液體推進劑結構解析的智慧型互動式虛擬仿真研究型實驗是西北工業大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：液體推進劑結構解析的智慧型互動式虛擬仿真研究型實驗
- 建設院校： 西北工業大學
- 課程負責人： 胡小玲
- 授課教師：蘇克和、尹德忠、耿旺昌、管萍
課程簡介,課程目標,
課程簡介
通過液體推進劑分子結構解析的智慧型互動式虛擬仿真實驗教學,使學生在有安全保障的前提下,全面地學習和理解含能物質微觀結構分析的理論和現代分析表征方法。本仿真實驗運用虛擬仿真資料庫和視頻技術,學習物質的色譜分離和分子結構的光譜解析全過程,包括色譜分離及質譜分析、紅外光譜分析、紫外光譜分析和核磁共振譜分析。這種智慧型互動式的虛擬仿真，形象展示了分子結構解析的微觀過程,真實再現了儀器分析的全過程。
課程目標
目的1:消除高能易爆、毒性推進劑分析檢測實驗過程中的安全隱患和風險推進劑是一類在燃燒時能迅速 產生大量高溫氣體的化學物質，用於推送彈丸、運載火箭或飛彈等發射體。-些常用液體推進劑，如肼、甲基肼和偏二甲肼，本身屬於含能材料，易燃易爆，而且對動物還具有致癌作用，被列入《劇毒物品目錄》。推進劑的這一特點決定 了在其使用和實驗環節中存在較高的危險性和安全隱患。西北工業大學是是我國唯一-所以同時發展航空 、航天、航海人才培養和科學研究為特色的多科性、研究型、開放式大學，在科學研究、工程試驗、學生實驗等環節常常使用推進劑。儀器分析實驗課程中，學生需要搬運、取樣、稱量、研磨甚至加熱推進劑，實驗過程中存在重大的安全隱患和較高的健康風險。虛擬仿真實驗是解決這一-問題的最好方法。 通過虛擬仿真教學，學生在計算機 上模擬使用現代分析儀器進行推進劑的分離檢測及分子結構解析，可達到與實際實驗相近的教學效果。
目的2:克服大型儀器價格昂貴、運行成本高而導致實驗無法開設等問題。本仿真實驗中涉及的主要儀器，如色譜_質譜聯用儀、核磁共振譜儀、紅外光譜儀等均是重要的分析儀器，但每台儀器價格高達數十萬至200-300萬元，且所用儀器耗材(高純載氣、液氦等)以及儀器維護費用高，大多數高校的本科實驗教學沒有條件開展真實的實驗，或因儀器台套數少，每台儀器面對的人數太多，學生操作訓練機會少，甚至沒有機會動手操作，使之成了演示實驗，難以獲得應有的學習和訓練。對於高成本的、目前尚不能用於大面積開設教學實驗的大型儀器設備，構建虛擬仿真教學環境，是一條切實可行的路徑。學生通過實驗流程設計，藉助人機互動，完成實驗過程的各個環節，包括樣品前處理、儀器參數的設定、測試過程的操作、數據的分析與處理等，達到完成整套目標物質分析測試的教學目的。
目的3:直觀展示儀器的分析檢測理論和原理，突破課堂教學的理論抽象、原理難懂等教學難點現代化的儀器分析測試技術，包括各種能譜、波譜(光譜)及色譜等分析方法，是先進的物質結構分析測試技術，其基本原理涉及微粒的運動規律。由於它們所研究的對象為微觀世界，儀器又高度集成化、自動化封裝，其理論基礎和微觀過程難以用傳統的課堂講解來展示。為了使基本原理得到順利理解，並幫助學生完整和深入地了解分析方法的基本原理，多媒體仿真實驗的研發和開設，即可把抽象變為直觀，把微觀變為巨觀，突破傳統教學中長期存在的教學難題。
目的4:給學生提供互動式操作訓練，加深對原理、方法、操作過程的認識,服務理論教學本實驗提供互動式智慧型實驗平台，使學生能動性地學習基本實驗技能和各種相關儀器的使用方法。學生在實驗中學習正確的取樣、制樣、進樣的同時，通過設定並可改變各種技術參數，通過反覆操作，可增強對原理、方法和操作的認識，並引導學生思考技術參數影響檢測質量和有關結果等問題，提升創新和綜合實驗能力。藉助仿真軟體建立的龐大的測試資料庫，可開展研究型教學，培養學生的科學探索和創新能力。解決高等院校化學教學中，因光譜及色譜分析儀器價格昂貴，而長期難以涉足的有關物質結構解析的教學難題。
目的5:通過完整的分子結構解析案例，增學生綜合性運用所學知識解決實際科學和技術問題的能力。在通常儀器分析實驗中，- 般只分別開設單-分析儀器的實驗項目，不同分析方法的學習之間缺乏關聯性。這不僅不利於學生完整掌握現代儀器分析的知識體系，而且不利於培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。
本實驗從典型液體推進劑分析測試的實際問題出發，運用仿真技術、資料庫技術和多媒體技術，通過多種光譜和色譜技術的綜合套用，學習分子結構解析的完整流程，培養學生綜合運用所學知識解決綜合性實際科學和技術問題的能力，有利於促進創新型人才的培養。
