仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

封雪融

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仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

封雪融

（廣東廣雅中學(xué) 廣東 廣州 510290）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)課學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容，利用虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，既可解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性大，受實(shí)驗(yàn)條件限制等難題，又可以訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)探究方法，加深理解所學(xué)知識，激活創(chuàng)新思維，達(dá)到化學(xué)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP；高中化學(xué)；仿真實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)課知識點(diǎn)龐雜而瑣碎，無機(jī)部分物質(zhì)多、性質(zhì)多、實(shí)驗(yàn)多，有機(jī)部分同系物多、異構(gòu)體多、反應(yīng)條件多?；瘜W(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會綜合運(yùn)用化學(xué)知識、技能和方法，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的問題。同時(shí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)有較大危險(xiǎn)性，有些試劑如鈉、氯酸鉀、苯、硫酸等，易燃、易爆、有毒性或有腐蝕性；有些實(shí)驗(yàn)若操作不當(dāng)會引發(fā)爆炸或有害氣體泄漏。高中化學(xué)課本上有20多個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，所用儀器達(dá)數(shù)十種、試劑上百種，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)多，實(shí)驗(yàn)條件要求高，不是所有的實(shí)驗(yàn)都能做。另外因?yàn)楦咧须A段學(xué)習(xí)時(shí)間緊，許多次“做實(shí)驗(yàn)”就變成了老師“講實(shí)驗(yàn)”，同學(xué)們“聽實(shí)驗(yàn)”，無法通過實(shí)踐操作提高動手能力和科學(xué)探究能力。如何解決這一對矛盾呢？利用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的解決辦法。

1 仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP介紹

目前網(wǎng)上有許多應(yīng)用于Android系統(tǒng)或ios系統(tǒng)的仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP，下載后可注冊使用。同學(xué)們對手機(jī)APP非常熟悉，很容易上手。以下以化學(xué)實(shí)驗(yàn)室Chemist為例介紹仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP的應(yīng)用。

Chemist 是一款移動端的虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP，支持 iPad、iPhone 與 Android系統(tǒng)。Chemist模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，具有三維的視覺和聽覺效果。Chemist使用很簡單，界面上方三個(gè)符號分別是儀器、藥品和存檔?？梢蕴暨x對應(yīng)的儀器、化學(xué)試劑，用拖動的方式，把儀器拖到桌面，再把試劑拖到相應(yīng)的儀器里來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

試劑分為溶液和固、液、氣四類，儀器分為玻璃儀器和非玻璃儀器兩類，大型裝置可以自己組裝，添加試劑量可以控制?？梢渣c(diǎn)擊化學(xué)試劑，來查看關(guān)于它的物理和化學(xué)性質(zhì)。如圖2所示。

反應(yīng)開始后會顯示發(fā)生反應(yīng)的方程式，反應(yīng)現(xiàn)象的還原度很高。如果反應(yīng)過于激烈，容器會炸破。也可以隨時(shí)關(guān)閉爆炸開關(guān)，以便于了解反應(yīng)的結(jié)果。開啟Label功能后，通過 Label 工具可以實(shí)時(shí)監(jiān)測每種物質(zhì)時(shí)刻變化的質(zhì)量、溫度、濃度和體積等數(shù)據(jù)。還有智能 pH 試紙、溫度計(jì)等工具。完成實(shí)驗(yàn)之后，可以自動生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，記錄所有的實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以直接保存為圖片或者發(fā)送到Email。

2 仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

2.1 新知識點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)，幫助理解反應(yīng)原理

化學(xué)反應(yīng)原理往往不易理解，在單個(gè)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，進(jìn)行針對性的仿真實(shí)驗(yàn)，可以通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)原理。例如物質(zhì)的檢驗(yàn)、氣體的制備、離子的鑒別等知識點(diǎn)，可以在學(xué)習(xí)的同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，透過現(xiàn)象理解本質(zhì)，掌握所學(xué)的知識點(diǎn)。

