初中化学虚拟实验平台支撑化学实验教学有效开展

肖微

化学是一门以实验为基础的自然科学，而实验教学是激发学生探索欲望、培养学生创新精神和实践能力的重要途径。近年来，随着计算机和网络等先进技术的迅速发展，实验教学的领域也越来越多地出现了技术的影子，虚拟实验平台也应运而生。虚拟实验平台的一系列优点可以为学习者提供更多的学习机会和平台，因此虚拟实验平台作为一种辅助教学的手段在初学化学实验教学中具有广阔的应用前景。

初中化学虚拟实验平台简介

在常规实验室中开展实验教学活动时，存在着实验步骤完成困难、成本过高、危险过大，为了讲清楚实验原理或现象，需要反复实验或随时随地做演示实验等问题。

为了能够有效解决实验中的问题，我们开发了东师理想初中化学虚拟实验平台，该平台包括虚拟演示实验、虚拟探究实验以及实验仪器介绍等。虚拟实验平台由7个部分组成，分别有不同的功能：

（1）编辑工具：主要功能是可以根据教学需要将化学教学过程中所涉及的各类图形、文字、音视频、符号、图表等集成在所编辑的文件中形成课件，并将课件保存或导出平台使用。（2）素材库：主要功能是提供给用户所需的各种图片、视频、动画、音频、文本等素材，用户可以自由控制各种素材，以备实验之用。（3）同步实验：主要功能是设置与课本中同步的实验操作，平台中所有的同步实验都是按照书本中的要求做的同步实验，而且是模拟实验，模拟操作和实际操作基本相同。目的是给予教师和学生指导。（4）构建工具：主要功能是用户可以根据需要设计整个实验过程，这里有设计好的素材库，用户只需将素材按照知识库的要求组装起来，就可以构建一套用户需要的实验装置。整个构建过程方便快捷。（5）辅助工具：主要功能是提供给用户所需的辅助工具，如化学计算器、元素周期表、分子模型等工具，以备在实验中辅助之用。（6）仿真工具：主要功能是根据属性设置，按照实验规律，自动生成实验工具，由于是仿真工具，因此具有和实际操作中使用的实验工具完全一样的功能。（7）交互实验：用户可以登录该平台，一同进行远程实验操作，这是远程交互实验的核心技术。因为只有在网络上连接到该平台，才能真正实现时间和空间上的交互。

虚拟实验平台有效解决了常规实验条件下难以解决的困难和问题；涵盖了主流版本教材中所有演示和分组实验、探究实验；提供能够动态调整实验参数并根据实验要求控制实验步骤的虚拟实验环境；在协同虚拟环境技术下，可实现合作实验、远程实验、协同研究。[1]同时虚拟实验平台操作特别简单，只需要按照实验步骤一步步点击鼠标。举个例子：进入虚拟实验平台后依次点击菜单栏——同步实验——演示实验——九年级上册——分解过氧化氢制备氧气演示实验，我们就会看到实验演示内容。

根据新课程改革需要，信息技术与初中化学教学进行整合是必然趋势，我们应当根据实际需要合理使用，才能发挥其最佳效果[2]。

虚拟实验平台对感知实验的支撑

初中化学教材中感知实验的教学目标是使学生通过对实验现象的观察增进感性认识，以便学习并牢固掌握元素及其化合物的基础知识。虚拟实验平台提供了化学仪器、药品及实验装置展示工具，常见化学反应方程式、电子式、结构式、元素符号及相应的编辑工具，三维可交互展示平台等实用工具。这些工具有效支撑了化学实验原理不易理解、实验现象不易观察、实验现象难以反复演示以及实验微观现象无法展现等缺憾，充分满足了学生获得足够的直观感性认识的机会。

