附件 3

2018 年度国家虚拟仿真实验教学项目申报表

学 校 名 称 河西学院实 验 教 学 项 目 名 称 液相色谱质谱联用法测定水样

氟化物含量虚拟仿真实验项目所 属 课 程 名 称 中级化学实验 III所 属 专 业 代 码 070301

实验教学项目负责人姓名 王永生实验教学项目负责人电话 13993643865

有 效 链 接 网 址 http://202.201.106.68/xnfz

教育部高等教育司 制二〇一八年七月

填写说明和要求 1.以 Word 文档格式，如实填写各项。

2.表格文本中的中外文名词第一次出现时，要写清全称和缩写，再次出现时可以使用缩写。 3.所属专业代码，依据《普通高等学校本科专业目录（2012 年）》填写 6 位代码。 4.涉密内容不填写，有可能涉密和不宜大范围公开的内容，请特别说明。 5.表格各栏目可根据内容进行调整。

1.实验教学项目教学服务团队情况

1-1 实验教学项目负责人情况

姓名 王永生 性别 男 出生年月 1970.02

学历 研究生 学位 硕士 电话 09368282566

专业技术职务

教授 行政职务

院长 手机 13993643865

院系 河西学院化学化工学院 电子邮箱 wys@hxu.edu.cn

地址 甘肃省张掖市甘州区北环路 846 号 邮编 734000

教学研究情况：主持的教学研究课题（含课题名称、来源、年限，不超过 5项）；作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文（含题目、刊物名称、时间，不超过 10 项）；获得的教学表彰/奖励（不超过 5项）。主持的教学研究课题：河西学院专业建设“五个一工程”项目：化学，河西学院，2015.09—2017.07。教育部产学合作协同育人项目：新工科背景下化工青年骨干教师师资培训，教育部高教司，2018.07-2019.07。获得的教学表彰/奖励：化学实验自主学习体系与信息化管理平台的构建和应用，甘肃省教学成果二等奖，2014。现代仪器分析虚拟实验网络学习平台，甘肃省教学成果教育厅级奖，2015。应用型本科化学 333 实验体系构建与实践，甘肃省教学成果教育厅级奖，2016。学术研究情况：近五年来承担的学术研究课题（含课题名称、来源、年限、本人所起作用，不超过 5 项）；在国内外公开发行刊物上发表的学术论文（含题目、刊物名称、署名次序与时间，不超不超过 5 项）；获得的学术研究表彰/奖励（含奖项名称、授予单位、署名次序、时间，不超过 5 项）。承担的学术研究课题：农产品中农药多残留检测方法研究，甘肃省教育厅研究生导师项目，2013，主持。凹凸棒石结构演化及功能纳米复合材料研究，甘肃省基础研究创新群体项目，2017，主持。发表的学术论文：凹凸棒粘土对水中亚甲蓝的吸附性能，环境工程学报，1-5，2013。学术研究表彰/奖励：缓释/吸附/环境敏感型功能聚合物材料的制备及应用研究，甘肃省高校科技进步三等奖，3-5,2013。1-2 实验教学项目教学服务团队情况

