在学校、学院的大力支持下, 通过3D虚拟仿真实验室的建设和应用, 解决了仪器分析实验在各个高校普遍存在的学时、场地、经费等问题, 拓展了学生的视野, 激发学生的学习兴趣和学习自主性, 给学生一种身临其境的感觉和体验。因此, 将虚拟现实技术作为传统实验教学模式的补充, 不仅使学生更好地掌握仪器操作, 实现了资源的有效利用, 还有利于提高仪器分析实验教学质量。所建虚拟仿真软件内容包含:

1. 实验室安全3D仿真教学: 学生通过在本平台上的操作学习, 进一步熟悉安全基础知识、了解实验室实际实验环境、增强安全防范意识, 提高异常事故处理水平。

2. 实验项目内容: 学生只需接入互联网的终端便可在虚拟仿真系统上进行实验操作预习。虚拟仿真系统软件的画面生动、灵活, 可有效地提高学生的预习效果。

3. 理论学习: 学生可巩固理论基础, 提升对实验的理性认识。

4. 仪器维护维修: 在传统的实验教学中, 教师在上课前已对实验设备进行调试, 在课堂上很少遇到出现故障的情况, 学生一般没有机会拆卸实验仪器, 参与处理仪器故障。而在虚拟仿真实验室, 学生可360全方位认识仪器的构造, 对仪器使用过程中可能出现的问题“心中有数”。

以高效液相色谱为例, 三维虚拟仿真软件包括仪器结构展示和用途介绍, 原理讲解, 流动相及样品预处理, 工作站的进入及系统的开启, 进样准备, 分析样品, 仪器和软件操作, 数据处理, 仪器后处理等板块, 还具有操作步骤提示, 工作条件选择, 错误扣分, 实时计时及出图等功能。如果出现柱子堵塞、出峰重叠、拖尾等异常现象, 可通过优化液相色谱仪的工作条件以达到理想的实验结果。通过在虚拟仿真实验室动手搭建、连接、调节和使用虚拟实验仪器操作设备, 学生在真实仪器上操作更规范及熟练, 同时也降低了仪器设备维护成本。

5. 虚拟仿真实验教学项目: 为适应经济社会快速发展对应用化学专业人才培养的新要求, 我们在应用化学专业建立了两个虚拟仿真实验教学项目, 离子型稀土钇提取分离和应用和太阳能催化制氢材料制备实验。通过这两个教学项目的建立和实施, 积极推动了我校探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式。

以网络为基础的三维虚拟仿真实验室, 学生可进行多次操作, 反复练习, 不用考虑仪器药品成本及安全性等, 也不受时间、空间和人员的限制。但是, 学生在三维虚拟仿真实验室无法获得实际的动手能力, 所以3D虚拟仿真实验操作练习不能取代真实的实验动手操作, 因此只能作为实验教学的补充和辅助手段。