虛擬實驗在中學化學教學中的應用與研究

李俊池

摘要：實踐操作是化學學科的重要特點，利用實驗的方式探究化學知識是當前化學教學的重要手段。在化學教學過程中，基于安全、污染、浪費等方面的考慮，很多的化學實驗無法通過課堂演示或實驗操作來完成，這不利于學生對知識的理解和掌握，影響了課堂教學效率。隨著科技的發(fā)展，虛擬實驗技術被應用到化學教學中，通過虛擬實驗解決了化學教學的難題，提高了化學教學效率。

關鍵詞：虛擬實驗；中學化學；應用研究

中圖分類號：G633.8

引言：

化學作為初中教學的重要內(nèi)容，其知識的獲得往往依靠大量的實驗操作，而化學實驗不同于物理、生物的實驗，實驗操作中由于化學反應往往存在一定的危險，反應過程中也會產(chǎn)生一些有害物質污染環(huán)境，這造成了很多實驗無法正常進行。計算機技術的發(fā)展改變了這一現(xiàn)狀，在化學教學過程中教師可以利用科技手段，將很多依靠傳統(tǒng)實驗手段無法完成的實驗進行虛擬演示，從而實現(xiàn)教學目的，提高教學效率。本文通過在認識虛擬實驗的基礎上，對虛擬實驗的作用進行了簡要分析，并進一步闡述了在虛擬實驗在初中化學教學中的具體運用。

一 虛擬實驗的內(nèi)涵

虛擬實驗又稱電子實驗，是在教師的指導下，學生利用虛擬實驗室進行動手操作、進行各種實驗的一種仿真實驗。這種實驗能夠非常逼真地展示實驗過程，通過讓學生動手體驗實驗過程，了解實驗過程，明確實驗結果，得出正確結論，從而達到與傳統(tǒng)實驗相同的教學效果。由于這種實驗新穎、獨特，滿足了學生的好奇心，學生在操作過程中參與積極性較高，具有較好的教學效果。此外，教師也可以利用虛擬實驗任意搭建典型實驗，能夠有效提高實驗的針對性和實驗效果。

二 虛擬實驗的意義

虛擬實驗作為一種有效的實驗形式，促使了化學教學的變革，極大地增強了化學課堂教學效率，有著重要的現(xiàn)實意義。

1降低實驗風險，提高實驗效果

化學實驗的過程往往伴隨著化學變化，有毒氣體、爆炸等現(xiàn)象的發(fā)生，這使得化學實驗具有一定的風險，甚至由于學生好奇心強烈進行不規(guī)范的實驗操作，導致實驗事故。而虛擬實驗的出現(xiàn)，解決了這些問題，學生通過虛擬實驗室，進行實驗操作，在取得良好實驗效果的同時，可以大大降低實驗風險。

2彌補傳統(tǒng)實驗的不足

在化學教學中，教師經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，雖然某個實驗在教學時已經(jīng)做過，但是經(jīng)過一段時間之后，很多學生往往會忘記，由于時間的關系，這些實驗也無法在進行重現(xiàn)練習，但是我們可以利用虛擬實驗進行重新演示，這樣能夠達到鞏固的目的，有效節(jié)省時間，彌補了傳統(tǒng)實驗的不足。

3避免浪費，提高效果

由于初中生年齡較小，好奇心重，傳統(tǒng)的實驗模式缺乏新鮮感，往往難以取得預期的實驗效果。而利用虛擬實驗這種新的實驗形式，能夠滿足學生的好奇心，提高學生參與的積極性，大大增強了實驗效果。同時，利用虛擬實驗能夠避免一些實驗耗材，如試管爆裂、實驗物品損耗等，節(jié)省了實驗用品，避免了不必要的浪費。

三 虛擬實驗的具體應用

科技技術的不斷發(fā)展，促進了現(xiàn)代教育技術不斷更新。虛擬實驗作為一種新型的實驗形式，具有獨特的作用，被廣泛應用到初中化學教學中，取得了意想不到的效果。

