虚拟实验在初中化学教学中应用的几点认识

　　随着信息时代的来临，现代教育技术已经走进课堂教学,并为教育的发展带来了深刻的变革。2010年6月,“吉林省农村初中理化生虚拟实验软件项目”的启动与实施以来,我校承担了其子课题“农村中学理化生虚拟实验软件的有效应用”。在这二年多的时间里,做为一名化学教师我在使用虚拟技术的同时也深切体会到了其优越的功能。

　　作为新生事物进入课堂已经显示了它强大的生命力。传统的演示实验最大的缺陷在于不能确保每个学生都能仔细地观察到实验的过程与细节，个别实验由于没有良好的重复性与 再现性，很容易在课堂上演示失败，最终导致教学效果不佳。化学教学中适时地运用虚拟技术可将不同的实验进行模拟仿真，化不可见为可见，化静态为动态，化抽象为直观，化复杂为简洁，极大地增强教学的表现力提高教学的效率。实践证明，虚拟实验可以极大地提高学生对实验课的兴趣，调动学生的积极性和主动性，并具有广阔的发展前景。

　　一.传统的化学实验教学现状

　　实验是化学学科的基础,也是实验引探法实施的前提,其重要意义无容置疑,然而传统 的课堂演示实验存在着一些不易克服的缺点和矛盾。

　　1. 实验操作不方便,教学效率低.

　　旧式的实验教学方法通常是在学生自己动手操作前,教师花费较多的时间板书或利用挂图对 实验原理及步骤进行讲解,然后再进行实验操作的简单示范。教学手段单调，学习枯燥,效率 不高,实验操作过程的演示不够全面及细致,有的学生甚至看不到教师的演示操作,对理解 整个实验过程及掌握规范的分析操作技术有很大的影响,学生的学习效果不够理想。在做“碳 还原氧化铜”的实验时,经常会因加热温度不够,或药品的纯度等,观察不到明显的实现现 象。 有些有剧毒、有危险的化学试验和一些难于实现的化学反应也无法在课堂上向学生演 示。

　　2 ,教学渠道单一,缺乏探究性

　　化学实验具有开创性和独特性,教师如何选择有效的策略和现有的课程资源,如何创建教 学情境,培养学生分析问题、解决问题能力,促进学生学习的迁移,这是中学教师面临的一个 难题。传统教学模式大多是教师先把实验步骤详细地安排好,甚至连结论也预先告知学生,然后由老师讲解,动手做,学生看,内容枯,形式单一,不能形成互动和调动学生主动参 与 的积极性。

　　二.虚拟实验软件在化学学科中的优点

　　在实验中把各种实验用具、药品、实验环境完全模拟,让每一个实验者都有身临其境的 感觉,在屏幕上进行微观放大,宏观缩小,动静结合,在短时间内从多角度、多层面展示化学 反应流程。可使知识由抽象变成形象,达到常规条件下无法实现的效果。 在浓硫酸稀释实验 的错误操作讲解中,老师不可能实际操作演示，但是错误操作的后果会给学生留下深刻的印 象,于是可以用动画的形式模拟“浓硫酸飞溅到学生的脸上导致皮肤颜色的变化 … … ”,配合以水激烈沸腾声和学生受伤的惨叫声。然后老师再以规范化的操作正确演示一次,让学 生明白一个道理,只要学生能严格按照化学规范操作规程进行化学实验,其实化学实验是非 常安全的。

　　虚拟实验情境创设了一个和谐、平等的课堂氛围。如果学生在进行真实实验之前没有做 好准备,便会觉得茫然不知所措,甚至会有惧怕心理,担心错误的操作会带来安全问题或是 受到老师同学的批评、指责,从而可能抑制学生对实验的质疑、想法等。 而在虚拟的实验 情 境中,学生任何想法都可以快速得到呈现。特别是同学之间的相互影响,更可以调动大家的积 极性,使课堂变得活跃。强化了实验的效果目的,还提高了实验的效率，减少了设备的损耗,大大提高 了教学质量。

