“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”在農(nóng)村初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

陳權(quán)

[摘? ?要]“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”是一款實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，它提供一個(gè)虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，教師或?qū)W生可以在其中自由搭建實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，利用動(dòng)態(tài)教學(xué)模型實(shí)時(shí)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程，使“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”產(chǎn)生和真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致的實(shí)驗(yàn)效果?！胺抡婊瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室”利用它那直觀形象、準(zhǔn)確逼真、聲色兼?zhèn)洌岣吡藢?shí)驗(yàn)的趣味性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，特別適合實(shí)驗(yàn)條件有限的農(nóng)村初中用來(lái)開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室;農(nóng)村初中;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ?A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ?1674-6058（2019）32-0070-02

隨著信息技術(shù)走進(jìn)農(nóng)村學(xué)校課堂，改變了學(xué)校教育不均衡的局面，拉近了農(nóng)村學(xué)校與城鎮(zhèn)學(xué)校教育的差距。“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”也悄然走進(jìn)農(nóng)村初中化學(xué)課堂，其應(yīng)用，不但改變了農(nóng)村化學(xué)教師的教學(xué)理念，也促進(jìn)了農(nóng)村化學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展，逐漸成為農(nóng)村初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。那么，仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，相對(duì)于常規(guī)的課堂演示實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)上有哪些突出表現(xiàn)呢？下面筆者結(jié)合自己在課堂中應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此做如下歸納。

一、仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室更能吸引學(xué)生的注意力

在農(nóng)村初中，化學(xué)一直都是學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱科目，究其原因，除了教師的教法不當(dāng)和教學(xué)缺乏藝術(shù)性等主觀原因外，一方面能吸引學(xué)生注意力、使學(xué)生感興趣的課堂實(shí)驗(yàn)效果不理想，教師在講臺(tái)上操作實(shí)驗(yàn)時(shí)許多學(xué)生根本看不清，實(shí)驗(yàn)的直觀性較差;另一方面，有些具有危險(xiǎn)性或受條件限制而學(xué)生又很感興趣的實(shí)驗(yàn)，教師只是通過(guò)講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程敷衍了事，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中直觀形象的三維動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)儀器，可實(shí)現(xiàn)逼真的演示效果，彌補(bǔ)常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)直觀性差和實(shí)驗(yàn)效果不理想等不足，更能吸引學(xué)生的注意力。例如，在“質(zhì)量守恒定律”一課的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于托盤(pán)天平等儀器的使用操作，如果教師在講臺(tái)演示的話，由于天平等儀器偏小，許多學(xué)生根本看不清教師的具體操作步驟，更看不清器材上的數(shù)字、符號(hào)及指針等的變化，演示效果不理想。但如果采用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室來(lái)模擬操作，由于在屏幕上的仿真器材圖像較大，仿真實(shí)驗(yàn)具有三維視覺(jué)和動(dòng)態(tài)變化，全班學(xué)生都能看得清清楚楚且直觀、形象，操作也簡(jiǎn)單，儀器還可隨意選擇，用手指或點(diǎn)筆拖動(dòng)就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生都可以操作。學(xué)生的注意力完全被它的仿真效果所吸引，在好奇心的驅(qū)動(dòng)下學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。

二、仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有利于提升實(shí)驗(yàn)效果

在化學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)遇到有些實(shí)驗(yàn)在課堂中不能進(jìn)行，教師只能通過(guò)圖解分析的方法讓學(xué)生了解的情況。圖解教學(xué)不但直觀性差，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和過(guò)程也只能由教師口述，教學(xué)效果很不理想。如在“水的凈化方法之蒸餾法”的觀察活動(dòng)中，由于農(nóng)村初中條件有限，水的蒸餾實(shí)驗(yàn)幾乎都是由教師通過(guò)圖片引導(dǎo)學(xué)生分析蒸餾過(guò)程和蒸餾現(xiàn)象來(lái)完成的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果可想而知。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中如果應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可有效突破課堂實(shí)驗(yàn)的條件限制，利用3D動(dòng)態(tài)的模擬仿真功能，讓抽象的實(shí)驗(yàn)過(guò)程形象逼真地表現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生不但能觀察到酒精燈的燃燒和水的沸騰過(guò)程，還能觀察到溫度計(jì)中溫度的變化和蒸餾水的形成過(guò)程，比教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)操作的效果更好。教師結(jié)合實(shí)際的教學(xué)需要，可以把教師的模擬演示操作變?yōu)閷W(xué)生上臺(tái)模擬演練。教師通過(guò)問(wèn)題式引導(dǎo)讓學(xué)生思考如何操作，促進(jìn)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)或合作交流得出操作的方法。這樣在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)自主探究，深入剖析實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，真正掌握實(shí)驗(yàn)的原理和正確的操作方法，告別“教師演示，學(xué)生看”的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式，提升了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)了自主探究能力。

