虛擬實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

馮駿宏

【摘? 要】隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)成了當(dāng)前初中化學(xué)教學(xué)中的一種重要方式，但是由于電腦操作的復(fù)雜性影響了學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的掌握。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用顯得尤為重要，這就需要教師將復(fù)雜的步驟簡(jiǎn)單化，并使學(xué)生多次進(jìn)行實(shí)踐操作掌握這一應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)；教學(xué)應(yīng)用

虛擬實(shí)驗(yàn)利用了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能可以使實(shí)驗(yàn)操作變得更靈活，且能高效完成。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)不僅能夠提高化學(xué)課程實(shí)驗(yàn)開(kāi)展質(zhì)量，還可以為學(xué)生帶來(lái)更直觀真實(shí)的實(shí)驗(yàn)感受。因此，基于初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師應(yīng)在課堂上利用虛擬實(shí)驗(yàn)將初中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)操作演示，這兩種教學(xué)模式相結(jié)合，使學(xué)生能夠輕松地掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，提升課堂教學(xué)效率。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)中化學(xué)教學(xué)活動(dòng)存在的問(wèn)題

在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，如果僅依賴教師采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)以下兩個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題就是教師沒(méi)有合理地運(yùn)用虛擬化學(xué)教學(xué)模式在不同教材或?qū)W科背景下對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生也難以根據(jù)教師所教授內(nèi)容進(jìn)行理解；第二個(gè)問(wèn)題就是無(wú)法很好地適應(yīng)當(dāng)下學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，因此也無(wú)法實(shí)現(xiàn)更好的融合。當(dāng)前很多初中化學(xué)教師會(huì)通過(guò)多媒體等多種形式進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，但是出于各種原因不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。目前，我國(guó)初中階段的化學(xué)教學(xué)活動(dòng)大多仍以傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行，由于其特殊性，使很多中學(xué)化學(xué)教師對(duì)虛擬化學(xué)教學(xué)模式缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，也沒(méi)有進(jìn)行更新和創(chuàng)新。特別是部分教師認(rèn)為，運(yùn)用虛擬化學(xué)教學(xué)模式不需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，因此，學(xué)生無(wú)須了解即可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行教授，這無(wú)疑使初中化學(xué)與網(wǎng)絡(luò)、新媒體之間的聯(lián)系更加緊密，在一定程度上也使得化學(xué)元素周期表、元素符號(hào)等課程與課堂教學(xué)之間形成了相互聯(lián)系，難以實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，這也使得學(xué)生對(duì)虛擬化學(xué)的應(yīng)用越來(lái)越缺乏興趣。除此之外，初中化學(xué)教師在進(jìn)行虛擬化學(xué)教學(xué)模式時(shí)還存在一些誤區(qū)：一是部分教師認(rèn)為虛擬化學(xué)教學(xué)模式并不復(fù)雜，也沒(méi)必要革新傳統(tǒng)教學(xué)方式；二是部分教師認(rèn)為只要能夠利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)即可；三是部分教師認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式雖然可以幫助教師實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)，但是仍然會(huì)受到傳統(tǒng)教學(xué)模式和新興教學(xué)模式存在的矛盾和沖突等因素共同影響。

在學(xué)生日常生活中，其通常會(huì)通過(guò)一些網(wǎng)絡(luò)媒體平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，但是由于使用形式比較單一，也存在一些弊端。在課堂教學(xué)中，雖然初中化學(xué)教師已經(jīng)很好地將虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到了教學(xué)實(shí)踐中，但是在教授不同學(xué)科背景知識(shí)時(shí)，由于新媒體的局限性導(dǎo)致學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)掌握不佳，很多初中生對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)不夠熟悉。而且目前很多初中生通常只能夠通過(guò)傳統(tǒng)媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)，難以充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的融合。如果虛擬實(shí)驗(yàn)無(wú)法充分融入初中化學(xué)課堂教學(xué)，那么就很難實(shí)現(xiàn)化學(xué)課內(nèi)知識(shí)與課外知識(shí)的有機(jī)融合。當(dāng)前，初中化學(xué)教師通常會(huì)通過(guò)多媒體進(jìn)行知識(shí)講解或是展示相關(guān)教學(xué)視頻，但是往往由于教學(xué)內(nèi)容所限等而無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大程度上的融合。這就導(dǎo)致很多初中化學(xué)教師只注重多媒體平臺(tái)中所包含的知識(shí)或視頻內(nèi)容，而忽視了對(duì)于化學(xué)課程中所蘊(yùn)含的課程內(nèi)容分析與思考活動(dòng)，導(dǎo)致其無(wú)法將自己所教授知識(shí)真正地融入虛擬實(shí)驗(yàn)中，無(wú)法開(kāi)展教與學(xué)活動(dòng)。

二、基于虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)展初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的策略

（一）確定虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，抓住課堂知識(shí)要點(diǎn)

