網絡模擬在中學化學實驗教學中的應用

摘要： 網絡模擬是現(xiàn)代化教學手段之一，是適應實驗現(xiàn)代化教學的一種體現(xiàn)形式。本文簡明闡述了網絡模擬在中學化學實驗教學中的應用具有的必要性、可行性，并對以后的教學產生的深遠意義做了一定的探討。

關鍵詞： 網絡模擬 化學 化學實驗 應用

21世紀是信息化的社會，知識的更新?lián)Q代呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的趨勢。21世紀的人才模式是“教學+藝術+創(chuàng)意+電腦”。［１］面對這一挑戰(zhàn)，陳至立提出：在開好信息技術課程的同時，要努力突進信息技術與其它學科教學的整合，鼓勵在其它學科的教學中廣泛采用信息技術手段，并把信息技術教育融合在其它學科教學學習中去。［２］這就要求我們在中學教育中更加注重培養(yǎng)學生的各項能力，不僅使學生能獲取知識，更應使學生具備如何自我獲取與更新知識的能力。“網絡模擬系統(tǒng)”是一個最好的工具。所謂網絡模擬，即通過計算機網絡模擬顯示中的事物、過程、情景來創(chuàng)設一個幾近真實的情景，用來幫助解決問題。它是一種具有時代特征的教學方式，在中學化學教學的過程中起到了越來越大的作用。

一、使用網絡模擬的必要性

化學是一門以實驗為基礎的科學，學生不僅能從實驗中去認知事物，還可以通過實驗來培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。戴安邦老先生就曾指出：“化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式，是化學學科素質教育的有效組成部分。化學實驗以其豐富的內涵在通過化學教育培養(yǎng)學生的素質中發(fā)揮著獨特的功能和作用。”［３］然而，傳統(tǒng)的化學教學并沒有將這一功能充分發(fā)揮，實驗的科學性、直觀性、探索性、操作性等一系列優(yōu)點喪失殆盡。由于教育體制與地方、學校的具體性、局限性等原因，“據(jù)統(tǒng)計，我國中學化學實驗中大部分為演示實驗和隨堂實驗，約占實驗總數(shù)90%以上”。［４］顯然這種實驗教學模式流向單一，結果單一。在這種教學模式下，學生容易形成思維定勢，并唯教師“馬首是瞻”，長此以往，不利于學生積極主動性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這也不符合21世紀人才培養(yǎng)的要求。而網絡模擬可以突破傳統(tǒng)的化學實驗教學的諸多弊端，在化學實驗教學中展示其特有的優(yōu)點，推動中學化學教學前進的步伐。

二、網絡模擬化學實驗過程的優(yōu)點

1.具有很強的安全性

現(xiàn)實化學實驗中所存在的諸多的危險：酸液的濺落、有害氣體的散逸、藥品的錯誤搭配、操作過程中步驟的錯誤、玻璃儀器的爆裂等，這些都會對師生產生傷害的因素，稍不小心，即有可能發(fā)生危險。而網絡模擬化學實驗的過程，因知識在計算機上通過鼠標操作，不但沒有危險，而且以其鮮明的色彩與反應特征及其動感的聲響效果而更加具有感染力。

2.具有可重復性和可操作性

傳統(tǒng)的現(xiàn)實化學實驗，有時候做錯了一個步驟，就會因連鎖反應而影響后面的一系列步驟，最終影響實驗結果。另外因化學反應的漸進性與過程性，學生在做錯了一個步驟時，有時很難立刻發(fā)現(xiàn)，直到反應結束才發(fā)現(xiàn)，如此很可能毀掉整個實驗，必須從頭再來。這樣不僅浪費了大量藥品、器材，有時還會引起很大的危險。而網絡模擬化學實驗過程則不同，它可以在學生做錯誤步驟時發(fā)出警告提示，來引起學生的思考，并強化學生記憶，避免錯誤的再次發(fā)生。并且實驗過程中學生可以重復操作，而不會浪費藥品，從而可以訓練學生們使用儀器、藥品等的基本操作、技能和選用器材進行裝置能力，繪制儀器裝置簡圖的技能等。

3.具有很強的參與性與互動性

在傳統(tǒng)的化學實驗中，因演示實驗和隨堂實驗占很大的部分，大都是教師在講臺上邊講邊做實驗，學生們在臺下邊看邊聽。一方面，學生因教室地理位置限制，不可能多角度、多側面地全面把握實驗過程；另一方面，因沒有參與實驗過程，學生可能會忽略掉很多細節(jié)，從而大大降低了教學效果。在教學過程中，學生只是通過聽與看兩個渠道來理解實驗過程，這就大大降低了學生的學習效率。而網絡模擬化學實驗過程，學生們人人都可以參與化學實驗過程，這就在廣泛的參與過程中提高了學生的積極性和主動性，從而大大提高了教學效果。