虚拟实验平台对探索实验的支撑

探索实验的教学目标是运用实验探索化学原理，揭示其本质和规律。在化学实验过程中，学生会有想尝试探究另外一种实验方法是否能达到共同实验目的的心理，以及在实验过程中学生难免会出现错误操作，这样在实验过程中就有可能带来危险；或者因一些化学实验药品稀少、成本过高，导致实验无法进行。虚拟实验平台专门提供了探究实验模块，教师通过平台给学生讲解实验原理，学生可以在平台中动手进行虚拟实验操作，既节省时间，又帮助学校节约教学资源，而且也满足了学生探究实验的需求。虚拟实验平台既保证了实验能正常进行，又激发了学生学习兴趣，训练了学生思维能力，培养了学生进行科学研究的方法和态度。

虚拟实验平台对验证实验的支撑

验证实验的教学目标是验证物质的性质或给理论提供事实依据。但是，如果实验所包含的基本原理不易拓展到实际生活中，或者这种实验因步骤完成困难、周期过长等无法完成，然而在教学过程中我们却需要这样的实验过程来验证相应的实验原理。这时我们可以设想多种实验结论，利用虚拟实验平台来设计出不同的实验方案一一进行验证，这样既激发了学生的学习兴趣，又培养了学生实验设计能力，训练了学生发散思维能力。同时避免了实验中带来的高风险，又能够避免实验可能造成的消耗成本过高等问题。

例如，课堂上在讲述实验的过程中需要警示学生试管炸裂的危害，可我们又不能特意去破坏实验装置，这时虚拟实验平台中“实验装置”这一模块就可以演示试管在加热时外壁有水、没有预热直接对准药品加热等不正确的操作导致试管炸裂。还有我们学习酸雨危害这个知识点时，是无法通过现场试验去当场验证酸雨的危害到底有多大，但是虚拟实验平台中“探究实验”就可以模拟翠绿的树木在遭受人为破坏变成沙漠的整个流程，从视觉感官去教育学生要保护环境、热爱大自然，升华到德育情感教育。

虚拟实验平台对训练实验的支撑

训练实验的教学目标是训练学生掌握基本仪器的性能、使用方法及使用注意事项，掌握化学基本实验操作方法和技能。在化学实验中可能为了讲清楚实验原理或实验现象不明显，则需要反复或随时随地的进行实验操作，这样就造成了资源的浪费。使用虚拟实验平台就可以帮助初中生在化学实验中重复练习、巩固和规范操作步骤等方面突破限制。

尽量实现每个学生都动手去做，争取形成多次练习，而且平台对实验步骤要求严格，只有当前操作正确时才能进行下一步操作，从而使学生逐步达到操作正确、规范、熟练。这样既训练了学生的操作技能，又培养了学生的科学态度和严肃认真的学习风气。

虚拟实验平台中有“演示实验”这一模块，包含了初中化学所有实验的“操作”和“演示”环节。有一些实验室无法完成的实验，或者学校实验设备有限，不能满足学生的学习欲望时，这里有无数的探索空间，可以让学生尽情的尝试化学虚拟实验所带来的乐趣。

虚拟实验平台对活动实验的支撑

初中化学教材中活动实验包括：家庭小实验、实验习题以及教师布置的课后“动手做”。活动实验的教学目标是培养学生综合运用所学基础知识、基本技能解决化学实际问题的能力。教师可以利用虚拟实验平台来指导学生利用所学知识和技能设计出科学的实验方案，并让学生自己利用虚拟实验平台进行操作，观察现象、做好记录，通过分析得出结论，同时对学生完成的实验加以评定，肯定创新，指出不足。虚拟平台不仅为我们节省了教学资源，同时也培养了他们进行科学创新的能力[3]。

工欲善其事，必先利其器。正确看待虚拟实验平台在教学中所起到的辅助作用。万万不要把优势变成劣势，从而犯了画蛇添足的错误；更不能将教学内容和学生的特点弃而不顾，胡乱使用虚拟实验平台。在实际的教学过程中，学生才是学习的主体，是学习的真正主人，而虚拟实验平台只是通向掌握知識的一座桥梁。

参考文献

张艳丽. 基于OSG的虚拟化学实验平台的研究[D]. 硕士学位论文，2010.

解月光. 信息技术教学应用研究[M]. 北京：人民教育出版社，2005.

钟绍春. 信息技术与课程整合的资源与软件研究[J]. 电化教育研究，2005（03）.