借助虛擬試驗培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識

沈文晶

【摘 要】培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識，是高中化學核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，因此，任課教師應提高認識，將其融入到相關教學內(nèi)容中。實驗是高中化學的重要知識點，教師應注重在實驗中滲透學生科學探究與創(chuàng)新意識培養(yǎng)工作，尤其應與時俱進，結(jié)合具體實驗內(nèi)容，巧妙運用虛擬實驗，不斷提高教學質(zhì)量與效率。

【關鍵詞】高中化學;虛擬實驗;科學探究;創(chuàng)新意識

虛擬實驗是信息技術發(fā)展而來的產(chǎn)物，指借助多媒體、仿真、虛擬現(xiàn)實（VR）等技術，在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的軟硬件操作環(huán)境。實踐表明，將虛擬實驗應用到高中化學教學，可很好的激發(fā)學生的科學探究與創(chuàng)新意識，因此，教師應充分認識到虛擬實驗的重要性，積極采取措施，不斷提高虛擬實驗應意識與水平。

一、高中化學虛擬實驗優(yōu)點分析

與傳統(tǒng)實驗相比，虛擬實驗優(yōu)點突出，主要體現(xiàn)在以下幾點：首先，趣味性強。多數(shù)學生對信息技術充滿興趣，而虛擬實驗基于信息技術。實驗中，學生通過虛擬實驗平臺便可進行實驗，猶如“打游戲”能很好的激發(fā)學生的實驗積極性。其次，操作方便。虛擬實驗只需根據(jù)實驗目的，用鼠標拖動實驗器材、實驗藥劑，便可完成實驗裝置的連接，實驗操作方便。另外，可有效避免實驗不當引發(fā)危險，安全性高。最后，實驗現(xiàn)象明顯。虛擬實驗平臺由專業(yè)技術人員根據(jù)高中化學實驗內(nèi)容開發(fā)，實驗現(xiàn)象明顯，易于觀察，可大大提高實驗效率。

二、高中化學虛擬實驗應用原則

借助虛擬實驗，可靈活組裝各種實驗裝置，進行實驗探究與創(chuàng)新。但為獲得良好的實驗教學效果，教師應用虛擬實驗時應注意把握以下原則：

1.適可而止原則

高中化學教學中，虛擬實驗主要用于輔助教學，仍不能完全替代傳統(tǒng)實驗，因此，教師應正確處理虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗的關系，根據(jù)實際實驗內(nèi)容，靈活應用虛擬實驗開展教學，但不能對虛擬實驗過分依賴，應根據(jù)實驗教學目標，適可而止。

2.合理規(guī)劃原則

高中化學實驗內(nèi)容較多，為獲得預期的教學目標，促進學生實驗探究與創(chuàng)新意識的提升，教師應進行合理規(guī)劃。一方面，明確虛擬實驗教學目標。開展虛擬實驗時，要求學生熟練掌握實驗原理，靈活運用所學敢于探究與創(chuàng)新，鞏固學生實驗實施的同時，不斷提升科學探究、創(chuàng)新能力。另一方面，合理安排虛擬實驗時間。高中化學實驗課堂時間寶貴，教師應從整體上對虛擬實驗進行把握，根據(jù)實驗內(nèi)容安排合理的時間，提高虛擬實驗教學效率。

3.注重總結(jié)原則

虛擬實驗是一種新的實驗方式，教師運用中難免遇到一些問題，因此，為更好的發(fā)揮虛擬實驗的優(yōu)點，使其更好的為高中化學實驗教學服務，教師應做好虛擬實驗應用總結(jié)，反思虛擬實驗教學中存在的不足，積極采取有效措施進行改進與優(yōu)化，不斷提高虛擬實驗應用水平。

三、高中化學虛擬實驗的應用策略

為更好的應用虛擬實驗，培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識，教師應立足以往教學經(jīng)驗，做好虛擬實驗理論學習，不斷尋找與總結(jié)虛擬實驗應用策略。

1.認真學習虛擬實驗知識

虛擬實驗涉及的專業(yè)知識較多，對教師的要求較高，不僅要掌握高中化學實驗內(nèi)容，更要能夠熟練操作虛擬實驗平臺，因此，為提升學生的科學探究與創(chuàng)新意識做好鋪墊，教師應認真落實以下內(nèi)容：一方面，向相關的技術人員認真學習虛擬實驗操作理論，明確虛擬實驗平臺功能以及相關工具的操作方法（如圖1所示，虛擬實驗室平臺）。

另一方面，根據(jù)實驗內(nèi)容，先嘗試著進行操作，不斷總結(jié)經(jīng)驗，以更好的向?qū)W生傳授虛擬實驗操作方法、操作技巧，避免學生走彎路，提高實驗教學效率。另外，為提升虛擬實驗教學效率，教師應抱著持續(xù)學習意識，積極參與聽課以及教學研討活動，注重向經(jīng)驗豐富的教師學習、請教，借鑒他人成功經(jīng)驗，總結(jié)一套適合自己的方法。

2.做好虛擬實驗應用演練

為使學生更好的應用虛擬實驗平臺做相關化學實驗，提高學生學習的積極性、主動性，更好培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識，教師應采取措施，提高學生的虛擬實驗平臺操作能力。一方面，教學實踐中，注重虛擬實驗平臺知識講解，使學生不僅認識，更要掌握虛擬實驗平臺操作理論。另一方面，結(jié)合相關實驗，鼓勵學生嘗試著應用虛擬實驗平臺進行訓練，發(fā)現(xiàn)問題及時詢問教師，使學生盡快掌握虛擬平臺操作方法，以及操作時的注意事項。