序号

姓名 所在单位 专业技术职 行政职务 承担任务 备注

务1 任雪峰 河西学院 副教授 实验中心

主任 项目设计 在线教学服务

2 徐新建 河西学院 教 授 教务处副处长

网络平台开发 技术支持

3 宋 海 河西学院 高级实验师 重点实验室办公室主任

Visual Studio软件开发 技术支

持4 岳国仁 河西学院 教 授 学位办主任 实验教学 在线教

学服务5 金淑萍 河西学院 教 授 副院长 实验教学 在线教

学服务6 王俊科 河西学院 教 授 副院长 实验教学 在线教

学服务7 石彦龙 河西学院 副教授 教研室主任 仿真教学 在线教

学服务8 齐亚娥 河西学院 副教授 仿真教学 在线教

学服务9 韩玉琦 河西学院 高级实验师 实验教学 在线教

学服务10 卫阳飞 河西学院 讲师 仿真教学 在线教

学服务11 刘彩云 河西学院 讲师 仿真教学 在线教

学服务

12 李 艳张掖美洁环境保护技术有限责任公

司

总经理 项目设计辅助

在线教学服务

13 席家军 甘肃沁园环 总经理 项目设计辅 在线教学服务

保科技有限公司 助

14 杜庆亮 北京东方仿真软件技术

有限公司工程师 项目经理 网络管理平台

升级技术支

持15 李代华 北京东方仿

真软件技术有限公司

工程师 开发经理 Visual Studio软件升级

技术支持

项目团队总人数：15（人）高校人员数量：11（人）企业人员数量：4（人）

2.实验教学项目描述2-1 名称（填写项目名称）

液相色谱质谱联用法测定水样全氟化物含量虚拟仿真实验项目2-2 实验目的（根据专业方向等具体要求填写）

本项目从实践教学的角度出发，以学员操作为主体，教师指导为辅助，将大型分析仪器与仿真软件相结合，采用虚拟现实技术、动态过程仿真技术等先进技术形式，培养学生的安全意识，树立正确的实验安全观，开拓学生的专业视野，满足新时期理工科教育对人才培养的要求。

通过本项目的教学，预计达成以下实验目的：（1）熟悉大型 ESI-Q-TOF操作方法，学习并掌握液相色谱色谱、质谱

法的原理及其应用掌握分析实验室安全操作规范；（2）通过实验加深对分析方法的原理及其他有关理论的理解，并能灵活

运用所学理论知识指导实验操作，掌握现代大型仪器的基本操作方法；（3）学习液质联用仪测定水样中氟化合物的方法；（4）学习液质联用仪数据处理软件的使用。

2-3 实验原理或对应知识点（根据项目内容填写）全氟化合物是人为活动产生的化学物质，广泛应用于大量的工业和国内

生产。其中研究最多的是全氟烷基羧酸以及全氟烷基磺酸。这些广泛存在的持久的环境污染物的来源主要是污水处理厂，城市水体，工业排放，燃煤和垃圾填埋。由于碳和氟的结合，全氟化合物更加稳定并且难以代谢和降解。一些报告阐明了这些化合物的联合作用对哺乳类动物的健康会产生不利影响。因此，对全氟化合物的生产和使用的限制已经受到全球的关注。

（1）液相色谱质谱联用仪：色谱可作为质谱的样品导入装置，并对样品进行初步分离纯化，因此色

谱/质谱联用技术可对复杂体系进行分离分析。因为色谱可得到化合物的保留时间，质谱可给出化合物的分子量和结构信息，故对复杂体系或混合物中化合物的鉴别和测定非常有效。气相色谱／质谱联用和液相色谱／质谱联用等已经广泛用于环境分析。

液相色谱/质谱联用，主要用于测定 GC/MS 不能分析，或热稳定性差，强极性和高分子量的物质，如生物样品（药物与其代谢产物）和生物大分子（肽、蛋白、核酸和多糖）。简单的说，就是利用 HPLC 的分离技术，将混合的东西分离成单一的物

质，依次进入质谱，打成碎片，然后从物质的结构分析，可以大体判断键的断裂方式，然后通过质荷比对照相应的对照图库大概判断碎片的分子结构，从而来对未知物质做定性，根据峰的强度可进行定量分析。（2）对应的知识点：

1）ESI-Q-TOF及 LC-MS 的检测原理及应用。2）ESI-Q-TOF及 LC-MS 的结构组成、操作及日常维护。3）实验数据的获取及处理，相关谱图解析，定性及定量分析。4）样品的制备方法。5）运用专业知识解决实际问题的能力，综合素质的培养，为毕业专题实

