器室中有，纵观国际上一些大校、名校，在他们的实验室中有80％的教具也都是自制的，国内外一些著名的实验室中，也有相当数量的自制教具，为什么有这么大数量的自制教具，原因是自制的教具用者得心应手。
教育部十分重视自制教具工作，在教学仪器配备目录中也注出了可自制的教具内容。据统计中小学科学课能自制的教具就有430多种，按品种计算可自制的不少于1／3。按件数计算，可自制的教具不少于1／2。大量的自制教具研制与开发急待我们去完成。
教师参与自制教具有利于教学方法的改革，中小学科学课教师，开展自制教具活动，有力于促进教师深入研究教材。在教具研制过程中，是学习课标，吃透教材，拓宽知识领域，促进形象思维，开发教师潜能的过程。
目前抚宁县在新课改中，开展了全县性的标本采集制作活动，在传统的“植物”根、茎、叶、花、果实的教学活动中，老师只传授教材所规定的内容，在科学课讲植物一课时，新课程标准要求学生学习的方式变了，观察实验要让学生经历科学的探究过程。如讲“植物的根”一课时，教材中只涉及到了一两种植物的直根、须根，老师拿出根的标本让学生看，并引导“大自然中植物的根都是什么样的，想了解吗？”同学们异口同声的回答说：“想！”老师随即说：“好，那我们就到大自然中去看一看，去寻根”。科学考察回来后，同学的归纳出了农作物、蔬菜、野生植物的根，当地就有60多种。同学们不但了解了各种植物，同时还做出了标本。同学们写出的调查报告，制做出的标本，就是很好的校本教程，探究活动使学生拓宽了知识视野，学会了探究的方法，掌握了标本制作技术，了解了各种植物的形态、种类，又为学校标本室提供了标本，自制教具真是一举多得。
中小学科学课自制教具工作，要抓住课改的机遇，发挥优势，抓住季节，就地取材，采集标本，收集自制教具材料，自制教具。抚宁县是河北省自制教具示范县，在这次课改中又根据教育部下发的中小学科学课课程标准，开展了大规模的自制标本，教具、学具活动，他们抓住了课改的机遇，根据教学所需，从实际出发，拓宽了自制教具活动的领域。抚宁县境内有全国著名的柳江地质公园；有几百里长的海岸线；有著名的天马山、背牛顶；有两条著名的大河（洋河和戴河）；有著名的南代河休疗圣地；还有著名的荷花园。我们根据教材内容，除了常规的教具、学具的制作，各地还开展了地方特色、标本制作活动。如柳江盆地的一些学校，根据科学课内容，采集制作了大量的矿石、岩石、古生物化石、卵石等标本；南戴河沿海地区制作了海洋动植物、贝类标本；丘陵地区制作了沙土、粘土、壤土、风化土、腐质土等土壤标本；平原区制作了根、茎、叶、花、果实、种子、昆虫标本，还有鸟、鱼、虫、各种动物标本等。
纵观中小学科学课，自制教具，前景广阔，只要我们认识到位，科学课的自制教具就能促进实验教学的发展，就会提高实验教学质量，就会培养出创新人材。
二、中小学科学课自制教具与实验教学的联系：
中小学科学课自制教具与实验教学的联系十分密切，两者“形同手足”。课改中出现一套好教材，必须有相映的教具与之配套，才能充分发挥作用，才能完成新的课程标准规定的教学任务。
（一）中小学科学课中的自制教具在实验教学方法改革中有独特的作用。
新的课程标准要求教师在深入钻研教材的基础上，还要针对教学内容选出实验教学新的教学方法，每一位教师又都希望自己的教学方法是成功的，这种成功，不只是把新课程中的知识传授给学生，更重要的是提高学生的素质、培养学生的能力、发展学生的个性。在这些方面自制教具活动至少有以下几点作用。
1、自制教具与实验教学紧密结合，师生用自己研制的教具、学具做实验，得心应手，教具的性能通过研制，师生了解，教师授课道理讲的清楚，学生操作，加深了理解，记忆深刻，学生学得生动活泼。如：讲气体热 冷缩一课时，大家采用不同材料不同方法共同研制各种验证器材。如：输液瓶与U型管结合的实验器；气球与小瓶结合的实验器；青霉素小瓶与U型玻璃管结合制作的微型实验器；废注射器与输液瓶连接自制的实验器等各种实验器材，研制活动培养了师生动脑能力、设计能力和动手能力。
2、自制教具过程中，大家想办法，比比看，看谁做的成功。小制作活动激发了师生的创造精神。如：在讲“机械”一课时，课上要有斜面、杠杆、齿轮、滑轮等实验器材，斜面、杠杆、齿轮等材料好收集，滑轮很难找得到。这就要求我们课前开展小制作活动，教师引导学生出主意想办法，要求自己去找材料去研究制作，有的同学用易拉罐制作滑轮；有的用电池盖制作；有用青霉素药瓶胶盖制作；有的用一片铁片制作；有的用木板制作等，课前教师组织了小制作评比，大家选出的只有一件用一片铁片制做滑轮获得了创新奖，创新奖的评出，激发了孩子们的创新思想、创新意识和创造精神。并且发挥了自制教具在实验教学中的作用。
3、师生动手自制教具有很强的参与性和实践性，培养了学生克服困难，与科学探索精神。如：讲“固体热胀冷缩”实验时，传统的教具是铜球过圈，实验中费时费力，为了改变这个实验，研制了一件偏转式指针实验器，用一根火柴就完成了实验。学生设计的实验装置有偏转轴式，滚动式、电路组合式，还有用新材料启辉器的元器件制作的。
只这一件教具就有十几种做法，教具的研制过程培养了学生勇于探索的精神，并与教材和实验教学内容紧密结合。
4、自制教具活动使师生学会了使用简单工具和工具的制作方法，提高了师生的动手能力，实验教学需要教师和学生都能动手组装实验器材，维修实验器材。也就是说师生动手能力要强，传统实验教学，由其是分组教学，老师要一组一组的准备实验，调试仪器，维修器材等，有的老师不会使用简单工具，更谈不上研究与制作。新课程标准是让学生象老师那样会选择实验器材，会安装、会调试、会维修，要让学生自己动手去完成实验，自制教具活动满足了新课标对学生能力的培养要求，如自制教具缺少工具，大家就千方百计去研究自制工具如：镇子、锤子、小钢锯、冲子、及画线工具等。
5、通过师生共同研制教具，密切了师生关系，拉近了教与学的距离。新的课程标准要求科学课程要大力推进教育方式的变革，坚持“学中做”与“做中学”共同发展，大力强化“做中学”。师生通过开展自制教具的研制活动，更要正确认识和处理“做”与“学”的关系外，还要把做出的教具更好用于实验教学，用好自制教具，才能更好的调动学生的学习积极性，才能更密切师生关系。