虛擬仿真實驗與高中化學(xué)課堂的有效結(jié)合

孔思楠

【摘要】學(xué)生的自主探究學(xué)習能力越來越被人們所重視，進而成為新時代教育的培養(yǎng)重點。當一些傳統(tǒng)的教學(xué)媒介不能很好地展現(xiàn)某些學(xué)習內(nèi)容、難以激發(fā)學(xué)生的探究熱情時，就需要借助新的技術(shù)來實現(xiàn)。因此，高中化學(xué)為例，在虛擬仿真實驗平臺上進行探究式學(xué)習的發(fā)展?jié)摿κ菬o限的，在實際教學(xué)過程中也取得了良好的效果，使學(xué)生的自主探究和創(chuàng)新實踐能力得到了明顯的提高，最大限度將教學(xué)資源優(yōu)勢與傳統(tǒng)教育完美結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);虛擬仿真實驗;有效課堂; ?結(jié)合

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷成熟，人們開始探索虛擬仿真實驗在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價值，國內(nèi)許多中學(xué)都根據(jù)自身科研和教學(xué)需求建立了各具特色的虛擬仿真實驗平臺，它們除了可以輔助高校的科研工作外，在實驗教學(xué)方面也凸顯了自身的許多優(yōu)勢。本文將圍繞虛擬仿真實驗的定義、意義、設(shè)計及應(yīng)用等方面探討虛擬仿真實驗與高中化學(xué)課堂的有效結(jié)合。

一、虛擬實驗

（一）基本定義

虛擬實驗，顧名思義，是依托虛擬仿真技術(shù)進行實驗，虛擬內(nèi)容包含實驗環(huán)境、實驗儀器、實驗設(shè)備、實驗對象和信息資源等，對實驗所需要的條件和實驗過程進行模擬，從而達到實驗?zāi)康模^之傳統(tǒng)實驗方法，虛擬實驗有無可比擬的優(yōu)越性，除了成本低、操作性強、節(jié)省資源之外，也更直觀、更安全可靠。虛擬實驗一般分虛擬實驗操作練習、替代實物實驗室、實物實驗后進行分析三種類型。

（二）虛擬實驗在高中化學(xué)教學(xué)中的意義

新課標中倡導(dǎo)化學(xué)教學(xué)應(yīng)多采用以科學(xué)探究為主的多樣化學(xué)習方式，強化評價的診斷、激勵與發(fā)展功能。傳統(tǒng)的高中化學(xué)教學(xué)方法并不能滿足現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容，也無法達到新課標中對教師以及學(xué)生的要求，教學(xué)效果并不十分理想，因此，高中化學(xué)課堂中，虛擬實驗的設(shè)計及應(yīng)用顯得十分必要。

二、高中化學(xué)虛擬實驗的設(shè)計及應(yīng)用

（一）高中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

隨著教育改革的逐漸深化，高中教育漸漸從重理論知識與技能發(fā)展到重創(chuàng)新與素質(zhì)培養(yǎng)，化學(xué)實驗也相應(yīng)地得到更多的重視，成為高中化學(xué)教學(xué)中不可或缺的部分。從目前的情況來看，高中化學(xué)實驗教學(xué)雖然取得了一定成績，但從總體上來說，學(xué)生的學(xué)習效果還不盡如人意。存在的一些問題，如實驗教學(xué)安排較少，甚至成為擺設(shè)，主要是因為實驗環(huán)境、實驗設(shè)備、實驗儀器等受到限制，教師無法正常開展有效的實驗教學(xué)，因而采取了老舊的、以教師為主導(dǎo)的授課模式，從而把生動的化學(xué)實驗課變成枯燥、僵化的演講，不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動性和積極性，學(xué)生缺乏明顯的學(xué)習動機，使得化學(xué)實驗在時間和空間上獲得更大的選擇余地，讓高中化學(xué)實驗教學(xué)變得更為靈活生動。