习和就业打下基础。2-4 实验仪器设备（装置或软件等）

液相色谱质谱联用仪虚拟实验仿真软件2-5 实验材料（或预设参数等）

液相色谱质谱联用仪测定水样氟化物含量实验预设参数包括： 实验样品配置 实验仪器开机，工作站投入 进样量 采集方法 定性方法 定量方法 实验报告 实验仪器关机

2-6 实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）

（1）在线预习利用互联网平台，将虚拟仿真实验软件及相关教学视频等素材共享开

放，使学生在上虚拟仿真实验课程之前，可以在线自行预习实验内容，并在网络平台上进行预习测试，测试合格后方可参加后续实验课程。

目的是激发学生的学习主动性，促进学生的自主学习能力。（2）案例教学（情景教学）老师经过事先周密的策划和准备，通过讲述仪器分析检测的真实案例，

并将实验原理、操作、安全等理论知识融入案例的讲述过程，组织学生开展讨论或争论，形成反复的互动与交流，从而达到理论教学的目的。

目的是可以让学生通过自己的思考或者他人的思考来拓宽自己的视野，

从而丰富自己的知识。（3）上机实践指导学生通过操作虚拟仿真软件，对实验原理、3D场景、仪器操作等知

识进行针对性学习，并通过对仿真软件的沉浸式体验操作，互动式练习，加深理解所学知识。

目的是让通过新的技术手段，提高学生的操作体验，激发学习兴趣的同时可以对理论知识进行有效的补充，提高教学效果。

（4）教学安排序号 内容 讲授对象 学时 备注

1原理讲解：实验原理、仪器的结构、实验室安全操作规范等讲解。

教师讲解 1

2软件功能、操作要点以及实训装置主要工艺控制参数等 教师讲解 1

3

熟悉操作规范：由 2-3 名学生依据学习内容，进行讲解，加深印象。

学生讲解 2讲解过程中，教师穿插讲解相关生产知识

4 液质联用仪仿真软件学习 学生练习 2

5 操作考核 学生 2

6 实验项目成绩 操作考核成绩+实验报告+实验表现

2-7 实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于 10步）液相色谱质谱联用仪虚拟实验仿真软件

实验内容：水样中氟化物的测定

图一：仿真实验室场景

图二：原理及标准化操作学习1. 实验准备：选择实验所需的仪器和药品

图三：选择实验仪器和药品界面2. 样品配制：

标准样品的配制

图四：样品配置界面3. 仪器开机：（1）质谱仪开机（2）液相色谱仪开机（3）高压泵开启（4）电脑开机（5）载气钢瓶调节4. 进样：自动进样器进样

图五：自动进样器的使用设置界面5. 工作站操作：（1）分析方法的建立（2）分析方法的保存（3）样品信息的建立（4）数据的采集6. 实验数据处理：（1）工作曲线的制作（2）数据处理方法的保存（3）物质的定性（4）物质浓度的定量

图六：液质联用仪工作站7. 实验报告：点击“报告样式”查看分析报告

图七：实验报告示例8. 仪器关机操作：（1）停泵，并使仪器进入休眠（2）取出样品架，取下样品瓶，妥善处理样品（3）按照顺序依次关闭系统控制器、检测器、进样器、柱温箱、输液泵

A、输液泵B、LCMS-8040 的电源（4）关闭工作站电脑（5）关闭干燥气(氮气)钢瓶根部阀（6）关闭干燥气(氮气)第二道阀（7）关闭CID气(氩气)钢瓶根部阀（8）关闭CID气(氩气)第二道阀

2-8 实验结果与结论要求（1） 是否记录每步实验结果：■是 £否（2） 实验结果与结论要求：■实验报告 £心得体会 其他（3） 其他描述：

要求学生能够完成正常分析操作过程，最终得到正确的实验数据，仪器操作过程没有发生重大操作失误；2-9考核要求

考核成绩由实验表现、实验报告及机考成绩组成，实验表现占 20%，实验报告占 20%，机考成绩占 60%。机考成绩根据各单元操作考核成绩平均得到。不交实验报告，实验成绩评为不及格。2-10面向学生要求（1）专业与年级要求

