化学实验室的数字化研究

论文摘要

本文主要是围绕数字化、绿色化学实验室展开的,重点论述了实验室管理系统的建立。讨论了建立数字化化学实验室的软硬件条件,分析我院化学实验室的现状,建立良好的管理系统,把系统外的数据进行采集并传入计算机中,作为管理决策的依据。本文在前人研究的基础和我院化学实验室的教学以及实验的现状出发,着重论述数字化化学实验室的管理、实验、教学中需要改进的地方,进而对现代化学实验室的建设有所参考价值。化学实验室管理系统的体系结构,对设计中的关键技术进行了探讨。本文主要论述了以下几方面的内容：化学实验及教学的现状；数字化实验室管理系统的建立；建立数字化化学实验室的局域网技术；建立实验数据库技术；计算机辅助实验及教学与传统实验及教学的比较,并整合计算机辅助实验及教学于管理系统中。实验室管理系统主要论述了我院现情况下的实验室管理需求的分析、体系结构、功能要求、逻辑结构、实验室计算机环境建立等。开展实验方面主要论述了实验药品的管理、手持仪器的使用、对适合我院现阶段实际情况增开的化学实验。实验教学主要论述了使用实验教学软件Chemlab来做实验,通过该软件,使在传统实验条件下的一些危险实验可以轻松地在计算机上开展,减少了实验成本、增加了学生对危险的的认识和想象、减小实验的危险性。通过该软件的教学后,可根据实际情况开展一些危险系数不大的实验,增加学生对危险实验的认识。另外,本文还讨论了实验数据库中所用的相关技术问题,对于开展类似的实验数据库研究提供了探讨的基础。化学物质纷繁复杂,据统计,目前收录的化学物质有2400多万种。化学实验的管理是一个庞大的工程,分类化学物质、建立化学物质基本数据库,建立局域网,使化学实验中的各个实验室能实现数据共享,采集数据并传入计算机,运用计算机辅助手段实现了绿色化学实验,并演示危险化学实验,使在传统实验中无法完成的实验有了演示的基础条件,开放的教学环境,学生与教师都能获得更多的信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究情况和面临的挑战
• 1.2.1 我院实验室的现状
• 1.2.2 国内外研究现状和水平
• 1.2.3 面临的挑战
• 1.3 本文主要解决的问题
• 1.4 研究的目的、方法和工作
• 第二章 数字化化学实验室
• 2.1 数字化化学实验室的建设概述
• 2.1.1 数字化化学实验室管理系统
• （1） 数字化化学实验室对实验过程的影响
• （2） 数字化化学实验室对化学实验教学产生的影响
• （3） 数字化化学实验室对学生的影响
• 2.1.2 数字化化学实验室的教学
• 2.1.3 数字化化学实验室的实验演示
• 2.1.4 数据库访问的几个关键技术
• 2.2 硬件环境的建设
• 2.3 软件环境的建设
• 第三章 数字化化学实验室的管理
• 3.1 数字化化学实验室管理系统的需求和分析
• 3.1.1 化学实验室的现状分析
• 3.1.2 数字化化学实验室的业务需求与分析
• （1） 对学生实验及实验过程进行分析
• （2） 现行管理体系对化学实验室评估体系的不足
• 3.2 数字化化学实验室自动化管理系统概述
• 3.3 建立网络环境下化学实验室自动化管理系统的特点与功能
• 3.4 数字化化学实验室管理系统信息处理流程
• 3.5 体系结构
• 3.5.1 功能分析
• 3.6 数据逻辑结构设计
• 3.7 数据库访问的几个关键技术
• 3.8 数字化化学实验室管理系统的应用
• 3.8.1 数字化化学实验室管理系统访问情况略图
• 3.8.2 数字化化学实验室管理系统的应用
• 第四章 数字化化学实验室的教学
• 4.1 传统实验教学的现状
• 4.2 数字化化学实验室教学的体系结构
• 4.2.1 功能分析
• 4.3 传统实验中的微型实验
• 4.4 计算机辅助教学的优势
• 4.5 计算机辅助教学课件选题的范围
• 4.6 计算机在数字化化学实验室教学中的应用
• 4.6.1 物质结构模拟
• 4.6.2 化学原理演示
• 4.6.3 化学实验模拟
• 4.6.4 化学工业的原理和生产过程演示
• 4.6.5 反应原理模拟
• 4.6.6 实验数据采集应用
• 4.7 计算机在数字化化学实验室教学中的作用
• （1） 利用Internet免费阅览和下载化学期刊
• （2） 利用虚拟图书馆查阅各种化学文献
• 4.8 教师教法的转变
• 第五章 数字化实验室的实验
• 5.1 目前实验中的不足
• 5.2 演示实验教学模式如下
• 5.3 数字化实验室实验的体系结构
• 5.3.1 功能分析
• 5.4 演示实验的作用
• 5.5 数字化化学实验室的实验演示
• 5.5.1 使用方法
• 5.5.2 其他软件介绍
• 第六章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 对今后我院实验室的建设有以下建议
• 6.2.1 对专业实验室进行重组
• 6.2.2 根据学科发展的需求,建设研究型实验室
• 6.2.3 变验证性实验为设计性、综合性、开放性实验
• 6.2.4 加强实验室建设和管理
• 6.2.5 降低药品浓度,提高实验效果,减少环境污染
• 6.2.6 对产生的有害物质进行预处理
• 6.2.7 实验操作规范化,妥善处理化学实验的废弃物
• 6.2.8 建议多开以下的实验
• 6.3 学生探究能力的培养
• 6.4 数字化化学实验室培养学生探究能力的途径
• 6.4.1 在化学课堂上培养
• 6.4.2 在化学研究性学习中培养
• 6.5 有待解决的问题
• 致谢词
• 参考文献