突破傳統(tǒng) 打造仿真實(shí)驗(yàn)這柄利器

劉穎

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)蓮花學(xué)校 江蘇蘇州 215123

突破傳統(tǒng) 打造仿真實(shí)驗(yàn)這柄利器

劉穎

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)蓮花學(xué)校 江蘇蘇州 215123

化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為激發(fā)學(xué)生興趣、啟發(fā)學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生能力的一種重要手段，始終是化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于其本身的危險(xiǎn)性、耗能性、可操作性等問題，在課堂教學(xué)的利用中始終有著一定的局限。而仿真實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，無疑能夠?qū)鹘y(tǒng)化學(xué)的種種問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕鉀Q，也使得化學(xué)教學(xué)得以沖出瓶頸，得到新的發(fā)展，成為化學(xué)教學(xué)改進(jìn)的一柄利器。

1 仿真實(shí)驗(yàn)的靈活性能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)調(diào)控能力

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，要改變一個(gè)反應(yīng)的條件，就需要進(jìn)行一個(gè)相關(guān)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，而在此基礎(chǔ)上，就要準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品等。如九年級(jí)化學(xué)教材中過氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)包括反應(yīng)的溫度、過氧化氫的濃度、催化劑的種類、催化劑的質(zhì)量等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，此時(shí)若進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，則需耗費(fèi)的藥品、儀器、時(shí)間等相當(dāng)于一個(gè)大工程勞作。因此在教學(xué)過程中，受到種種條件的限制下，許多對(duì)比實(shí)驗(yàn)就停留在課堂講解的范疇而不能落在實(shí)處。

而仿真實(shí)驗(yàn)的靈活性主要表現(xiàn)為：在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生能方便地改變事物的條件并觀察在條件變化過程中所發(fā)生的變化，這樣既有利于學(xué)生獲取豐富的感性認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生根據(jù)自己的假設(shè)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更能針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，刺激學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從而體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步提出問題與尋求解決問題的興趣。

2 仿真實(shí)驗(yàn)的直觀性便于突破微觀化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)變化的微觀變化過程，往往是學(xué)生突破化學(xué)學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)。如在教學(xué)中通過觀察酚酞的顏色變化推斷出微粒在不斷運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于學(xué)習(xí)成績居于中下等的學(xué)生而言，由于其空間想象能力的匱乏，他們不能想象出微粒運(yùn)動(dòng)的過程和狀態(tài)變化，因此只是簡單記憶，認(rèn)為微粒在不斷運(yùn)動(dòng)。同理，在酸堿鹽的教學(xué)過程中，需要通過大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)酸、堿、鹽之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，而從微觀角度認(rèn)識(shí)該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)又是教學(xué)的一大難點(diǎn)。

仿真實(shí)驗(yàn)的直觀性則可以很好地解決這個(gè)問題。如在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將采集到的一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子結(jié)合在一起，眼前就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)狀的水球，這就是他自己創(chuàng)造的水分子。在氫氧化鈉和稀鹽酸的反應(yīng)過程中，學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到指示劑顏色的變化，對(duì)于酸堿中和反應(yīng)有了宏觀的認(rèn)識(shí)。而利用仿真實(shí)驗(yàn)制作的Flash動(dòng)畫，可以展示出氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)時(shí)氫離子和氫氧根離子結(jié)合為水分子的過程，對(duì)于酸堿中和反應(yīng)的概念也就理解得更加深刻。

3 仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)性有利于增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知能力

在新時(shí)代的背景下，化學(xué)試題的方向越來越趨近于真實(shí)實(shí)驗(yàn)、實(shí)際數(shù)據(jù)的計(jì)算，而定量的變化往往是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較難控制和描繪的畫面。如在稀鹽酸和石灰石制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過產(chǎn)生大量的氣泡認(rèn)識(shí)到反應(yīng)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，但是二氧化碳?xì)怏w的生成與時(shí)間之間是否是一條直線？還是一條先平緩后陡直再平緩的曲線呢？由于實(shí)驗(yàn)的局限性，只能通過教師的講解抽象地理解變化的過程，而在學(xué)生頭腦中難以形成印象，更逞論自行認(rèn)知了!

在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生就可以很輕松地解決數(shù)據(jù)問題。如學(xué)生可以通過輸入各種參數(shù)，形象化地控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。在制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)過程中，電腦會(huì)自動(dòng)根據(jù)測(cè)定的二氧化碳的質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系，在坐標(biāo)軸中形成相應(yīng)的曲線，便于在實(shí)驗(yàn)中直觀地呈現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于提高學(xué)生的認(rèn)知能力、增強(qiáng)教學(xué)效果起到極強(qiáng)的促進(jìn)作用。

4 仿真實(shí)驗(yàn)的虛擬性更符合綠色環(huán)保和安全意識(shí)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，硫的燃燒、一氧化碳還原氧化鐵等實(shí)驗(yàn)往往對(duì)環(huán)境有著一定程度的污染，這是很難解決的問題；而一些實(shí)驗(yàn)如氫氣的爆炸等存在一定的危險(xiǎn)，更是限制了一定情況下該實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行情況。

仿真實(shí)驗(yàn)在一定程度上可以緩解這些情況帶來的危害。如在虛擬實(shí)驗(yàn)室中完成的高錳酸鉀制氧氣的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以親自體會(huì)先熄滅酒精燈帶來的后果，而不必?fù)?dān)心玻璃炸裂帶來的物品損耗和炸裂危險(xiǎn)。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以放心地去做一些有毒性、破壞性、綜合性和研究性的實(shí)驗(yàn)，既可免除這類化學(xué)反應(yīng)帶來的環(huán)境危害，又可以避免失誤帶來的破壞性。更值得注意的是，它將平時(shí)只能紙上談兵的錯(cuò)誤后果真實(shí)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，而這種經(jīng)驗(yàn)會(huì)遷移到學(xué)生的實(shí)際生活實(shí)踐中，也增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

綜上所述，仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中具有很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，增進(jìn)仿真實(shí)驗(yàn)，是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)，是對(duì)化學(xué)教學(xué)的推動(dòng)。隨著仿真實(shí)驗(yàn)計(jì)算的不斷向前發(fā)展，化學(xué)教學(xué)也將不斷改進(jìn)、不斷提高。

10.3969 /j.issn.16 71-489X.2012.21.119