虚拟实验在中学化学教学中的应用与研究

李俊池

摘要：实践操作是化学学科的重要特点，利用实验的方式探究化学知识是当前化学教学的重要手段。在化学教学过程中，基于安全、污染、浪费等方面的考虑，很多的化学实验无法通过课堂演示或实验操作来完成，这不利于学生对知识的理解和掌握，影响了课堂教学效率。随着科技的发展，虚拟实验技术被应用到化学教学中，通过虚拟实验解决了化学教学的难题，提高了化学教学效率。

关键词：虚拟实验；中学化学；应用研究

中图分类号：G633.8

引言：

化学作为初中教学的重要内容，其知识的获得往往依靠大量的实验操作，而化学实验不同于物理、生物的实验，实验操作中由于化学反应往往存在一定的危险，反应过程中也会产生一些有害物质污染环境，这造成了很多实验无法正常进行。计算机技术的发展改变了这一现状，在化学教学过程中教师可以利用科技手段，将很多依靠传统实验手段无法完成的实验进行虚拟演示，从而实现教学目的，提高教学效率。本文通过在认识虚拟实验的基础上，对虚拟实验的作用进行了简要分析，并进一步阐述了在虚拟实验在初中化学教学中的具体运用。

一 虚拟实验的内涵

虚拟实验又称电子实验，是在教师的指导下，学生利用虚拟实验室进行动手操作、进行各种实验的一种仿真实验。这种实验能够非常逼真地展示实验过程，通过让学生动手体验实验过程，了解实验过程，明确实验结果，得出正确结论，从而达到与传统实验相同的教学效果。由于这种实验新颖、独特，满足了学生的好奇心，学生在操作过程中参与积极性较高，具有较好的教学效果。此外，教师也可以利用虚拟实验任意搭建典型实验，能够有效提高实验的针对性和实验效果。

二 虚拟实验的意义

虚拟实验作为一种有效的实验形式，促使了化学教学的变革，极大地增强了化学课堂教学效率，有着重要的现实意义。

1降低实验风险，提高实验效果

化学实验的过程往往伴随着化学变化，有毒气体、爆炸等现象的发生，这使得化学实验具有一定的风险，甚至由于学生好奇心强烈进行不规范的实验操作，导致实验事故。而虚拟实验的出现，解决了这些问题，学生通过虚拟实验室，进行实验操作，在取得良好实验效果的同时，可以大大降低实验风险。

2弥补传统实验的不足

在化学教学中，教师经常发现，虽然某个实验在教学时已经做过，但是经过一段时间之后，很多学生往往会忘记，由于时间的关系，这些实验也无法在进行重现练习，但是我们可以利用虚拟实验进行重新演示，这样能够达到巩固的目的，有效节省时间，弥补了传统实验的不足。

3避免浪费，提高效果

由于初中生年龄较小，好奇心重，传统的实验模式缺乏新鲜感，往往难以取得预期的实验效果。而利用虚拟实验这种新的实验形式，能夠满足学生的好奇心，提高学生参与的积极性，大大增强了实验效果。同时，利用虚拟实验能够避免一些实验耗材，如试管爆裂、实验物品损耗等，节省了实验用品，避免了不必要的浪费。

三 虚拟实验的具体应用

科技技术的不断发展，促进了现代教育技术不断更新。虚拟实验作为一种新型的实验形式，具有独特的作用，被广泛应用到初中化学教学中，取得了意想不到的效果。

1经典重现，增强教学效果

初中化学教学中具有大量的实验操作，这些实验是学生获取化学知识的重要途径。随着学习内容的不断增加，很多的化学知识学生往往会产生遗忘，影响了学生的学习效果和教学效果，而由于时间的关系，我们又无法对曾经的经典实验进行重新操作。在这种情况下，我们可以借助于虚拟实验对这些实验进行演示，重现实验的过程和结果，让学生迅速地掌握逐渐淡忘的理论内容，为知识的应用打下坚实的基础。如在学习中部分学生忘记了一氧化碳燃烧后会产生什么样的物质，如何鉴定这些物质时，我们可以利用虚拟实验将 “怎样检验一氧化碳燃烧的产物”这一实验进行演示，通过虚拟实验，重现了实验的过程，学生明确了一氧化碳燃烧后产生二氧化碳，通过燃烧的木条和石灰水可以进行鉴定，因为二氧化碳不具有燃烧性，并且二氧化碳会使澄清的石灰水变浑浊。通过虚拟实验学生重新掌握所学知识，加深了对实验现象的认识，提高了教学效果。

2积极创新，培养探究能力

培养学生的创新意识和实践能力是新课标的重要要求。初中化学实验内容丰富，尤其是虚拟实验，蕴含着无穷的想象力，这为学生创新能力的培养提供了重要平台。学生通过虚拟实验能够充分发挥自己的想象力，利用虚拟实验不断对实验内容进行尝试探究，完善实验过程，避免了真实实验时危险的发生，也提高了学生探究意识和探究能力。如虚拟实验室制备二氧化碳的实验。对于这个实验首先要考虑实验的装置，教师根据需要首先向学生出示二氧化碳的制备装置，然后让学生根据化学反应方程式来选取实验所用的原料，学生根据方程式很容易选取了石灰石和稀盐酸作为实验原料，这时教师要引导学生思考如果没有石灰石，可以利用什么物质来代替，通过分析，找到了实验原料的替代品大理石和方解石，然后教师指导学生进行虚拟实验，在实验过程中学生的创新意识得到培养，探究能力不断增强。

3微观呈现，提高学生认识

化学分子机构是我们无法用肉眼可以看到的，在教学时教师对于化学分子的描述大都采用文字语言来描述，这种表达方式非常抽象，学生无法真正理解，科技的发展和虚拟实验的出现为我们直观呈现分子的微观结构提供了可能。教师利用虚拟实验借助于电子计算机的三维技术可以将化学分子进行直观演示，通过演示学生进入了化学的微观世界，激发了学生学习化学的兴趣，提高了对化学的微观认识，也了解了物质的化学性质。如在学习“甲烷”时，对于甲烷学生基本上都是基于课本内容的了解，对于每个甲烷分子的构成学生非常明确是由一个碳原子和四个氢原子构成，在教学时为了提高学生内容的理解和掌握，教师可以利用虚拟实验将甲烷分子的构成进行三维演示，通过演示学生明确了为什么一个甲烷分子只有一个碳原子和四个氢原子构成，提高了学习化学的兴趣和对化学微观世界的认识。

结束语：总之，在初中化学教学中积极应用虚拟实验，能够经典重现，使理论与实践相结合，提高学生对化学知识的理解，也能够培养学生的创新意识和探究能力，并且通过直观地将化学微观呈现给学生，提高了学生的认识和实验探究的能力，不断增强了初中化学教学效果。endprint