2.2 習(xí)題練習(xí)時(shí)，幫助解決所遇難題

不同反應(yīng)條件下的化學(xué)變化往往比較復(fù)雜，單純通過記憶常常容易搞混。例如習(xí)題“用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)，制備白色的Fe(OH)2沉淀時(shí)，配制溶液FeSO4時(shí)需要加入什么試劑?NaOH溶液怎樣加入?”考查的是Fe(OH)2的制備及其性質(zhì)，要注意有關(guān)鍵點(diǎn)是Fe2+極易被空氣中的O2氧化。根據(jù)解題思路，通過設(shè)計(jì)Fe(OH)2沉淀制備實(shí)驗(yàn)，采用合理的NaOH溶液加入方法，避免生成的Fe(OH)2沉淀與O2接觸，以保持沉淀的白色狀態(tài)。

2.3 課程復(fù)習(xí)時(shí)，幫助貫通所學(xué)知識

在復(fù)習(xí)知識時(shí)，往往需要?dú)w類，對比?？梢詫⒛承┎煌镔|(zhì)相類似的性質(zhì)設(shè)計(jì)成相同的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行比較，以貫通所學(xué)知識，加深記憶。例如利用“大多數(shù)氣體都可以找到能夠溶解或與之反應(yīng)的溶劑”這一事實(shí)，可以設(shè)計(jì)不同顏色的“噴泉實(shí)驗(yàn)”。根據(jù)HCl氣體和NH3均易溶于水的性質(zhì)，分別使用石蕊溶液和酚酞溶液形成紅色噴泉；根據(jù)Cl2能夠與NaOH溶液反應(yīng)的性質(zhì)，分別吸入AgNO3溶液、淀粉KI溶液和NaBr溶液形成白色、藍(lán)色和橙色噴泉。通過對比實(shí)驗(yàn)，理解各種常見氣體的溶解性。

2.4 真實(shí)實(shí)驗(yàn)前，幫助熟悉操作步驟

先通過仿真實(shí)驗(yàn)熟悉實(shí)驗(yàn)步驟及要求，然后進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，可以提高實(shí)驗(yàn)的安全性，同時(shí)解決了實(shí)驗(yàn)中教師很難對學(xué)生單個(gè)指導(dǎo)的問題。

2.5 學(xué)習(xí)緊張時(shí)，幫助調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)節(jié)奏

在緊張的做題之余，做一兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，可以體驗(yàn)動手、動腦的樂趣，調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)節(jié)奏。如設(shè)計(jì)硅酸鹽性質(zhì)的“水底花園”實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)鉻鹽性質(zhì)的“火山爆發(fā)”實(shí)驗(yàn)等，可以感受化學(xué)魔術(shù)的魅力。

3 利用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室APP學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 可以體驗(yàn)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室場景

Chemist模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室場景，具有三維的視覺和聽覺效果，場景美觀，儀器逼真，仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)如同在設(shè)施完備的全新實(shí)驗(yàn)室中操作一般，可以體驗(yàn)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)裝置還可以局部放大，整體縮小，從多個(gè)角度觀察化學(xué)反應(yīng)過程。

3.2 可以解決實(shí)驗(yàn)條件限制的難題

只需要安裝一個(gè)APP，就可以擁有許多種試劑和實(shí)驗(yàn)儀器。無污染，無毒害，也不用擔(dān)心打碎儀器或者不當(dāng)操作帶來的危險(xiǎn)，任何想法都可快速呈現(xiàn)，達(dá)到常規(guī)條件下無法實(shí)現(xiàn)的效果。在線數(shù)據(jù)庫Cloudlab還會不斷自動添加新的化學(xué)試劑，可以做更多更有趣的實(shí)驗(yàn)。

3.3 可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效利用學(xué)習(xí)時(shí)間

利用手機(jī)APP進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，熟練使用后，往往不用太長時(shí)間即可完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。無論是在課間還是在周末，也不管是在宿舍還是在地鐵上，隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，充分利用各種碎片時(shí)間學(xué)習(xí)。

chemical experiment is an important content in the study of chemistry in senior high school. the simulation experiment using virtual chemistry experiment software can solve the difficult problems such as high risk of chemical experiment, limited by experimental conditions, and train experimental research method, deepen the understanding of the knowledge, activate the innovative thinking, and achieve the study goal of chemistry class.

APP of simulation chemistry laboratory; High school chemistry; Simulation experiment

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.365

G633.8

A

1672-9129(2017)10-0295-01