化学、应用化学、化学工程与工艺 三年级下学期，已经完成仪器分析的理论教学内容

（2）基本知识和能力要求等

修读过有机化学、分析化学（光谱学、色谱学）、现代仪器分析等课程，掌握了色谱、质谱的基本原理和方法，熟悉相关分析仪器的基本操作，对分析方法设计、数据处理有一定了解。2-11 实验项目应用情况（1） 上线时间 ：201 5 年 5 月

（2） 开放时间 ：201 5 年 9 月

（3） 已服务过的学生人数： 150 （4） 是否面向社会提供服务：■是 £否

3.实验教学项目相关网络要求描述3-1 有效链接网址http://www.es-online.com.cn/cooperationcenter/Index.aspx?id=105248

学员账号：RARR0001到 RARR0100

学员密码：与账号相同3-2 网络条件要求（1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务）

建议 20M 以上（2）说明能够提供的并发响应数量（需提供在线排队提示服务）

400 人同时在线3-3 用户操作系统要求（如 Windows、Unix、IOS、Android 等）（1）计算机操作系统和版本要求

windows10，专业版（2）其他计算终端操作系统和版本要求

Windows7旗舰版（3）支持移动端：£是 ■否3-4 用户非操作系统软件配置要求（如浏览器、特定软件等）(1)需要特定插件 £是 ■否（勾选是请填写）插件名称 插件容量

下载链接（2）其他计算终端非操作系统软件配置要求（需说明是否可提供相关软件下载服务）无

3-5 用户硬件配置要求（如主频、内存、显存、存储容量等）（1）计算机硬件配置要求

主频：3.2GHz

内存：4GB及以上存储容量：1TB及以上显存：1GB独显及以上配有鼠标、键盘、显示器

（2）其他计算终端硬件配置要求CPU： 3.2GHz

内存：4G及以上硬盘：1TB及以上显存：1GB独显及以上

配有鼠标、键盘、显示器3-6 用户特殊外置硬件要求（如可穿戴设备等）（1）计算机特殊外置硬件要求无

（2）其他计算终端特殊外置硬件要求无4.实验教学项目技术架构及主要研发技术

指标 内容

系统架构图及简要说明

实验教学项目

开发技术（如：3D 仿真、VR 技术、AR 技术、动画技术、WebGL 技术、OpenGL 技术等）

3D 仿真、动画技术

开 发 工 具 （ 如 ： VIVE

WAVE 、 Daydream

、Unity3d、Virtools、Cult3D

、 Visual Studio 、 Adobe

Flash 、百度 VR 内 容展示

Unity3d、Visual Studio

SDK 等）项目品质（如：单场景模型总面数、贴图分辨率、每帧渲染次数、动作反馈时间、显示刷新率、分辨率等）

贴图分辨率：1024

每帧渲染次数：20

动作反馈时间：低于 2s

分辨率：1024×768

管理平台

开发语言（如：JAVA、.Net、PHP 等） .Net

开发工具（如：Eclipse、Visual

Studio、NetBeans、百度 VR

课堂 SDK 等）

Visual Studio

采用的数据库（如：HBASE、Mysql、SQL

Server、Oracle 等）SQL Server Mysql

5.实验教学项目特色

1. 虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性必要性——仪器分析是一门实践性、应用型很强的课程，不仅需要扎实

的理论基础，更需要具备过硬的动手操作能力。但目前高校开设的大多为基础实验，实验内容以理论验证为主，综合性、设计性、创新性实验较少。先进性——建设虚拟仿真实验项目，结合专业的特色，在项目中增加创

新性实验和设计性实验的比例，注重学生动手实验能力培养的全面性、全程性和长期性，产学结合，利用好“互联网+”等先进技术、发挥虚实结合的优势，充分调动学生兴趣、积极性、主动性，让每一个学生都有机会得到充分锻炼。2. 教学方式方法

