虚拟技术在化学实验教学中的应用

曹正桦

（江苏省盐城市明达高级中学，江苏盐城 224002）

引 言

随着教育教学的不断发展，我们越来越意识到化学实验在整个化学教学过程中发挥的重要作用。化学本身就是以实验为基础的学科，在开展化学教学时，教师很多时候需要结合实验，通过实验渗透化学知识，让学生形成化学思想。由此可见，实验对化学教学来说是非常重要的。然而，在实际教学中，由于受应试教育理念的影响，再加上硬件问题，很多学校或者教师更加注重对学生进行理论知识的灌输。现在，虚拟现实技术的不断进步，让化学实验的操作变得更加简单。在教学过程中运用虚拟技术，实施化学教学，不仅可以让化学实验教学能更加顺利地进行，更能在一定程度上提高学生的化学实验水平和学习兴趣[1]。在本文中，笔者将针对虚拟技术在化学实验教学中的应用进行简单探究。

一、运用虚拟技术提高学生的动手能力

学生能够接触到的实验机会不算太多。在实验教学过程中，教师往往会通过示范来引导学生学习操作。虽然说教师会非常认真地进行示范，但是学生所能够看到的角度是不同的，是不全面的，并不能360°无死角地观察到整个实验过程及状态，所以，在学生动手操作的时候，基本上会出现不同的问题，动手操作能力有待提升。

当前是素质教育的时代，我们更加提倡学生的全面发展。所以培养学生的动手能力成为我们的重要教育目标。有了虚拟技术，教师示范可以被虚拟技术所代替。大家都了解，虚拟技术有一个最大的优点，那就是能够提供三维立体的空间环境，这样一来，学生就能够全方位地感受到实验过程。也就是说，实验中的每个细节都能够被学生捕捉到，学生对实验的了解就会变得更加深刻，他们的动手能力也会随之提高。

以探究钠、镁、铝单质金属强弱性为例。在实验教学中，为了能够提高整体实验效率，笔者组织学生分组实验，第一个实验是Na 和Mg 分别与水反应；第二个实验是Mg 和Al分别与盐酸反应。为了能够确保实验步骤的正确和规范，笔者先在课堂上利用虚拟技术向大家展示了两个实验的整体过程，并组织学生重点记忆实验要点，这能够为学生动手操作做好铺垫，待学生进行实验时也能避免不少错误。

二、运用虚拟技术激发学生的实验兴趣

实验实际上是非常有趣的，但由于教师示范方式的不得当，或者学校实验设备有限，软、硬件方面的条件不能满足学生的学习需求，学生逐渐降低了对化学实验的兴趣。兴趣是打开学生学习大门的钥匙，也是我们非常重视的影响学生学习的一大因素[2]。在当前高中化学实验教学中，如何激发学生的实验兴趣呢？学生往往更喜欢那些实验现象明显、能够让他们产生好奇的实验，可是这些实验有的不好操作，有的不具备条件。针对这种情况，虚拟技术的运用就有了非常大的优势。虚拟技术简单来说就是虚拟现实，将实验的画面动态地呈现给学生。利用虚拟技术，我们可以做很多有趣的实验。虚拟技术对学生来说是非常新鲜的，运用虚拟技术呈现实验动态对学生们来说也是非常有趣的。所以，在实际教学过程中，我们可以深入挖掘学生感兴趣的实验内容和现象，然后利用虚拟技术为大家呈现出来，由此设置悬念，激发学生的好奇心，调动学生的学习积极性，让实验教学变得更加顺其自然，使学生对实验有更高的热情[3]。

例如，笔者在带领学生探究电解池原理的时候，首先在课堂开端利用虚拟技术向学生展示了一个有趣的小魔术——铅笔写红字。在大家的印象里，铅笔写出来的字都是黑色的，然而利用虚拟技术进行演示，大家却看到这样的一种现象：一个普通的2B 铅笔，把它连接在导线上，然后在滤纸上写字，居然能写出红色的字迹。对于这个现象，大家都非常好奇。为什么这样做，铅笔就可以写出红色的字呢？由此，教师引导学生对电解池的原理进行研究和实验。在后续的教学中，教师又利用虚拟技术为大家呈现了微观模拟氯化钠溶液的电解过程，由此带领学生深入探究电解池，并进行微观分析：氯化钠溶液中有哪些离子？通电前后分别进行了怎样的运动？为什么电解质溶液能够导电……

三、运用虚拟技术满足学生的学习需求

每位学生对于实验的了解程度都是不同的，他们的实验水平也各不相同。大家都知道，想要提高实验教学效率，就必须尽可能地满足每位学生的需求。然而，学生之间的需求必然是不同的，教师在教学时很难满足所有学生的需求，这时虚拟技术的优势就能够显现出来。利用虚拟技术进行实验教学，能够为大家营造一种身临其境的学习环境，这样一来，先满足学生的基本要求，那就是能仔细观察实验过程[4]。除此之外，对于学生在实验过程中出现的一些基本问题，我们也可通过虚拟技术来解决。例如，有的学生在实验操作时不规范，有的学生不清楚实验原理，有的学生在实验中会出现各种错误，等等。对于这些问题，我们就可以根据学生的实际情况应用虚拟技术对整个教学过程进行调整，尽可能地满足绝大部分学生的需求，这一方面能够让学生获得更多的自主学习空间，另一方面能够让学生获得更加贴切的帮助，进而促进学生的发展和进步。

举个例子，氯水的性质是一个非常重要的实验，但对高一学生来说，他们对这部分的知识内容掌握得并不深入，大部分学生对氯气与水的反应不够了解，因此也很难理解氯水中的成分以及氯水的性质。为了促进实验教学的顺利进行，帮助学生克服学习难点，在教学过程中，笔者利用虚拟技术来辅助实验教学。在这节课里，笔者分别设计了三个实验——在有氯气的集气瓶中加水振荡观察现象；在新制氯水中滴入硝酸银溶液和新硝酸观察现象；分别用玻璃棒蘸取新制氯水和新盐酸滴在pH 试纸上观察现象。实验结束后，根据学生在不同的实验中反映出来的不同问题，笔者又利用虚拟技术呈现实验过程，以此促进学生对氯水的成分及性质的理解[5]。

结 语

总的来说，科学技术发展越来越先进，虚拟技术在教育教学方面的应用，已经成为一个广泛的现实。作为新时代的教师，我们必须不断提高自身的教学技术和能力，积极尝试利用现代科学技术让教学变得更加直观、生动、有效，让学生更快、更主动地接受实验。