例如：鋁熱反應是高中化學重要的化學反應之一，化學反應方程式為：

因?qū)嶒灋榉艧岱磻?，具有一定的危險性。教學實踐中，教師可以“鋁熱反應”為例，要求學生在虛擬平臺上進行實驗，在降低危險性的同時，使學生進一步熟悉鋁熱反應實驗步驟，更深刻的記憶與掌握鋁熱反應的實驗現(xiàn)象、實驗原理，實驗裝置（如圖2所示）。

學生通過在虛擬平臺上做“鋁熱反應”實驗，意識到實驗過程中應注意以下問題：其一，為方便熔融物下落，應將紙漏斗打濕，而且還應剪孔。其二，反應生成的熔融物溫度較高，為防止蒸發(fā)皿炸裂，應在蒸發(fā)皿盛沙子。另外，教師應注重鼓勵學生做好虛擬實驗平臺操作總結(jié)，即，給學生留下一定的討論、思考時間，既要反思虛擬平臺應用中的不足，又要根據(jù)實驗效果，反思實驗過程，加深對實驗內(nèi)容的理解。

3.注重鼓勵學生科學探究

高中化學教學實踐中，教師應充分把握高中生心理，靈活應用多種教學方法，鼓勵學生進行科學探究。一方面，運用分組比賽教學法。教師可要求學生做好高中化學課前預習，結(jié)合高中生爭強好勝、不服輸?shù)男睦?，采用分組比賽方式開展教學，要求學生根據(jù)預習內(nèi)容，利用虛擬實驗平臺進行探究。

例如，在講解“鈉、鎂及其化合物”內(nèi)容時，教師應鼓勵學生應用虛擬實驗探究鈉、鎂以及化合物的物質(zhì)性質(zhì)，看哪個小組探究的全面有深度，教師可通過方法小獎品的方式，給予獎勵，以不斷提高學生的探究熱情（如圖3探究鈉性質(zhì)的虛擬實驗界面）。

另一方面，給予學生探究過程的引導。利用虛擬實驗探究中，部分學生會遇到一些問題，為避免挫傷學生探究積極性，教師應注重走到學生身邊，了解學生虛擬實驗情況，在難點之處給予點撥，使學生“柳暗花明”，樹立良好的虛擬實驗自信，更加主動、積極的投入到實驗探究活動中。

4.積極提高學生的創(chuàng)新意識

高中化學實驗內(nèi)容較多，僅僅掌握教材中的實驗內(nèi)容是不夠的。為更好的提高學生的實驗能力以及實驗創(chuàng)新意識，教師還應立足高中化學實驗內(nèi)容，將提高學生的創(chuàng)新意識作為重要內(nèi)容加以落實，更好的滿足當前高中化學實驗教學要求。一方面，提高學生的創(chuàng)新意識。教學實踐中，教師應為學生講解創(chuàng)新的重要性，尤其利用虛擬實驗平臺開展教學時，教師可提出相關問題要求學生進行思考、解答，如為了更好的獲得實驗結(jié)論，該怎樣更換實驗器材，并要求學生通過虛擬實驗驗證實驗效果。另一方面，提升學生的實驗創(chuàng)新能力。教學實踐中，教師應積累優(yōu)秀的實驗試題，結(jié)合教學內(nèi)容，向?qū)W生布置新穎的實驗試題，要求學生積極思考、靈活運用虛擬實驗平臺不斷的進行創(chuàng)新訓練，使學生盡可能多的尋找實驗方案，促進學生創(chuàng)新能力的不斷提升。

例如：在講解原電池原理知識點后，為加深學生對原電池原理的理解，熟練掌握兩極發(fā)生的化學反應，教師要求學生根據(jù)教材內(nèi)容，應用虛擬實驗平臺做相關實驗，實驗裝置如圖4所示：

開始實驗后，發(fā)現(xiàn)了以下現(xiàn)象：電流比較微弱，而且電池放電效率太低，鋅極板有大量氣泡出現(xiàn)，影響觀察效果。針對實驗中存在的不良問題，教師鼓勵學生聯(lián)想所學，借助虛擬實驗平臺對原電池進行改進，最終改進后的實驗如圖5所示。改進后的實驗克服了鋅極板有大量氣泡的現(xiàn)象，而且鹽橋能很好的說明內(nèi)電路中離子的遷移，加深學生對原電池原理理解的同時，進一步提高了學生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

虛擬實驗是一種新的實驗形式，在教育領域中的應用取得良好效果。教學實踐中，教師應充分認識到虛擬實驗的優(yōu)點，做好虛擬實驗在高中化學教學中的應用研究，不斷提高學生的科學探究與創(chuàng)新意識，為促進學生核心素養(yǎng)的提升奠定基礎。本文通過研究得出的結(jié)論有：

1.為更好的利用虛擬實驗開展高中化學教學工作，教師不僅要加強虛擬實驗理論學習，更要總結(jié)虛擬實驗教學經(jīng)驗，明確虛擬實驗應用原則。

2.教學實踐中，教師還應花費大量精力，積極尋找與應用虛擬實驗教學策略，既要注重反思與優(yōu)化教學中的不足，又要通過理論學習，向經(jīng)驗豐富的教師請教，提高虛擬實驗應用水平。

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