學(xué)習(xí)目標(biāo)的制訂是教師授課過(guò)程的第一環(huán)節(jié)，是化學(xué)任務(wù)合理順利開(kāi)展的重要起點(diǎn)。只有明確了科學(xué)合理、切實(shí)可行的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生才能在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中不盲目，順著教師的課堂思路了解本節(jié)課的重點(diǎn)所在，再根據(jù)教師布置的課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，進(jìn)行后續(xù)的課堂學(xué)習(xí)。因此，確定虛擬實(shí)驗(yàn)的初中化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)至關(guān)重要。

比如，在教授“空氣中氧氣含量的測(cè)定”內(nèi)容時(shí)，教師可以根據(jù)學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)的制訂，再在課堂教學(xué)中引入教學(xué)背景，使導(dǎo)入內(nèi)容更形象化。教師可以在此前利用多媒體技術(shù)進(jìn)行虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解到實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注重的細(xì)節(jié)，而后向?qū)W生展現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，隨后再次講述出課前故事，如某一初中在進(jìn)行“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，因?yàn)槭д`，紅磷的取量未達(dá)到要求，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)功的結(jié)果，使學(xué)生在思索中明白實(shí)驗(yàn)步驟正誤的重要性。教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠在生動(dòng)形象的學(xué)習(xí)情境中獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生可以通過(guò)觀察虛擬實(shí)驗(yàn)中的視頻資料完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，如給出實(shí)驗(yàn)所需物品讓學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐，隨后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及時(shí)指出誤區(qū)，使之加深印象并將其記錄下來(lái)。而后教師可利用多媒體技術(shù)為學(xué)生提供在同一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種失誤所引發(fā)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生在觀看虛擬實(shí)驗(yàn)視頻的思考中對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的記憶更加深刻，從而完成這一導(dǎo)入環(huán)節(jié)的內(nèi)容呈現(xiàn)。在此過(guò)程中，教師借用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)使教學(xué)導(dǎo)入內(nèi)容變得更精彩，激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，提高其化學(xué)運(yùn)用能力。

（二）利用虛擬試驗(yàn)教學(xué)，掌握易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是以學(xué)生為主體、以信息技術(shù)為指導(dǎo)而實(shí)施的一種科學(xué)教學(xué)模式。教師在傳授知識(shí)的同時(shí)，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、總結(jié)。在學(xué)生提出問(wèn)題后，教師可以通過(guò)信息技術(shù)細(xì)化問(wèn)題并通過(guò)多媒體信息技術(shù)直觀的為學(xué)生展現(xiàn)出具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而后引導(dǎo)學(xué)生自己獨(dú)立思考，解決自己實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。這不僅能夠使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)情況有一個(gè)正確認(rèn)識(shí)，而且能對(duì)化學(xué)發(fā)展過(guò)程進(jìn)行跟蹤和觀察。在提出觀點(diǎn)和問(wèn)題后會(huì)對(duì)學(xué)生是否掌握該知識(shí)或理論有一個(gè)全面準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。教師對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況進(jìn)行詳細(xì)分析后可以了解為什么要用化學(xué)虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。這有利于培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，也有利于表達(dá)自己的想法，并將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中。

比如，在進(jìn)行課堂糾錯(cuò)與更改的教學(xué)過(guò)程中，教師可以采用多樣化的化學(xué)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)虛擬試驗(yàn)對(duì)以往實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更好地掌握所學(xué)知識(shí)。比如，學(xué)生可以以合作與競(jìng)爭(zhēng)的方式進(jìn)行一場(chǎng)實(shí)況的“化學(xué)競(jìng)賽”，再根據(jù)虛擬試驗(yàn)中的視頻素材對(duì)實(shí)驗(yàn)的步驟、方法、易錯(cuò)的方程式進(jìn)行二次分析，然后教師把不同的易錯(cuò)類型題寫在紙條上用抽紙條的方式進(jìn)行提問(wèn)，學(xué)生需要充分理解易錯(cuò)題型才能進(jìn)行解答。在這一活動(dòng)中，教師與學(xué)生分別扮演裁判與參賽成員，教師將不同學(xué)習(xí)情況的學(xué)生進(jìn)行分組，確保每組都有“領(lǐng)頭羊”。隨后對(duì)提出本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)題，由“領(lǐng)頭羊”帶領(lǐng)大家進(jìn)行學(xué)習(xí)，最終讓各組的組長(zhǎng)對(duì)其他組進(jìn)行考驗(yàn)，針對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行問(wèn)答。組長(zhǎng)由教師進(jìn)行抽查，累計(jì)得分評(píng)判名次。這樣便極大地激發(fā)每一位學(xué)生對(duì)化學(xué)問(wèn)題的探索興趣，在多次對(duì)虛擬試驗(yàn)視頻分析中學(xué)生便可以十分沉穩(wěn)地解答出教師所提問(wèn)題，形象地加深了每一位學(xué)生對(duì)該節(jié)課程知識(shí)點(diǎn)的理解。由此，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課堂活動(dòng)不僅有利于激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度的化學(xué)學(xué)習(xí)，更能使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)固的理解和留下深刻的印象。

