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摘要：虚拟仿真应用于高校实验教学是现代教学方式的伟大变革，这种崭新的实验教学模式，具有成本低、安全性高、无污染、突破传统实验时空局限等优点，是一种提高教学质量行之有效的手段。文中针对沈阳农业大学植物化学保护实验课程教学现状，分析了传统实验教学中存在的问题以及虚拟仿真教学在植物化学保护实验课程教学中的重要性，为今后虚拟仿真在植物化学保护实验教学中的应用奠定理论基础。
关键词：虚拟仿真；植物化学保护；实验教学；教学模式
本文引用格式：李修伟等.虚拟仿真在植物化学保护实验课程教学中的应用探索[J].教育现代化，2019，6（46）：71-72.
虚拟仿真实验教学是对传统实验教学颠覆性的变革，它综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等多种技术，通过构建一个逼真可视化的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验，进而达到真实实验不具备或难以实现的教学效果[1]。因此虚拟仿真在我校植物化学保护实验课程教学中的应用和实践，有利于提高实验教学的效果，培养学生创新能力和解决问题的能力，最终培养出具有创新精神与实践能力的高素质植物保护专业人才。
一 植物化学保护实验课程教学的现状
植物化学保护是植物保护专业五大主干课之一，必修的核心专业课。植物化学保护及相近课程是农学、动植物检疫专业等本科生核心课程，主要讲授植物化学保护的基本概念与原理，常见农药剂型和使用方法，各类农药特点、作用机理与应用，有害生物抗药性及其治理，农药环境毒理学，新农药开发与管理等基本知识。当前沈阳农业大学植物保护专业的植物化学保护实验课对应上述授课内容，主要开设农药制剂加工及质量鉴定、农药生物测定及毒理研究、农药残留分析等基础实验课目，分两学期实施，共计60学时。通过实验课程培养植物化学保护方面的实验技能、技巧，强化课堂理论知识的再学习，使学生在学习相关仪器设备的操作使用过程中提高创新能力，分析问题与解决问题能力。
二 植物化学保护实验课程教学中存在的问题
（一）学生对植物化学保护实验的重要性认识不足，学习兴趣不高
实验教学是高校教学的重要组成部分，是提高学生动手操作能力，培养专业操作技能的关键教学方式。然而，在目前的实验教学中存在一个普遍的问题，即随着高校扩招，学生人数增多，实验设备不足，学生过于依赖教师为其安排实验时间、内容、仪器操作以及实验步骤。课程学时短，讲授内容多，课堂效率低下；学生参与度不高，学习兴趣不够，缺乏主动性；没有理想实验环境，高危实验很难呈现和操作；某些实验现象不易观察，实验周期过长。这种流程化的实验操作模式，不利于学生掌握实验原理、培养学生的独立操作技能和创新能力；不利于培养学生的创新思维；不利于激发学生做实验的兴趣，影响了学生思考问题、分析问题、解决问题能力的提高，更不利于学生提出问题从而进行实验创新，最终影响能力的培养。
（二）植物化学保护实验在实践锻炼方面还不能满足教学要求
植物化学保护实验内容涉及到杀虫剂、杀菌剂、除草剂的制剂加工及质量鉴定，生物活性测定及毒理，农药残留分析等，这些内容面向不同生物，如杀虫剂胃毒、熏蒸毒力的测定、触杀毒力的测定需要不同种类的昆虫；杀菌剂生长速率法、孢子萌发法及活体接种实验需要不同病原菌；除草剂对不同杂草的萌发实验、光合作用抑制实验等需要不同杂草等，这些实验的对象均是活体生物，能不能及时足量地提供符合标准的供试生物至关重要。
病、虫、草害的发生发展主要集中在农林作物的生长季，虽然在春、秋学期都开课，但病、虫、草害的发生发展的时期在暑假前后，理论课与实践课季节不统一，只能在有限的时间内通过展示图片、播放视频等方式向学生讲授知识。由于田间作物种类多，生长发育季节性强，没有实践基础，学生很难掌握，学习难度大[1]。相关的60学时课堂实验不能满足教学要求。
（三）植物化学保护实验存在一定危险性
农作物病、虫、草害的化学防治是有害生物综合防治的一种常规手段，但是此类室内实验教学活动需要接触使用有毒化学农药（杀虫剂、杀菌剂、除草剂等），这些有毒物质或具有异味，或挥发性强，或具有一定的腐蚀性，对操作者有一定的健康风险。而田间实践存在喷雾飘逸，风稍微大一些就造成农药吸入风险，影响学生健康。
