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《陕西师范大学》 2014年
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物理化学实验仿真软件的研究与开发

史佳妮  
【摘要】:物理化学实验在大学基础化学实验中起着至关重要的作用,主要培养学生的实验能力、对新知识的探究能力、逻辑思维能力以及创新能力。物理化学实验贯穿于整个化学实验,其中含有许多经典的实验,对学生在物理化学学习方面起到了很大的帮助。物理化学实验是一门综合性很高的实验课程,其背后逻辑严密、方法多样并紧随时代技术不断进步,所以给学生提供了更多的思维和想象空间,对培养化学专业学生的创新思维具有不可或缺的作用,但在实践过程中经常会出现问题:一、实验过程中药品的大量消耗,致使成本升高;二、有些实验存在安全问题而不能完成;三、实验重复性差以及数据误差大。解决这方面的问题,采用了将传统的操作改进为装置,大大提高了数据的采集时间,以及数据的可靠性。 但是,仪器的使用又导致了这几个问题:一、仪器台件数偏少,不能保证每个学生能够掌握所有实验细节;二、绝大多数物理化学实验均涉及到仪器的使用和操作给学生的预习和复习带来了较大的困难;三、传统实验教学方法难于突出培养创新型人才的目的。 鉴于以上问题,本工作主要是在熟练掌握实验操作的基础上,通过CorelDRAW绘图软件,将实验所需仪器以图片的形式导入到LabVIEW软件的界面上,即LabVIEW的前面板,形成了整个实验操作的矢量图,将部分矢量图转化为LabVIEW控件,然后编写LabVIEW后面板的程序框图,用它控制这些控件,使实验仪器中的部件都能连贯的操作。利用LabVIEW软件提供的条件,对实验中的数据,可以通过程序框图的编写将数据处理图形展现在前面板上。要使整个实验进行整体化,还需要在LabVIEW前面板的选项卡上添加实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果及数据处理和注意事项。学生在真实操作中出现操作错误,会导致的实验结果不准确或者产生较大误差,实验仿真中通过编写程序报警或者信息提示来提示学生正确操作。 本工作针对大学物理化学实验,开发出一系列物理化学实验仿真软件,通过实验步骤将实验在实际和仿真情况下进行操作,对比实验,发现实际实验操作复杂,容易出现操作错误,得到数据误差大。仿真实验操作界面清晰,实验原理和仪器结构一目了然,用户只要有计算机就能随时随地的做虚拟仿真实验,LabVIEW软件具有良好的交互性,比传统的实验更灵活、更丰富。虽然目前虚拟实验仿真还不能完全代替传统实验,但在培养学生创新思维能力方面有着重要的作用,是一种提高学生兴趣的有效教学手段。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O6-39

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