　　三.化学实验教学中虚拟实验软件的实施

　　在进行虚拟实验时,必须抓好预习、实验、实验报告三个环节。进行实验前,教师一定要 指导学生预习,要求学生认真阅读实验内容,明确实验目的和原理,了解实验步骤及操作 过 程中的注意事项,填好教师提前印发的实验预习单。这样做可以让学生通过课前的阅读思 考、讨论或笔写实验预习单,避免实验盲目性。

　　学生在明确了实验目的和原理之后,打开化学虚拟实验设计平台软件,学生在教师的鼓 励下大胆的说出实验所需仪器,教师只需用鼠标点击相应的仪器图标,虚拟仪器就会出现在 场景中。拖动实验仪器进行组装,利用缩放、旋转等工具对仪器进行大小、角度等的微调,使装置更接近于真实实验 。

　　在进行实验时,虚拟实验因为太“生动”了,学生并未掌握有关实验的理论知识,在没 有理论的指导下,学生观察实验时往往会忽略掉最关键的内容。有些学生只把注意力集中在 生动的视觉、听觉的层面上,而无法深入理解层面。因此,教师要使自己从原来的以教师为教 学中心的知识“讲解者”的角色,自然地转换为学生学习的组织者、指导者和监督者。在 演示实验时,要有的放矢地设置疑问,指导学生观察现象,使之“带着目的看,看着现象想 ”。 要有意识地引导学生注意实验的条件、环节和实验的主要结果,使学生能看懂实验,准确地观察到实验的现象和结果。要启发学生积极思考。师生之间,学生与学生之间,要踊跃地探索、讨论摆出的关键问题。同时,在老师的指导下,学生就会直观的了解自己之前所做的实验设 计是否合理,并作出相应的调整。评价学生设计得好的地方,鼓励学生的大胆想法,只要是学 生想得到的装置,都可以在这个虚拟场景中完成。

　　学生必须写好实验报告,统一上交。虚拟实验报告必须具备,实验目的、实验步骤、实 验现象及解释和有关的化学方程式、实验结论或数据处理结果及实验讨论通过实验报告的写不仅可以使学生巩固加深对基础知识的理解,而且可以培养学生分析问题、解决问题的能力 ,并培养学生的实验操作能力。从中也可以反馈学生对实验是否已经理解和掌握,形成良好的 学习习惯。

　　四.化学实验教学中运用虚拟实验软件的原则

　　虚拟实验在教学中的优势显而易见,但也有它的不足。它是为教学服务的,是辅助教学。 在中学化学实验教学中正确运用虚拟实验软件我认为应注意如下原则:

　　1.符合教材需要,具有教学性

　　利用虚拟实验技术不受实验药品、器材,地点和时间的限制,将教材中难以理解,难以观察清 楚的实验变化过程再现于课堂,实验要真实反映实际情况。符合教材的需要,让学生体验真 实情景,提高学习效率。

　　2.适时、适度、适量

　　化学是一门实验性很强的学科,在实验教学中为充分发挥学生的主体作用,培养学生的动手 能力,分析、解决问题的能力,以及培养学生的合作精神。 因此,可以通过实验展示的实验和 短时间就能完成的实验一般不用虚拟实验来代替,而要让学生亲自去操作,直接看到实验现 象,让学生去感知化学,提高学习化学的兴趣。教师不能放弃让学生动手操作的机会,而应用 计算机模拟实验来代替,这样做不仅降低了实验的真实性和可信度,而且降低了学生学习化 学的兴趣。 所以,仿真实验不能完全代替化学实验操作,要适当地运用。

　　虽然虚拟化学实验室还不能完全取代传统实验教学,但只要在教学中恰当运用,就能起到提高教学质量的目的。随着信息技术的不断发展教学理念的不断更新,仿化学虚拟实验技术也将在教与学的互动过程中不断完善,不断发展。