三虚拟仿真在植物化学保护实验课程教学中的重要性
虚拟仿真实验教学是将现代化网络信息技术与高等教学高度融合，对现实中无法实现的实验教学进行虚拟，克服传统实验教学时间与空间等的局限性[2]。由于植物化学保护实验课程实验项目中的病原菌、害虫、杂草等有害生物受到季节性限制，有毒化学农药的危险性等因素，大大影响了教学效果和创新人才培养质量。因此，将虚拟仿真融入植物化学保护实验硬件环境中，是实验教学模式的重要改革。通过借助“互联网+”和信息技术构造的虚拟仿真实验环境，从演示型实验、基本技能综合型实验及设计型实验等方面，采用最新的计算机手段，集成“教、学、做”一体化的理念，从而为实验教学提供有力的支持[3]。
例如农药对害虫生物活性测定及毒理实验进行仿真演示。采用虚拟仿真手段构建出的试虫发育期各个阶段，几十分钟就能呈现在大屏幕上，消除田间观察时间和空间的制约，让学生在短时间内就能掌握知识点，使得长时间实验短期化[3]。
在农药残留分析实验中也可以运用虚拟仿真试验。利用相关软件仿真虚拟液相色谱的三维实验场景、色谱仪器和工作站软件，实现在梯度和非梯度淋洗条件下不同分离数据的动态模拟及色谱数据的采集、存储、重载和分析功能。学生机可通过改变柱温、流动相种类及比例、色谱柱等关键参数，实时观察农药分离状况，直观感受到相关参数对混合物分离的液相，从而深入了解高效液相色谱分离的化学概念及过程，弥补了高效液相色谱实验成本高及安全隐患等问题[4]。虚拟仿真演示的教学形式也极大地激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。虚拟仿真模拟这些实验，使学生不但很快了解不同实验条件下的实验结果，而且减少真实试验的危害，实现危险性实验的安全化[5]。
虚拟仿真应用于植物化学保护实验课程教学，可以向学生展示丰富知识体系，帮助学生建立专业知识构架。虚拟仿真教学运用“互联网+”等现代信息技术，展现给学生新颖、逼真的界面，学生在虚拟环境中学习、实践，达到教学大纲所要求的教学效果，激发学生学习兴趣。总之，虚拟仿真教学具有实验成本低、无污染、突破现实实验中时空的限制等优点，是一种高效、经济、安全的实验教学方式，是提高教学质量行之有效的手段[6]。
四 结语
虚拟仿真教学是实验教学发展的大趋势，必将引起一场现代教育理念和教学方式新的变革。2015年教育部确定了100个国家级虚拟仿真实验教学中心，西北农林科技大学植物保护虚拟仿真实验教学中心入选[7]。将虚拟仿真技术用于植物化学保护实验教学，致力构建符合自身实际的虚拟仿真实验教学体系，形成了虚实融合，以综合创新为特色，以能力培养为核心，多层次、多模块、衔接紧密的植物化学保护虚拟仿真实验教学体系，最终不断丰富和完善植物化学保护理论和实践教学体系，积极探索卓越农林人才培养新体系和新机制。
参考文献
[1]路伟,赵娜娜,马德英,等.植物化学保护虚拟仿真实践教学改革新探索[J].高教学刊,2017(3):110-111.
[3]王勇,高艳清,韩立荣,等.虚拟仿真在“植物化学保护”课程教学中的应用[J].河北农业大学学报(农林教育版),2018,20(4):17-20.
[3]亢菊侠,康克功,赵俊侠.“互联网+”背景下高职院校植物保护专业教学模式改革研究[J].教育现代化,2018,5(46):94-96.
[4]李婷,丁越,李玲,等.中药学高效液相色谱分析技术虚拟仿真实验系统建设[J].中医教育,2018,37(06):34-37.
[5]张永江,刘连涛,李存东.农科类虚拟仿真实验教学中心建设探索与实践[J].河北农业大学学报(农林教育版),2017,19(2):85-88,97.
[6]吴超.虚拟仿真在药剂学实验教学中运用初探[J].药学教育,2018,34(6):77-79.
[7]郑庆伟.西北农林科技大学获批国家级植物保护虚拟仿真实验教学中心[J].农药市场信息,2015(05):64.
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