（二）高中化學(xué)虛擬實驗的應(yīng)用實例

案例：粗鹽的提純和驗純

①利用多媒體組織學(xué)生觀看虛擬實驗室的操作注意事項

②在虛擬教室中簡單講解此實驗原理和實驗步驟

③進入虛擬實驗室，向?qū)W生展示所需要的實驗設(shè)備、工具和材料等

④點擊進行實驗

⑤學(xué)生利用計算機自主進行虛擬實驗，觀察現(xiàn)象

⑥教師更換條件或者實驗劑量，讓學(xué)生再次進行虛擬實驗，觀察現(xiàn)象并進行思考

⑦教師和學(xué)生針對虛擬實驗進行交流和討論

⑧教師進行總結(jié)

（三）高中化學(xué)應(yīng)用虛擬實驗的優(yōu)點

1.降低實驗風險，安全可靠

化學(xué)實驗是十分嚴謹?shù)目茖W(xué)實驗，在實驗過程中，任何一項不起眼的因素都有可能造成實驗的失敗，而且化學(xué)式樣中涉及到的化學(xué)物品在不同程度上具有危險性，因此需要實驗人員在實驗過程中秉承嚴謹?shù)目蒲芯褚?guī)范地操作。但在高中化學(xué)實驗教學(xué)時，難免需要學(xué)生自己動手操作，如何使用實物實驗，如何保證學(xué)生的安全，一直成為高中化學(xué)老師頭疼的問題。虛擬實驗則大大降低了實驗的風險，在虛擬空間中進行實驗操作，操作過程更為精準也更加安全可靠。

2.提高學(xué)生知識水平，簡單便捷

虛擬實驗具有人性化的設(shè)計，給予學(xué)生更多的操作空間，并且在實驗過程中，教師可以通過改變條件，讓學(xué)生了解在不同的實驗條件下可能出現(xiàn)不同的實驗現(xiàn)象，虛擬實驗的時間短，為課堂節(jié)省不少時間，又方便操作，大大提高了學(xué)生的知識水平和高中化學(xué)實驗課的效率。

3.減少資源浪費，節(jié)約環(huán)保

實物實驗中，無論什么實驗都是耗材的一個過程，化學(xué)實驗由于對條件、器材、劑量要求苛刻，有時不僅造成浪費，還沒有達到實驗?zāi)康?。虛擬實驗完全依靠科學(xué)技術(shù)進行仿真實驗，降低資源浪費的同時也節(jié)省了學(xué)校的開支，并且實驗過程中不會產(chǎn)生廢棄物，十分的環(huán)保。

三、小結(jié)

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，教育領(lǐng)域的技術(shù)運用也在不斷革新，尤其是當新課標理念與現(xiàn)代新科技技術(shù)融合時，高中化學(xué)教育也被賦予了新的涵義，真正突破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。虛擬實驗是結(jié)合現(xiàn)代科技與新課標要求的較為理想的教學(xué)方式，已經(jīng)得到一定程度上的應(yīng)用，所以將虛擬實驗運用于化學(xué)教學(xué)課堂，不僅能拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的整體素質(zhì)，也能有效降低實驗資源的浪費，成為考核教師素質(zhì)和學(xué)校軟實力的標準之一。

注：本文系2018年河南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題“虛擬仿真實驗與高中化學(xué)課堂教學(xué)的有效融合”之成果，課題編號：（2018）-JKGHYB-1000.

參考文獻：

1.佚名.虛擬仿真實驗在化學(xué)教學(xué)中的設(shè)計與應(yīng)用研究[D].廣西民族大學(xué)，2018.

2.周曉丹.高中化學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（6X）：46-47.

3.唐艷茹，陳小唐，魏家巍，等.化學(xué)虛擬仿真試驗方法的初步探究與實踐[J].長春師范大學(xué)學(xué)報，2016，35（4）：57-59.