1 引言
《无机及分析化学》是高校环境、材料、生物等专业开设的第一门专业基础课，该课程既与中学化学内容密切相关，又是后续有机化学，物理化学、生物化学等专业课的基础，起着承前启后的重要作用。该课程知识点多而杂、课时少，学生基础差别大以及大一学生学习任务重等现实条件，这些都为该课程的教授提出了挑战[1]。目前，《无机及分析化学》课程主要是采用传统的讲授式教学，不能提高学生的参与度和学习兴趣，使得学生应用能力和创新能力较差，这种教学方法已不能满足我国现阶段对人才培养的需要。因此，结合课程实际进行教学改革显得尤为必要。
随着“互联网+教育”时代的到来，虚拟仿真教学应运而生。虚拟仿真技术是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统, 它综合利用了仿真技术、计算机图形学、三维建模技术、多媒体技术、人工智能技术和计算机网络技术等为基础，结合专业理论知识，构建高度模拟的虚拟环境和实验系统，并以视频、游戏等形式呈现在计算机软件中[2-3]。其具有可视化，直观，沉浸感强的独特优点，又能够实现一些由于时间、空间、成本、安全等因素无法开展的实践内容，因此，虚拟仿真作为辅助教学的新手段，能够极大地提高学生的主动性，使教学质量和效率得到显著提高，在教学改革中有着广阔的应用前景，
2 “无机及分析化学” 教学现状及存在的问题
2.1 教学理念传统
传统的《无机及分析化学》教学往往是教师一个人在讲授，学生完全对知识的学习处于被动接受的状态，在这样的教学氛围里，教师讲得累、写得累，学生听得累、记得累。这种传统的单一教学模式使学生对教师所讲授的知识内容缺乏直观的认识，不利于培养学生创新思维和学以致用的能力，不能满足当今社会对复合型、创新型人才的需求。
2.2 实践教学受到局限
无机及分析化学是以实验为基础的学科，在学校进行实验教学时，实验的项目受到局限，多数实验是仅仅验证前人的实验结果和流程。学生都是按照教师给的实验方案进行操作，没有融入自己的观点想法，创新能力得不到培养和锻炼。除了学校的教学条件受到限制以外，学生的外出实习条件也受到限制，在特定的学期，高校都会安排实习周，带领学生到相关企业单位进行实习，但是对于一些化工企业来说，由于存在一些安全隐患导致现场实习不能深入，只能是为蜻蜓点水有形无实，与预期的教学效果相差甚远。
2.3 缺乏丰富的教学资源
教师的计算机水平参差不齐,制作的课件往往不能准确表达教师的意图。由于制作优良的多媒体课件不仅需要制作者具有较高的专业知识水平和较高的计算机软件应用水平,而且还需耗费很多的时间和精力,因此很多生物化学教学课件的质量不高,甚至有的是单纯将讲稿变为电子版进行演示,这使得多媒体教学的优势难以真正发挥。
3. 虚拟仿真在“无机及分析化学”教学中的应用
虚拟仿真应用于教育是教育技术发展的一个飞跃,它营造了“自主学习”的环境,的新型学习方式代替了传统的“以教促学”的学习方式。为最大化发挥虚拟仿真技术在教学应用中的优势，进一步提高教学质量和教学效果，各高校都在尝试进行各种各样的教学改革。
3.1 教学内容立体化
借助于虚拟仿真技术建立三维动画模型将《无机及分析化学》中抽象的化学概念、复杂的平衡原理具象化，分子结构的空间化让学生对所学的知识有直观的概念和印象。例如，在价层电子互斥理论的学习中，可直观的看到 3D 分子的构建过程和分子的具体形状; 能够准确的看到不同原子数，键数和电子对的分子立体构型; 通过往中心原子上添加单键，双键，叄键和孤对电子，可以清晰的看到分子构型的变化。依靠虚拟仿真技术的三维建模，可以将原本抽象化的空间微观结构在宏观层面呈现出来，满足不同理解能力的学生的需求，更能激发学生的学习兴趣，改善教学效果。