三、仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有利于提高課堂教學(xué)效率

平常為了做好課堂實(shí)驗(yàn)，在上課之前，教師往往需要花很多時(shí)間去準(zhǔn)備;另外，有些實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，如“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于溫度變化較慢，要等瓶?jī)?nèi)溫度降到室溫至少需要半節(jié)課的時(shí)間。等溫度冷卻到室溫時(shí)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣也“冷卻”了。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，或造成這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)不能完成，或造成實(shí)驗(yàn)“走過(guò)場(chǎng)”的現(xiàn)象，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)探究的目的。又如在“水的電解”實(shí)驗(yàn)的觀察活動(dòng)中，通直流電后，由于兩電極產(chǎn)生氣泡的速度比較慢，要產(chǎn)生明顯的體積比要花一定的時(shí)間，并且電解水裝置上的水和玻璃都是透明體，學(xué)生很難看得清楚，而要檢驗(yàn)兩極上氣體的性質(zhì)也很難操作。

應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，不但可以解決時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，還可以完成實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中不能完成的步驟，如水電解中氫氣和氧氣性質(zhì)的檢驗(yàn)。在仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，儀器的選擇、安裝連接、裝藥、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用點(diǎn)筆按實(shí)驗(yàn)要求去操作就能完成，轍換實(shí)驗(yàn)時(shí)也無(wú)須拆裝，點(diǎn)擊幾下就能完成，操作方便，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，氣泡產(chǎn)生過(guò)程等模擬效果逼真，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)演示的效果比實(shí)際操作明顯提高，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象，學(xué)生都能觀察得清清楚楚。應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，留有更多的時(shí)間讓學(xué)生思考和練習(xí)，大大提高了課堂教學(xué)效率。

四、仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性

仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室作為輔助教學(xué)的工具，不但能完成傳統(tǒng)化學(xué)課堂中一些很難完成的實(shí)驗(yàn)和一些效果不明顯的實(shí)驗(yàn)，而且不需要考慮安全問(wèn)題。仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室借助虛擬的仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)，虛擬出直觀形象、逼真準(zhǔn)確的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，能夠營(yíng)造師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍，增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在科粵版初中化學(xué)“質(zhì)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，往裝有小塊石灰石的錐形瓶?jī)?nèi)滴入稀鹽酸，不管玻璃管上縛不縛氣球，由于稀鹽酸和石灰石反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量較少，天平指針并沒(méi)有明顯的變化，大部分學(xué)生很難看清楚稀鹽酸和石灰石是否發(fā)生了反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易造成學(xué)生誤判的尷尬局面。同時(shí)，這樣的課堂缺乏趣味性。如果此實(shí)驗(yàn)應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)4-7中學(xué)生不但能清楚地看到稀鹽酸滴下來(lái)與石灰石發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的虛擬現(xiàn)象，還可以觀察到玻璃管中的氣體形象地排出和天平指針明顯擺動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程;而在實(shí)驗(yàn)4-8中同樣能觀察到反應(yīng)的現(xiàn)象和氣球膨脹的3D動(dòng)態(tài)變化，實(shí)驗(yàn)效果非常明顯。而在人教版“質(zhì)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)藥品白磷有毒，如果用縛氣球的方法，由于氣球膨脹產(chǎn)生升力，易造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大;如果用玻璃棒穿過(guò)橡膠塞，伸入錐形瓶塞緊，然后加熱引燃白磷，容易使橡膠塞蹦出，安全性差，實(shí)驗(yàn)成功率較低。而通過(guò)仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，則不用考慮實(shí)驗(yàn)安全性問(wèn)題，且虛擬的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的效果，大大增強(qiáng)了課堂實(shí)驗(yàn)的趣味性，有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

總之，應(yīng)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有著傳統(tǒng)課堂演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也有不足之處。仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室畢竟只是虛擬的，不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)，如導(dǎo)管和膠塞的安裝、連接等規(guī)范性操作是需要進(jìn)行實(shí)踐性練習(xí)的。在教學(xué)中如果能把仿真模擬操作和常規(guī)課堂實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率將會(huì)得到顯著提高。由于農(nóng)村學(xué)校條件有限，仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室還不能廣泛應(yīng)用于學(xué)生的分組探究實(shí)驗(yàn)，只能用于教師課堂模擬演示實(shí)驗(yàn)或讓學(xué)生上臺(tái)操作演練等。隨著信息技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用和教學(xué)條件的進(jìn)一步改善，仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在課堂教學(xué)中將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。

（責(zé)任編輯 羅? ?艷）