虚拟仿真软件在化工实践教学中的应用探讨

第２６卷第３期　Ｖ０１．２６　Ｎｏ．３　钦州学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＱＩＮＺＨＯＵ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　２０１１年６月　Ｊｕｎｅ．，２０１１　

仿真在化学实验　

教学中的应用探讨　

李家明　

（钦州学院化学化工学院，广西钦州５３５０００）　

［摘要］　仿真实验作为一种新的教学模式，具有再现和模拟真实情景的功能，可以把所有因仪器、药品　

短缺、实验有毒、污染严重等诸多原因而受限制的实验进行模拟训练，能填补传统化学实验教学的缺陷，改进教　学方法。可以提高教学效率，提高学生的学习兴趣和学习的积极性。虽然仿真化学实验室还不能完全取代传　

统实验教学，但只要在教学中恰当运用，就能起到提高教学质量的目的。随着信息技术的不断发展，教学理念　的不断更新，仿真化学实验技术也将在教与学的互动过程中不断完善，不断发展。　

［关键词］　化学；实验教学；仿真　

［中图分类号］Ｇ６４２．０　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１６７３—８３１４（２０１１）０３—００６５—０４　

２１世纪是信息和知识经济时代，教育的任务　是培养具有创新精神和能力的高素质人才，因此　

一切有利于创新能力培养的现代教育技术都得到　

了快速、充分利用，仿真技术实验在教学中的普及　应用就是最典型的体现。以计算机仿真实验教育　

技术赋予传统教育新的内涵，作为新生事物进入　

课堂已经显示了它强大的生命力。传统的演示实　

验最大的缺陷在于不能确保每个学生都能仔细地　观察到实验的过程与细节，个别实验由于没有良　

好的重复性与再现性，很容易在课堂上演示失败，　最终导致教学效果不佳。…化学教学中适时地运　

用仿真技术可将不同的实验进行模拟仿真，化不　

可见为可见，化静态为动态，化抽象为直观，化复　杂为简洁，极大地增强教学的表现力提高教学的　

效率　。实践证明，仿真实验可以极大地提高学　生对实验课的兴趣，调动学生的积极性和主动　

性　，并具有广阔的发展前景。　

１　计算机仿真实验的概述　

计算机仿真实验是以计算机仿真技术为核　

__________________________________________________

__________________________________________________ 虚拟现实技术在化学实验教学的应用

运用虚拟现实技术在化学教学中开展教学工作，不但有助于优化当前的化学课堂，使课堂的教学容量得到极大扩展，而且还可以模拟现实生活中的真实场景，将所要教学的内容以更直观、形象的方式呈现。尤其是对实验这一部分内容的教学与实践，有利于凸显重点、突破固有难点，而且还可以可视化某些抽象性知识，同时提升学生对化学学科的学习兴趣，降低实验风险，树立学生的绿色发展意识，而且突破各种限制，增强学生的学习效果等，从而更好地促进教学。

：虚拟现实技术;化学实验教学;应用

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），它于1989年由美国学者加隆雷尼尔(JaronLanier)提出。这一技术是利用计算机的多媒体信息处理系统模拟真实的三维空间而创建出的虚拟世界，描述现实世界的各种物质和事物演变的动态过程。随着多媒体和网络技术的飞速发展，当前学生学习的方式多样，不再局限于课堂学习，学生可在课后选择自主学习，虚拟现实技术的引进为其创造了机会。在虚拟情境中，学生能够以各种方式与虚拟对象产生交互并在短期内获得反馈结果，从而感知到预期的各种信息并从中获得科学知识和技能，这样就从传统的以教促学转变为以学促__________________________________________________

__________________________________________________ 学的方式。在化学实验部分中相当一部分知识是不可观察或不容易观察的，例如核外电子的运动状态、化学平衡中反应达到平衡时反应物和生成物的状态等。另外一部分试剂和实验都有较大的危险性，例如强酸、强碱，用氢气还原氧化铁和氧化铜，钠与水反应等。鉴于化学这一学科的上述特点，这才使得作为处于前沿的虚拟现实技术走进中学化学，尤其是与实验教学部分结合有了充分必要性和实践性。但具体的呈现形式或者操作方式怎么选择，就必须要充分考虑这一技术的特殊性,以最恰当的方式来呈现使效果最大化。

