仿真化学实验室在高中化学学习中的应用

封雪融



仿真化学实验室在高中化学学习中的应用

封雪融

（广东广雅中学 广东 广州 510290）

化学实验是高中化学课学习中的重要内容，利用虚拟化学实验软件进行仿真实验，既可解决化学实验危险性大，受实验条件限制等难题，又可以训练实验探究方法，加深理解所学知识，激活创新思维，达到化学课的学习目标。

仿真化学实验室APP；高中化学；仿真实验

高中化学课知识点庞杂而琐碎，无机部分物质多、性质多、实验多，有机部分同系物多、异构体多、反应条件多。化学是以实验为基础的学科，通过化学实验，学会综合运用化学知识、技能和方法，分析和解决与化学有关的问题。同时，化学实验有较大危险性，有些试剂如钠、氯酸钾、苯、硫酸等，易燃、易爆、有毒性或有腐蚀性；有些实验若操作不当会引发爆炸或有害气体泄漏。高中化学课本上有20多个必做实验，所用仪器达数十种、试剂上百种，实验环节多，实验条件要求高，不是所有的实验都能做。另外因为高中阶段学习时间紧，许多次“做实验”就变成了老师“讲实验”，同学们“听实验”，无法通过实践操作提高动手能力和科学探究能力。如何解决这一对矛盾呢？利用仿真化学实验室进行仿真实验是一个很好的解决办法。

1 仿真化学实验室APP介绍

目前网上有许多应用于Android系统或ios系统的仿真化学实验室APP，下载后可注册使用。同学们对手机APP非常熟悉，很容易上手。以下以化学实验室Chemist为例介绍仿真化学实验室APP的应用。

Chemist 是一款移动端的虚拟化学实验室APP，支持 iPad、iPhone 与 Android系统。Chemist模拟真实的实验室，具有三维的视觉和听觉效果。Chemist使用很简单，界面上方三个符号分别是仪器、药品和存档。可以挑选对应的仪器、化学试剂，用拖动的方式，把仪器拖到桌面，再把试剂拖到相应的仪器里来进行实验。

试剂分为溶液和固、液、气四类，仪器分为玻璃仪器和非玻璃仪器两类，大型装置可以自己组装，添加试剂量可以控制。可以点击化学试剂，来查看关于它的物理和化学性质。如图2所示。

反应开始后会显示发生反应的方程式，反应现象的还原度很高。如果反应过于激烈，容器会炸破。也可以随时关闭爆炸开关，以便于了解反应的结果。开启Label功能后，通过 Label 工具可以实时监测每种物质时刻变化的质量、温度、浓度和体积等数据。还有智能 pH 试纸、温度计等工具。完成实验之后，可以自动生成实验报告，记录所有的实验步骤，实验报告可以直接保存为图片或者发送到Email。

2 仿真化学实验室APP在学习中的应用

2.1 新知识点学习时，帮助理解反应原理

化学反应原理往往不易理解，在单个知识点的学习中，进行针对性的仿真实验，可以通过观察实验现象，分析实验原理。例如物质的检验、气体的制备、离子的鉴别等知识点，可以在学习的同时进行相应的仿真实验，透过现象理解本质，掌握所学的知识点。

2.2 习题练习时，帮助解决所遇难题

不同反应条件下的化学变化往往比较复杂，单纯通过记忆常常容易搞混。例如习题“用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应，制备白色的Fe(OH)2沉淀时，配制溶液FeSO4时需要加入什么试剂?NaOH溶液怎样加入?”考查的是Fe(OH)2的制备及其性质，要注意有关键点是Fe2+极易被空气中的O2氧化。根据解题思路，通过设计Fe(OH)2沉淀制备实验，采用合理的NaOH溶液加入方法，避免生成的Fe(OH)2沉淀与O2接触，以保持沉淀的白色状态。

2.3 课程复习时，帮助贯通所学知识

在复习知识时，往往需要归类，对比。可以将某些不同物质相类似的性质设计成相同的实验，进行比较，以贯通所学知识，加深记忆。例如利用“大多数气体都可以找到能够溶解或与之反应的溶剂”这一事实，可以设计不同颜色的“喷泉实验”。根据HCl气体和NH3均易溶于水的性质，分别使用石蕊溶液和酚酞溶液形成红色喷泉；根据Cl2能够与NaOH溶液反应的性质，分别吸入AgNO3溶液、淀粉KI溶液和NaBr溶液形成白色、蓝色和橙色喷泉。通过对比实验，理解各种常见气体的溶解性。

2.4 真实实验前，帮助熟悉操作步骤

先通过仿真实验熟悉实验步骤及要求，然后进行实际实验操作，可以提高实验的安全性，同时解决了实验中教师很难对学生单个指导的问题。

2.5 学习紧张时，帮助调节学习节奏

在紧张的做题之余，做一两个仿真实验，可以体验动手、动脑的乐趣，调节学习节奏。如设计硅酸盐性质的“水底花园”实验，设计铬盐性质的“火山爆发”实验等，可以感受化学魔术的魅力。

3 利用仿真化学实验室APP学习的优点

3.1 可以体验真实的实验室场景

Chemist模拟真实的实验室场景，具有三维的视觉和听觉效果，场景美观，仪器逼真，仿真实验时如同在设施完备的全新实验室中操作一般，可以体验真实的实验过程。实验装置还可以局部放大，整体缩小，从多个角度观察化学反应过程。

3.2 可以解决实验条件限制的难题

只需要安装一个APP，就可以拥有许多种试剂和实验仪器。无污染，无毒害，也不用担心打碎仪器或者不当操作带来的危险，任何想法都可快速呈现，达到常规条件下无法实现的效果。在线数据库Cloudlab还会不断自动添加新的化学试剂，可以做更多更有趣的实验。

3.3 可以随时随地进行实验，有效利用学习时间

利用手机APP进行仿真实验，熟练使用后，往往不用太长时间即可完成一个实验。无论是在课间还是在周末，也不管是在宿舍还是在地铁上，随时随地都可以进行仿真实验，充分利用各种碎片时间学习。

chemical experiment is an important content in the study of chemistry in senior high school. the simulation experiment using virtual chemistry experiment software can solve the difficult problems such as high risk of chemical experiment, limited by experimental conditions, and train experimental research method, deepen the understanding of the knowledge, activate the innovative thinking, and achieve the study goal of chemistry class.

APP of simulation chemistry laboratory; High school chemistry; Simulation experiment

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.365

G633.8

A

1672-9129(2017)10-0295-01