植株全量养分的联合测定虚拟仿真实验

植株全量养分的联合测定虚拟仿真实验

实验要求

在满足农业资源与环境专业及其他相关专业学生的需求基础上,将该项目向自治区内其他高校和相关研究所推荐和推广,让使用者在开放实验状态下完成整个实验流程;而且,通过对虚拟过程与结果的全面跟踪,进行实时的监控与辅导,借助大数据、人机交互、人工智能、虚拟现实等网络化、数字化技术手段,进一步优化实验步骤,改进虚拟仿真项目,完善共享学习功能,增强学生的自主设计能力和创新实践能力。

教学成果

根据学科发展和课程建设,持续拓展实验内容、继续扩充、建设多种模块,满足教师和学生对于创新型实验的设计需求。

加快移动端版本、云数据库的建设与开放,建立开放式虚拟仿真管理平台,增强平台对优质资源的共享能力和稳定性,满足更多的用户并发访问。

实验背景

信息技术与教学深度融合是高等教育重要的发展机遇,也是“十四五”规划的战略任务之一。作为一种新的教育生产力,虚拟仿真主要依托多媒体、人机交互、网络通信等技术构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,具有沉浸式、逼真性等特征,能够以虚补实、快速响应实验教学的需求。

对于《土壤农化分析》实验中植物全量养分测定的实验包含样品消煮及全量氮、磷、钾指标的测定,涉及的原理复杂,方法步骤繁多,操作起来难度系数较大,很容易因为中间环节的失误造成实验失败。此外过程中使用的药品种类较多,特别是在消煮过程中,要用到腐蚀性、氧化性极强的试剂并配合近400℃的高度才能完成,对操作环境和操作者的规范、安全要求极高,稍有不慎就会导致学生烧伤烫伤,危险系数高,对于初次接触实验的学生来说,在没有预做的条件下直接操作存在较大安全隐患。虚拟仿真实验的介入可一定程度上规避风险,进入网络平台,在模块内进行预做,允许学生“失误”,模拟真实场景的实验操作可增加学生实验前的自主探索,提升学生对整个实验的理解与掌握,从而使第二个过程的线下教学实验更顺利的开展。

设计原则

任务驱动式:本课教学拟以任务驱动式为主,在设置关卡的基础上,引导学生循序渐进的对每一个板块进行练习,并且在评测合格之后才能开启下一模板的练习。让学生能良好的掌握各个板块设立的教学目标。

互动式:通过系统提示和讲解,帮助学生能够尽快熟悉内容。让学生在整个操作中身临其境自己动手互动模拟。

实验目标

1.建设以满足土壤全量养分测定全过程为目标的虚拟仿真实验平台。

2.建立系统的植株全量氮、磷、钾测定的虚拟仿真实施模式,包括学生练习、考核模块。模拟引出全量养分测定所涉及的原理、方法、设备、试剂以及操作步骤等,打破时间、空间限制,给学生提供重复仿真实践机会,提高学生实践能力。

3.形成一套可复制、推广的、面向新农科建设的土壤农化分析课程建设思路和方法。

4.提高学生安全意识,软件带有安全操作模块,了解实验室应急处理方案,掌握处理流程。 


成绩评定

 利用实验操作步骤评分评价学生对实验各个环节的掌握情况;利用思考题检测学生对实验原理和操作注意事项的掌握情况;利用学习记录跟踪学生的操作过程,评价学生对各项实验技术掌握的熟练程度。