虚拟仿真技术在化学实验教学中的应用

1. 引言

1.1 虚拟仿真技术在化学实验教学中的重要性

虚拟仿真技术在化学实验教学中的重要性体现在多个方面。虚拟仿真技术可以提供一个安全、环保的实验环境。化学实验中常常涉及到有毒、易燃的物质，一旦操作不当就会带来安全隐患。而利用虚拟仿真技术进行实验可以避免这些安全问题的发生，保障学生和教师的人身安全。虚拟仿真技术可以解决实验设备和材料的限制。有些学校设备不足，无法进行一些复杂的化学实验，而利用虚拟仿真技术可以模拟这些实验过程，让学生在没有设备限制的情况下进行实验。虚拟仿真技术还可以提高实验效率，节约时间和成本。学生可以在虚拟实验室中多次重复实验，加深理解，而且不受实验材料和设备的限制，可以更加方便地进行实验。虚拟仿真技术在化学实验教学中起着不可替代的重要作用。

1.2 虚拟仿真技术的发展背景

虚拟仿真技术是一种将现实世界模拟到计算机环境中的技术，它源自于计算机技术和仿真技术的结合。随着计算机技术的不断发展和普及，虚拟仿真技术逐渐得到了广泛的关注和应用。在化学实验教学中，虚拟仿真技术的应用也得到了越来越多的重视，成为化学教学领域的一支重要力量。 虚拟仿真技术的发展背景可以追溯到上个世纪90年代，当时随着计算机性能的提升和图形处理技术的进步，虚拟仿真技术开始逐渐走进人们的视野。随着互联网的普及和移动设备的发展，虚拟仿真技术也得到了更广泛的应用场景，不仅在工业领域得到了广泛的应用，也在教育领域掀起了一股新的风潮。

在化学实验教学中，虚拟仿真技术的发展背景主要是由于传统实验教学存在的一些问题，如实验设备和材料的限制、安全风险等。虚拟仿真技术能够很好地弥补这些不足，为化学实验教学提供了新的可能性和解决方案。随着虚拟仿真技术的不断发展和完善，其在化学实验教学中的应用前景将更加广阔。

2. 正文

2.1 虚拟仿真技术的基本原理和特点

第ｌ３卷第３期　２０１　１年６月　辽宁工业大学学报（社会科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓｏｃｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．１３，Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２０１　ｌ　

计算机仿真在化工生产实践教学环节中的应用　

乔柱　

（辽宁工业大学电子与信息工程学院，辽宁锦州　１２１００１）　

摘要：结合实际生产过程，应用计算机仿真技术对实习基地生产过程进行仿真模拟，解决实习教学环节中　

学生不能动手实践的问题。用计算模型代替实际生产模型，在计算机上再现实际生产过程，学生在实验室仿真操　作环境中，获得与实际环境相一致的训练，培养学生的工程实践能力。同时，仿真虚拟空间具有开放性，提供了　

改进、优化和创新设计平台，进而培养学生创新实践能力。　关键词：实习教学；计算机仿真；Ａｓｐｅｎ　Ｐｌｕｓ；化工过程　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７４．３２７Ｘ（２０１１）０３—０１２２—０４　

如何使学生真正得到将所学理论知识用于生　产实际的训练，一直是困扰化工生产过程实习教学　

的闯题。由于化工生产过程的特殊性及企业对安全　和生产效益等因素的考虑，化工生产过程实习中，　

通常不允许学生亲自动手操作，实习停留在只看不　动的感性认识的学习上，无法获得亲身参与生产实　

践活动的真实体验，因此，远远不能达到实习教学　

的目的。针对上述问题，应用化工流程模拟软件，　对某实习基地的生产过程进行全流程模拟，在计算　

机上再现实际生产过程，创建一个动手操作、动态　设计的虚拟空间。实际应用表明，实验室的虚拟操　

作与现场实习相结合的实习教学模式，提供了应用　所学理论知识解决实际问题的动手操作平台，学生　在实验室仿真操作环境中，可获得与实际生产环境　

相一致的训练。同时，提供了实际生产无法实现的　

对流程和设备进行分析、改进的仿真环境，激发了　学生积极思考、大胆探索和创新的兴趣，使学生获