基于初中化學(xué)虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用初探

摘 要：虛擬實驗是利用計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電腦設(shè)備上進行相關(guān)實驗的模擬過程。該教學(xué)模式下，由于每個人都會配備電子實驗設(shè)備，學(xué)生無需像往常一樣過分關(guān)注教師的操作流程，只需在屏幕上觀看和操作相關(guān)實驗即可，最大限度地避免了由于未能看清教師操作而引發(fā)的學(xué)習(xí)效果不佳問題。本文對初中化學(xué)虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用進行了研究。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；虛擬實驗平臺；應(yīng)用途徑

在傳統(tǒng)的初中化學(xué)教學(xué)模式下，實驗設(shè)備不足，嚴重影響了教學(xué)實驗演示效果，且未能給學(xué)生提供親身參與實驗操作的機會，導(dǎo)致學(xué)生對化學(xué)實驗操作過程掌握不佳。虛擬實驗教學(xué)模式的應(yīng)用，可有效解決上述問題，引導(dǎo)學(xué)生參與到實踐操作中，使其在獲取知識的同時，不斷提升動手能力。

一、傳統(tǒng)化學(xué)實驗課堂教學(xué)中的不足和缺陷分析

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師習(xí)慣性地先講解理論和實驗原理，待學(xué)生有了一定的基礎(chǔ)后，便一邊講解一邊動手操作。在此過程中，由于學(xué)生未能看清教師的實驗操作流程，易對學(xué)習(xí)效果造成不良影響，甚至使其逐漸失去化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。另外，在實驗操作過程中，由于教學(xué)器材的質(zhì)量不可控，且教師在正式應(yīng)用之前也并未進行故障檢查，進而使整個實驗過程存在著一定的安全隱患。

二、虛擬實驗應(yīng)用于初中化學(xué)課堂教學(xué)的優(yōu)勢

1.提升課堂效率

例如，在講解“鐵在氧氣中燃燒”的實驗時，以往的教學(xué)模式下，教室后排的學(xué)生很難看清教師的操作流程，嚴重影響了學(xué)習(xí)效果。而將虛擬實驗技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)中，可使學(xué)生通過屏幕仔細、全面地看清整個實驗流程，進而有效提升課堂學(xué)習(xí)效率。

2.保證實驗安全性

在虛擬實驗課堂上，學(xué)生的操作只是按動鼠標和按鈕，無需擔(dān)心因?qū)嶒灢僮魇д`而引發(fā)的安全問題。而在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，安全事故時有發(fā)生，如在進行燃燒實驗時，常有學(xué)生不小心將酒精灑出，進而導(dǎo)致實驗臺起火，造成不必要的損失。

3.避免資源浪費

初中化學(xué)實驗常需消耗大量藥品，而引入虛擬實驗技術(shù)，不僅可節(jié)約設(shè)備和場地，同時也能大幅度減少實驗材料耗損。很多實驗藥品在應(yīng)用之后，經(jīng)常發(fā)出一些毒害氣體，長此以往，難免對教師和學(xué)生的身體造成損害。虛擬實驗教學(xué)模式的應(yīng)用無需擔(dān)心上述問題，并可為學(xué)生提供一個健康、安全的實驗環(huán)境。

三、初中化學(xué)虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學(xué)設(shè)計與應(yīng)用途徑

1.降低實驗風(fēng)險

在初中階段化學(xué)課程教學(xué)中，很多實驗都存在著潛在危險，同時，很多藥品的應(yīng)用也會對學(xué)生的身體造成不同程度的危害。將虛擬實驗平臺引入教學(xué)實踐中，可以有效降低化學(xué)實驗風(fēng)險。例如，在初中化學(xué)“應(yīng)用廣泛的酸堿鹽”章節(jié)中，涉及濃硫酸和強硫酸，不管是對其進行應(yīng)用還是制作，均存在著一定的風(fēng)險，一旦操作不當，便會對學(xué)生造成傷害?；诖耍處熆赏ㄟ^現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用開展虛擬實驗，利用Maya、Virtools等軟件進行實驗平臺構(gòu)建。通過該教學(xué)模式的應(yīng)用，教師可在虛擬的環(huán)境中展示出真實度較高的實驗效果，使學(xué)生真切地看到每一個實驗操作環(huán)節(jié)，不僅豐富了初中化學(xué)實驗的教學(xué)形式，同時，也有效避免了安全問題的發(fā)生。

2.提升學(xué)生的認知

提升學(xué)生對實驗的認知是虛擬實驗教學(xué)的另一顯著功效，其可深化學(xué)生對實驗過程的分析和對實驗現(xiàn)象的觀察，進而加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解和體會。例如，在“氧氣還原反應(yīng)”實驗中，教師便可在虛擬實驗室中，使用一氧化碳還原氧化銅。操作過程中，教師可人為地將顏色調(diào)節(jié)得更加明顯，進而突出黑色固體變成紅色固體的實驗現(xiàn)象，并通過高科技技術(shù)，將這一現(xiàn)象擴大，從而加深學(xué)生的記憶和理解，不斷提升教學(xué)質(zhì)量。

3.減少資源浪費

化學(xué)實驗中，很多藥品和儀器設(shè)備都十分珍貴，如若學(xué)生對實驗操作技巧不熟悉，便極易造成資源、材料的浪費問題，嚴重時還會造成器材損毀。為此，將虛擬實驗引入教學(xué)中，讓學(xué)生通過觀察來展開實驗并領(lǐng)會具體的操作方式，以此避免資源、材料的浪費問題。例如，教師在講述實驗操作時，應(yīng)告知學(xué)生試管加熱的正確方式，若由于操作不當導(dǎo)致試管破裂，不僅會造成設(shè)備浪費問題，同時，也會對學(xué)生的身體安全造成一定影響。但如果僅通過教師的講述，學(xué)生往往印象不夠深刻，為此，教師可將該危險操作通過虛擬實驗的方式展示給學(xué)生，從而真正提升其重視程度。

綜上所述，為避免和解決化學(xué)實驗教學(xué)中的種種問題，教師可將虛擬實驗教學(xué)模式應(yīng)用其中，不僅能有效避免資源浪費和操作危險問題，還可大幅度提升教學(xué)效果，并引導(dǎo)學(xué)生真正參與到實驗中，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)感受和記憶，不斷提升學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。

參考文獻：

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作者簡介：曹明青（1976— ），男，四川樂山人，本科學(xué)歷，研究方向：中學(xué)化學(xué)教學(xué)。endprint