分析化学计算机辅助教学软件的开发

罗彬
四川省环境监测中心站

文章摘要:本文系统地阐述发开发分析化学计算机辅助教学软件的目的及开发全过程，并建立了分析化学中相关的数学模型。用ＴｕｒｂｏＣ２．０开发的分析化学计算机辅助的教学软件能够成功地运用到分析化学教学中，以弥补课堂教学的不足，这对于分析化学的教学改革是具有重要意义，同时也可供科研单位和技术人员参考。
文章主题:分析化学 计算机 教学软件 数学模型 教学改革

文章内容：分析化学计算机辅助教学软件的开发环成610041一(四川省环境监测中心站成都)【擒耍】本文系统地阐述了开发分析化学计算机辅助教学软件的目的及开发全过程,并建立了分析化学中相关的数学模型甩2.0开发的分析化学计算机辅助教学软件柏够成功地运甩到分析化学教学中,以弥补课堂教学的不足.这对于分析化学的教学改革具有重要意义.同时也可供科研单位[关曩词】分析化学计算机辅助教学软件教学模型2.0,教学改革(,,∞,0041)ⅲ:嘲出—唧山口:蛐蛐.'啦如【.州一.0蝴,'虾㈣枷.帕髓-】剐叮:(田0)_盯鞴啦().日曲】.'2.0..岫耻.一,前言传统教育主要是以"传授知识"为指导思想的"三中心"论(即教师中心,课堂中心和书本中心)的学校教育,它是工业社会的产物….这种教学模式一般是由教师根据需要确定教学目标,然后通过教学媒体将信息传递给学生,而学生产生的反应信息再通过教学媒体反馈给教师.这种教学模式随着信息社会的到来,它的不适应性愈来愈显现出来.首先表现在学校教学模式的局限性上;其次,信息传输的方式较为单一从学习心理学的角度出发,这种班级式的集体传输方式不利于激发学生的学习兴趣和积极性,难以提高学生的学习效率,而且反馈信息所需的周期较长,速度太慢,不利于教学质量的提高.-183-为了适应信息社会的要求,随着现代科学技术的发展,持别是计算机技术的迅猛发展,在教育领域引起了各种教育技术的革新,而价廉物美的微型计算机的普及则为程序教学提供了物质基础和发展可能.从而形成了教育领域的第四次革命一即计算机辅助教育(,简称∞).而计算机辅助教学(,简称)是其中的一个重要分支,它是以程序教学理论为基础,以微型计算机及教学软件为手段的一种新颖的教学方式.这种教学方式作为课堂教学必要的补充,能够弥补传统教学方式的不足,以求达到改善教学效果,提高教学质量,减轻教师和学生负担的目的引.早在七十年代末期,国外就有关于介绍分析化学计算机辅助教学的文章出现,如德国的匹兹堡大学,法国的巴黎大学等,但没有以软件方式在市面上流通(.随着国内计算机的逐步普及,各种计算机辅助教学软件应运而生,如清华大学的化工原理实验[系统【6],厦门大学的快速傅里叶变换软件[7】等,根据所查阅的大量文献资料来看,目前国内尚无分析化学计算机辅助教学软件的介绍.为了适应分析化学的教学改革方向,经过摸索,开发出这套分析化学计算机辅助教学软件.二,辅助教学程序设计思想(一)计算机语言的选择为了能够体现出的特点,如人机界面良好,操作简便等特点,我们在计算机语言上选择了语言,并用2.0开发了整套软件.语言是目前世界上颇为流行的一种计算机语言,具有语言简洁,紧凑,使用方便,灵活,程序设计自由度大,可移植性(与汇编语言相比)好,生成代码效率高,与系统十分接近,并能在下直接运行等优点【4].2.0是在系列微机上实现的一个高效,优化的编译程序.它以其小巧,方便,快速,高效的集成开发环境()及丰富的图形功能赢得了广大计算机用户的喜爱.它完全能够满足开发分析化学[软件的需要.(二)软件界面设计思想【卜【8】…】-184-所有成功的软件都具有"人机界面良好"这样一个共同的特点.分析化学软件也具备这个特点.整个软件以菜单方式体现,操作者只需使用方向键移动光条,回车键确认选择,键返回,..一退回主菜单就能方便地进行辅助教学.在中文平台下键入文件名,调出软件封面.为体现出封面层次感强的特点,我们采用了建立24点阵汉字库的方法,并对英文字母及汉字作放大处理.所制作的封面结构匀称,层次分明,颜色鲜艳.敲任意键后,清屏并弹出主菜单:分"系统说明","学习与讨论","成绩显示","退出教学"四项.选择第一项"系统说明",将清屏显示开发该软件的目的,及该教学系统所包含的辅助教学内容.选择第二项"学习与讨论",将清屏显示第二级中文下拉式菜单,共有"第一章"至"第八章"一共八项菜单,每项菜单分别包括"原理介绍","例题详解","自测练习"这三项子菜单.在"第一章"至"第八章"菜单下分别选择三项子菜单将会分别执行选择章节的"原理介绍","例题详解","自测练习"这三个子程序.整个下拉式中文菜单制作精美.选择第三项"成绩排名"将执行成绩管理程序,并显示使用该机分析化学软件所有学生的总成绩及每一章节的得分,并以成绩高低排名显示.通过该栏,学生可了解到自己对分析化学知识的掌握程度,教师可全面掌握学生的学习动态,有针对性地对教学计划作出适当调整.选择第四项"退出教学"将会退出教学系统,返回到操作系统下,完成本次学习过程.整个软件符合结构化设计要求,采用"自顶向下""逐步细化"的设计思路.软件结构框图如图1.(三)辅助教学内容12卜【18】整个辅助教学内容以高教出版社出版,武汉大学主编的'分析化学)和&;分析化学实验)为蓝本,并参考了其它分析化学教材及习题集,特别注重了与'无?185?机化学&;和《有机化学)的联接.整个教学内容包括八个章节,从基础理论到一般应用,知识覆盖面较广.在中文平台下键入文件名匿二圈0匿囫匡+囹…一团--图软件的结构框图三,分析化学中的数学模型在"连续变化光度法"教学中,需要从一组测得的数据中2……02……_皿求得函数=()的近似表达式,以精确地反映吸光度随溶液中占总浓度的百分数的变化趋势,能通过这个函数求得对应于坐标的值.我们采用最小二乘法拟合数据的方法,所拟合的函数为低次多项式,它的次数远小于,使得它能最优地逼近原始数据[19][20】.最小二乘法是在保证精确度下,从而误差分布呈正态分布的许多实验数据中求得最优概率值的方法,它能反映出给定函数的一般趋势,可以不受实验?186-随机误差的影响而出现局部波动,其判定标准为各数据的残差平方和达到最小[..=妻(()一]通常称上式为最小二乘法原则,通过最小二乘法原则找到最小二乘法的正规线性代数方程组.并通过高斯消去法来求解该方程组.高斯消去法是求解线性代数方程组的直接法中最常用的一种方法,也是最有效的方法之一.其基本思想是逐次消去一个未知数的办法,把原来的方程组