本项目的教学方式方法是对传统教学方式补充和突破，主要有以下亮点：

（1）在线预习——利用互联网平台，将实验内容和教学知识点在网络上平台开放共享，使学生可以自行在线预习实验内容，并在网络平台上进行相关练习测试。

（2）案例教学（情景教学）——引入真实的案例，将理论知识融入案例的讲述过程，老师在讲述过程中与学生开展讨论或互动，突破课程教学的局限。

（3）上机实践——通过操作虚拟仿真软件，对实验原理、3D场景、安全使用知识、事故应急处理等知识进行针对性、验证性学习，并引导学生参与 VR 虚拟现实的沉浸式体验，激发学习兴趣的同时可以对理论知识进行有效的补充，提高教学效果。3. 评价体系

本项目尝试构建多元评价体系，对学生的评价从预习到课堂表现、从平时练习到考核测试、从学生自评到老师评判，覆盖学生的整个实验过程，教师的主观评价与软件系统客观评价相结合，更加客观公正。4. 对传统教学的延伸与拓展传统的室内课堂教学及实验难以全面表现相关的知识内容，很多操作要

点和生产体验难以向学生传达，而虚拟仿真技术以计算机模拟分析仪器操作流程，以 3D 建模模拟分析实验室场景，虚实结合，线上线下结合，为使用者带来便利以及无比真实的虚拟仿真体验，再加上老师对真实案例的讲述，

在操作互动的过程中，使得传统的、枯燥理论知识真正的活起来、生动起来，达到传统教学方式难以达到的效果，必将有助于我校新课程体系的改革和创新。

6.实验教学项目持续建设服务计划（本实验教学项目今后 5 年继续向高校和社会开放服务计划，包括面向高校的教学推广应用计划、持续建设与更新、持续提供教学服务计划等，不超过600字。）（1）持续建设与更新：

1.配套教学资源——本项目将不断完善辅助教学资源，如录制 3-5 个教学微课，每个时间在 5 分钟，与虚拟仿真软件教学资源配套，同步放到共享网络平台中向社会开放。

2.提升便利性——提升共享网页访问便利性，学生可以绑定手机号或者邮箱登录使用。为每个初次登录者，推送培训计划，并按照 10 个学时，分解培训计划，让学生有计划有安排地自主学习。

3.手机 APP 仿真——手机应用是一大趋势，本项目计划开发手机 APP版本的仿真云课堂，把相关实验内容做成 APP版本的仿真系统，并与网站登录账户绑定，学习到一定学时，可以免费下载 APP版本的仿真系统，提升学生的趣味性和使用粘性。APP版本的学时为 5 个学时，寓教于乐，强调互动。（2）面向高校的教学推广应用计划：

1.继续进行实验教学工作，收集学生及一线教师的反馈意见，逐步完善课程体系，形成教学成果报告。

2.向本校其他专业和其他高校推广应用，不断完善课程体系，丰富教学

内涵，形成相关专业的特色教学。（3）面向社会的推广与持续服务计划：

1.进一步密切校企合作，探索共建、共管、共赢、共享的合作途径与模式，2018 年底前建立集软件开发、教学培训、社会服务于一体的企业化运作机制；

2.在本项目基础上进一步加大项目开发力度，扩充 3D 仿真软件范围，计划在 2019 年 6 月完成现有的技术问题，并相应增加大型分析仪器的选择范围；

3.2019 年底前向周边地区高校及企业开放虚拟仿真教学资源，初步探索合作机制，为今后更大范围内的开放共享探索管理机制。

7.诚信承诺 本人已认真填写并检查以上材料，保证内容真实有效。

实验教学项目负责人（签字）： 年 月 日 8.申报学校承诺意见 本学校已按照申报要求对申报的虚拟仿真实验教学项目在校内进行公示，并审核实验教学项目的内容符合申报要求和注意事项、符合相关法律法规和教学纪律要求等。经评审评价，现择优申报。 本虚拟仿真实验教学项目如果被认定为“国家虚拟仿真实验教学项目”，学校承诺将监督和保障该实验教学项目面向高校和社会开放并提供教学服务

不少于 5 年，支持和监督教学服务团队对实验教学项目进行持续改进完善和服务。 （其它需要说明的意见。）

主管校领导（签字）： （学校公章） 年 月 日