虛擬實驗在初中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

廖昌彥

摘 要：化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在實踐教學(xué)中，能激發(fā)學(xué)生的好奇心與探索精神，從而能夠激發(fā)學(xué)生的主動性。然而，在現(xiàn)實生活中，有因錯誤的化學(xué)實驗方式而導(dǎo)致爆炸造成人員受傷或身亡或者因不宜在學(xué)生面前演示的實驗等教學(xué)困難，因此，虛擬化學(xué)實驗?zāi)苡行У貙嶒灪屠碚摻Y(jié)合到了一起，極大地發(fā)揮了化學(xué)這門學(xué)科的真正意義。

關(guān)鍵詞：虛擬實驗;化學(xué)實驗;教學(xué)應(yīng)用

1.虛擬實驗的問世與發(fā)展

1.1虛擬實驗的由來

虛擬實驗的研發(fā)者是加拿大公司Model Science是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實（又稱VR）等技術(shù)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)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境，實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種實驗項目，所取得的實驗效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。

1.2虛擬實驗的發(fā)展歷程

據(jù)了解，虛擬實驗在國外自1990年首次在課堂上使用，這一出奇的改革方式讓學(xué)生們都大開眼界，虛擬實驗?zāi)苓M行多種實驗，學(xué)生不僅能看老師的實際操作，也能自己在虛擬實驗室動手實踐，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生對于探索未知世界的精神和勇氣，還能激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)實驗的熱愛。而在國內(nèi)，盡管在2000年以后，英國、新加坡、中國臺灣等區(qū)域都開始借用虛擬實驗這一教學(xué)方式，來加強學(xué)生的動手實踐能力，在我國還未真正傳入這一教學(xué)模式，從而大大地影響了學(xué)生對于化學(xué)實驗的操作動手能力，由于實驗會有危險性，復(fù)雜性，老師都會親自上演或者只用口頭講述的方式一筆帶過，這一方面使得學(xué)生極度缺乏對于化學(xué)實驗真正的內(nèi)涵與意義，還會影響學(xué)生培養(yǎng)自主動手與探索能力，使得我國大部分學(xué)生在出國留學(xué)時，與他國學(xué)生的動手能力差別巨大的原因。雖說我國虛擬實驗在教學(xué)應(yīng)用中起步較晚，起初很少有學(xué)校自主購買虛擬實驗軟件，但是許多老師逐漸意識到，虛擬實驗在各方面都有著舉足輕重的作用，因此在現(xiàn)實的教學(xué)環(huán)境中，許多學(xué)校正朝著這方向努力改進與引入虛擬實驗軟件。

2.虛擬實驗在初中化學(xué)教學(xué)實驗的優(yōu)劣勢

2.1虛擬實驗相比于常規(guī)實驗的優(yōu)勢

教育信息化的普及使得信息技術(shù)在教學(xué)實踐全方位展開，因此，在虛擬實驗教學(xué)中，初中作為最早一批認識化學(xué)的階段，因此虛擬實驗利用多媒體，網(wǎng)絡(luò)，信息運用，云計算等方式能很好地為學(xué)生展開了思想教育水平的教學(xué)模式，學(xué)生能夠親臨實驗之中，學(xué)校與老師也不用擔(dān)心，學(xué)生因為操作危險化學(xué)實驗，而造成一定的實驗事故，因此虛擬實驗的仿真實驗?zāi)軌驅(qū)⑽⒂^實驗以可視化的方式提升對事物如何融合的理解，在酸堿中和反應(yīng)實驗中，以往的教學(xué)模式會使用方程式或者老師用試管操作的方式來演示融合過程，對于學(xué)生來說，也只是遠觀顏色變化，并非理解其中的化學(xué)奧秘;對于鐵的生銹實驗，在以往常規(guī)操作中，老師會讓我們舉出生活中鐵生銹的例子，但是，具體而言，學(xué)生只知道鐵在有水和氧氣的條件下，會生銹，然而，虛擬實驗，會縮短實驗時間或者加快實驗進程，為學(xué)生清晰并且全方位地展示鐵如何生銹;再比如對于一氧化碳還原氧化鐵的實驗，我們都知道，一氧化碳會讓人的身體因中毒而造成人體休克或者死亡，因此，實在不宜讓學(xué)生完成實驗或者老師做演示實驗，因此，老師會在網(wǎng)上搜索相關(guān)專業(yè)人員的實驗視頻，再對視頻做簡單的講解，所以，在虛擬實驗中，可以提高學(xué)生的興趣與參與度，從而，進一步引導(dǎo)學(xué)生如何正確操作以及降低學(xué)生在操作上或者接觸藥品的危險性。

2.2虛擬實驗的不足

與此同時，在虛擬實驗操作過程中，要有人性化的操作流程，切勿夸張實驗程序，在有的虛擬實驗平臺中，有時為了編程方便，會忽略掉重要的實驗步驟，因此會造成不必要的誤解。同時，虛擬實驗也要保證畫面的真實性與科學(xué)性，在出現(xiàn)操作問題時，會出現(xiàn)頁面卡，或者因為網(wǎng)絡(luò)問題，出現(xiàn)實驗儀器無法移動的情況。同時，虛擬實驗需要根據(jù)不同實驗流程安排不同的輔助內(nèi)容，因為在學(xué)生信息技術(shù)水平不夠的情況下，若使用說明單一，不足，那么將大幅度降低虛擬實驗使用效果。當然，教師與學(xué)生不能太依賴于虛擬實驗，虛擬實驗可以作為實驗與教學(xué)補充與認知的輔助工具，但是，不能作為替代工具，所以，要認清虛擬實驗真正的意義，不能曲解與錯誤利用虛擬實驗軟件所傳達的意義。最后，對于微觀實驗，不能一味地的使用模型，這樣會讓學(xué)生對于微觀事物產(chǎn)生錯誤的認知，不能清晰與準確地對實驗微觀事物達到科學(xué)性的認識。

3.應(yīng)用虛擬實驗的意義。

對于初中的虛擬化學(xué)有著推動意義，虛擬實驗在以后的課堂中可以極大地方便教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)實驗的興趣，使得課堂內(nèi)容生動形象。應(yīng)用化學(xué)實驗時可以發(fā)現(xiàn)虛擬實驗可以突破課堂約束，安全性較高，在上文的化學(xué)實驗的探究，學(xué)生就可以利用虛擬實驗進行課后知識應(yīng)用，從而加深學(xué)生對于知識的理解。如果在現(xiàn)實課堂上，學(xué)生沒有辦法進行有關(guān)化學(xué)實驗有關(guān)加熱的實驗探究，受場地、空間以及實驗安全的約束。虛擬實驗可以在這一塊進行補足，一些危險性實驗采用虛擬教學(xué)可以讓學(xué)生對實驗知識有直觀感受。而有些實驗我們現(xiàn)實條件也無法做到，那么通過虛擬實驗就可以讓學(xué)生看到實驗情況。

結(jié)語

在初中化學(xué)實驗中應(yīng)用化學(xué)虛擬實驗?zāi)軌驈浹a學(xué)生課堂中的因現(xiàn)實場地，空間而受限的知識，激發(fā)學(xué)生對于學(xué)習(xí)的熱情，使得初中化學(xué)在此萌發(fā)，為未來實驗提供科學(xué)研發(fā)的空間。

參考文獻

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