（三）利用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，創(chuàng)設(shè)化學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境

對(duì)于化學(xué)教師而言，要想有效利用虛擬試驗(yàn)教學(xué)提高初中化學(xué)課堂教學(xué)效率，就需要重視信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科的融會(huì)貫通，還要積極創(chuàng)新化學(xué)教學(xué)方法，不斷提升化學(xué)科學(xué)文化素養(yǎng)，讓科技信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科的融合真正起到促進(jìn)作用。一方面，可以借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室等完成不同知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和測(cè)試。例如可以在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)置一些有關(guān)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所使用到的化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材等。另一方面可以借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行更加深入的解讀。

例如，在日常生活與社會(huì)實(shí)踐過(guò)程中，可以用虛擬實(shí)驗(yàn)的方式呈現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)這種方式培養(yǎng)初中生將基礎(chǔ)知識(shí)與技能轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力的意識(shí)。學(xué)生可以通過(guò)電腦掌握到眾多實(shí)驗(yàn)操作工具，這不僅能夠提高學(xué)生對(duì)于各類實(shí)驗(yàn)操作技能，還能夠讓初中生進(jìn)一步深化以及拓展各種實(shí)驗(yàn)操作。如初中生在對(duì)某一問(wèn)題展開(kāi)研究時(shí)，首先要確定所研究的原理以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)手段以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然后，在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行講解時(shí)，可以運(yùn)用直觀視頻或動(dòng)畫形式對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果進(jìn)一步展示。例如可以利用PPT呈現(xiàn)“氫氧化鈉溶液的pH值”“鹽酸溶液pH值”等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這樣就可以讓學(xué)生直觀地了解到酸性溶液pH值較低，堿性溶液pH值較高兩種情況之間的相互關(guān)系；還可以通過(guò)動(dòng)畫形式為學(xué)生展現(xiàn)鹽酸溶液中鹽與堿存在著某種化學(xué)反應(yīng)活性較高等原理時(shí)所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。同時(shí)，為了能夠讓學(xué)生更好地理解這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與性質(zhì)，可以將信息技術(shù)進(jìn)行融合運(yùn)用。例如在考察鹽酸溶液時(shí)，根據(jù)其酸性性質(zhì)可以采用電腦圖形界面對(duì)氯化氫含量進(jìn)行展示和演示等。

（四）根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮小組合作優(yōu)勢(shì)

在初中化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，由于教材內(nèi)容的書面化，使學(xué)生難以結(jié)合自己實(shí)際的生活情況進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。教師在教學(xué)過(guò)程中不僅要將教材的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，更需要在學(xué)生理解掌握教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合生活內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課，并將學(xué)生分成小組進(jìn)行問(wèn)題探討。學(xué)生可以通過(guò)小組討論掌握知識(shí)點(diǎn)，將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，實(shí)現(xiàn)教學(xué)由課內(nèi)到課外的發(fā)展。

比如，教師在教授“水在直流電的作用下分解”時(shí)，可以利用信息技術(shù)將生活中常見(jiàn)且運(yùn)用到“水在直流電的作用下分解”的事件進(jìn)行展示，使學(xué)生了解在學(xué)習(xí)本節(jié)課后可以在生活中進(jìn)行哪方面的應(yīng)用，并利用虛擬試驗(yàn)的教學(xué)模式講解這節(jié)課所講述的內(nèi)容在日常生活中所發(fā)揮的作用。例如，教師可以在課堂上進(jìn)行一次臨時(shí)的“化學(xué)知識(shí)答題競(jìng)賽”，而后將學(xué)生分成多個(gè)小組，再將不同學(xué)習(xí)情況的學(xué)生進(jìn)行分散確保每組都有組長(zhǎng)。而后便由該組組長(zhǎng)帶領(lǐng)大家進(jìn)行對(duì)本節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行回顧，而后與實(shí)際生活相結(jié)合擬定出本組在思考后與實(shí)際生活相結(jié)合的題目，由組長(zhǎng)對(duì)非本組組員進(jìn)行問(wèn)答，使非本組成員利用自己的知識(shí)來(lái)對(duì)本組所出的題目進(jìn)行作答，各組組長(zhǎng)由教師出題進(jìn)行問(wèn)答。最后教師根據(jù)問(wèn)答情況進(jìn)行評(píng)判打分，得分高的組給予獎(jiǎng)勵(lì)。這樣便極大地激起了每一位同學(xué)對(duì)課外生活實(shí)際進(jìn)行思考的興趣，在跟隨組長(zhǎng)反復(fù)地對(duì)已掌握知識(shí)理解間同學(xué)們便可以沉穩(wěn)地應(yīng)對(duì)他人的提問(wèn)，加深了每一位學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解。因此，多樣的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不僅加深了學(xué)生對(duì)本節(jié)課所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的了解，也能激發(fā)學(xué)生的化學(xué)思維能力，更能為學(xué)生在生活中運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力提供莫大幫助，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。