1經(jīng)典重現(xiàn)，增強教學效果

初中化學教學中具有大量的實驗操作，這些實驗是學生獲取化學知識的重要途徑。隨著學習內(nèi)容的不斷增加，很多的化學知識學生往往會產(chǎn)生遺忘，影響了學生的學習效果和教學效果，而由于時間的關系，我們又無法對曾經(jīng)的經(jīng)典實驗進行重新操作。在這種情況下，我們可以借助于虛擬實驗對這些實驗進行演示，重現(xiàn)實驗的過程和結果，讓學生迅速地掌握逐漸淡忘的理論內(nèi)容，為知識的應用打下堅實的基礎。如在學習中部分學生忘記了一氧化碳燃燒后會產(chǎn)生什么樣的物質，如何鑒定這些物質時，我們可以利用虛擬實驗將 “怎樣檢驗一氧化碳燃燒的產(chǎn)物”這一實驗進行演示，通過虛擬實驗，重現(xiàn)了實驗的過程，學生明確了一氧化碳燃燒后產(chǎn)生二氧化碳，通過燃燒的木條和石灰水可以進行鑒定，因為二氧化碳不具有燃燒性，并且二氧化碳會使澄清的石灰水變渾濁。通過虛擬實驗學生重新掌握所學知識，加深了對實驗現(xiàn)象的認識，提高了教學效果。

2積極創(chuàng)新，培養(yǎng)探究能力

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力是新課標的重要要求。初中化學實驗內(nèi)容豐富，尤其是虛擬實驗，蘊含著無窮的想象力，這為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了重要平臺。學生通過虛擬實驗能夠充分發(fā)揮自己的想象力，利用虛擬實驗不斷對實驗內(nèi)容進行嘗試探究，完善實驗過程，避免了真實實驗時危險的發(fā)生，也提高了學生探究意識和探究能力。如虛擬實驗室制備二氧化碳的實驗。對于這個實驗首先要考慮實驗的裝置，教師根據(jù)需要首先向學生出示二氧化碳的制備裝置，然后讓學生根據(jù)化學反應方程式來選取實驗所用的原料，學生根據(jù)方程式很容易選取了石灰石和稀鹽酸作為實驗原料，這時教師要引導學生思考如果沒有石灰石，可以利用什么物質來代替，通過分析，找到了實驗原料的替代品大理石和方解石，然后教師指導學生進行虛擬實驗，在實驗過程中學生的創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)，探究能力不斷增強。

3微觀呈現(xiàn)，提高學生認識

化學分子機構是我們無法用肉眼可以看到的，在教學時教師對于化學分子的描述大都采用文字語言來描述，這種表達方式非常抽象，學生無法真正理解，科技的發(fā)展和虛擬實驗的出現(xiàn)為我們直觀呈現(xiàn)分子的微觀結構提供了可能。教師利用虛擬實驗借助于電子計算機的三維技術可以將化學分子進行直觀演示，通過演示學生進入了化學的微觀世界，激發(fā)了學生學習化學的興趣，提高了對化學的微觀認識，也了解了物質的化學性質。如在學習“甲烷”時，對于甲烷學生基本上都是基于課本內(nèi)容的了解，對于每個甲烷分子的構成學生非常明確是由一個碳原子和四個氫原子構成，在教學時為了提高學生內(nèi)容的理解和掌握，教師可以利用虛擬實驗將甲烷分子的構成進行三維演示，通過演示學生明確了為什么一個甲烷分子只有一個碳原子和四個氫原子構成，提高了學習化學的興趣和對化學微觀世界的認識。

結束語：總之，在初中化學教學中積極應用虛擬實驗，能夠經(jīng)典重現(xiàn)，使理論與實踐相結合，提高學生對化學知識的理解，也能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探究能力，并且通過直觀地將化學微觀呈現(xiàn)給學生，提高了學生的認識和實驗探究的能力，不斷增強了初中化學教學效果。endprint