3.2 教学模式多元化
近些年多种新型的教学模式兴起，但难以全面普及，其根本原因还是受限于硬件设备和教学空间。然而，虚拟仿真教学不受时间、空间、地域、学科类别等的限制，是一种普适性的教学手段[4]。《无机及分析化学》课程中所涉及的实验往往面临开展成本高，耗时长，实验条件危险等困难。学生借助虚拟仿真软件可无浪费、无污染、无危险的无限次模拟训练，还可以利用智能交互设备，把学生的视觉、听觉、触觉等与真实环境隔离。这对学生集中注意力、全身心投入学习有很大帮助。尤其是，在新冠疫情防控期间，通过虚拟仿真进行的线上实习极大弥补了学生无法出校实习的教学环节缺失，有效保障了学生工程能力的培养。
3.3 教学手段普适化
虚拟仿真技术具有极强的兼容性，多数通用型应用软件均具有虚拟仿真功能，适用于教学设计、课堂教学、测评考核等全过程。所有可以实物形式开展的教学内容，理论上虚拟仿真技术都能够呈现、深化和拓展。《无机及分析化学》的教学可借助虚拟仿真技术实现个性化教学、标准化演示、智能化考核及缩短实际操作时间等问题。利用虚拟仿真技术辅助教学，还可以节省大量的时间为学生开设综合性、设计性及探究性等实验，有助于学生专业素养的培养和提升。
3.4 合理开发利用虚拟仿真教学资源
优质虚拟仿真课程的建设不局限于专业课的教师，还需配置专业的网络技术人员和软件制作公司的技术人员。《无机及分析化学》的教学资源以教学对象为导向，筛选提炼教学内容，注重与社会需求和专业特色相结合，突出专业特性，从专业基础到学科前沿，从学习兴趣到自主虚拟设计，由浅入深，逐步完成对学生思维模式的培养。同时，教师须更新教学观念和模式，以虚拟仿真技术为辅助工具，倡导综合利用虚拟仿真资源，借助其不受时间和空间限制的优点，强化拓展专业知识的同时，注重学生专业思维模式的引导和培养，加强学生创新性思维实现能力的培养。
4.结语
在我国教育事业不断发展的今天，《无机及分析化学》课堂教学引入虚拟仿真技术是教学改革的需要，也是适应当今信息技术发展的要求。该学科知识点抽象且繁杂，这就要求教师对课堂进行合理设计，使课堂教学既有理论深度，又兼具趣味性。虚拟仿真技术还能够将实验压缩进课堂，动态呈现微观机理，在丰富课堂教学形式的同时强化实验与理论之间的联系，在激发学习兴趣的同时提升学生知识理解程度。虚拟仿真教学模式的引入不仅能够显著提高教师教学的效率和学生学习的动力，而且为理论教学提供了强有力的支持。随着虚拟仿真教学的进一步推广和普及，虚拟与现实相结合的新型教学体系,今后一定能更好地为培养更多合格的复合型人才与创新型专业技术人才。
参考文献：
[1]王婕. 无机及分析化学课程教学改革的探索与实践[J].广东化工2021 3(48) :216-217
[2]刘春英.虚拟实验在生物化学实验教学中的应用[J].科技视界, 2015(35):163
[3]张琳, 李朝辉. 虚拟仿真在无机元素化学教学中的应用[J].课程教育研究，2020（8）164-165
[4]张连明 聂瑾芳 李建平 阮贵华。虚拟仿真资源在化学专业教学中的综合应用探索[J].学科探索，2020（31）11:64-66
［作者简介］李士伟（1987—），男，山东聊城人，副教授，济南大学水利与环境学院教师，主要从事土壤污染修复研究；常明慧（1987—），女，山东济南人，硕士，济南大学水利与环境学院教师（通信作者），主要从事实验室安全管理研究。