網絡模擬化學實驗過程比之傳統(tǒng)與顯示化學實驗過程還具有較強的互動性。教室通過網絡系統(tǒng)，可以在網上進行全局控制，在同一時刻對不同的學生所出現(xiàn)的不同錯誤進行提示與修改，而學生在操作過程中也可就某些問題通過網絡進行討論，這樣就增強了“教師—學生”“學生—學生”的交流、互動，在形成“學生—教師—學生”互動模式的同時，增強了學生間的合作協(xié)調能力。

4.具有很強的獨立性和多元性

在課堂化學實驗中，一方面，各個學生都各自的特征和各自的能力價值取向，從而具有各自的“個性”；另一方面，由于教師與學生都是多元智力的，在對同一問題上，具有多元的解決方法。在傳統(tǒng)的中學化學實驗中，這兩個特征往往會在很大程度上被抹掉，而通過網絡模擬系統(tǒng)模擬化學實驗過程，學生可以在遵守基礎實驗的基礎上根據(jù)自己對知識的把握獨立完成實驗過程，并在其中加上自己的見解，進行一些添加和改造，從而激發(fā)自己的創(chuàng)造性思維和發(fā)散性思維，例：在做葡萄糖或醛與銀氨溶液的銀鏡反應時，學生在教師的引導下，還可以做出銅鏡或金鏡反應。

二、應用網絡模擬系統(tǒng)進行化學實驗教學的意義

網絡模擬系統(tǒng)在中學化學實驗中的應用，以其特有的優(yōu)點，大大彌補了傳統(tǒng)化學實驗教學的不足，這對中學化學實驗教學乃至整個化學教學來說都具有很深遠的意義。

（一）就整個化學課堂教學來說

首先，改變了傳統(tǒng)教學的知識傳授的單一流向，使其變得更加多樣化、具體化。

其次，通過網絡模擬各種自然、社會情景，模擬各種化學工藝或化學物質形成過程，可以增強單位時間內的課堂容量，使教學情景更加多樣化和廣闊化，從而增強學生的學習興趣，調動學生的學習動機，并能夠使學生在學習化學的時候，了解到更多的自然、社會知識。例如：教師在講述甲烷制作的過程中，可以通過網絡模擬系統(tǒng)創(chuàng)建農村沼氣的制作過程，使學生了解到人畜糞便、農作物秸稈、樹葉、垃圾等都可以作為沼氣的發(fā)酵原料，了解到農村的發(fā)酵池是什么樣的，沼氣是在什么樣的溫度下形成的，從而使學生在認識到人在對自然和自身進行認識和探索的同時，更能夠有效地利用和改造自然，并使學生認識到化學知識在現(xiàn)實生活中的應用，養(yǎng)成“學以致用”的科學態(tài)度，從而在學習過程中完成人文教育和理科教育的結合。

其三，通過網絡模擬化學實驗過程，可以更好地設置有關問題，從而有利于啟發(fā)式教學方法的施行。

最后，網絡模擬化學實驗過程的應用，可以使學生積極主動地參與實驗過程，側重于過程的教學，改變傳統(tǒng)教師主動，學生被動的局面，從而使學生變?yōu)榻虒W主體，以學為主，而教師變?yōu)榻虒W的引導者，以教為輔。這有利于學生創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，從而有利于素質教育在化學課堂中的實施。

（二）就整個教育大背景下的化學教學來說

首先，網絡模擬系統(tǒng)在中學化學實驗中的應用，符合“探究式”學習理論的教育框架。

早在20世紀80年代，以探究性學習為基礎的教育理論就為世界各國所接受，到了1996年，美國國家科學院更是提出了《國家科學教育標準》，其中指出：“學科學的中心環(huán)節(jié)是探究，探究的重要并不意味所有的教師都應以一種方式來教學生學習，科學探究指的是科學家們研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)，提出種種解釋的多種不同途徑，科學探究也指的是學生們用以獲取知識、領悟科學的思想觀念、領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。”［５］通過網絡模擬化學實驗過程可以使教師引導學生通過不同手段來進行化學實驗，并且突破學校化學儀器設備不足或缺少等的局限，從而對多種化學理論、結果進行應驗性或創(chuàng)造性實驗操作。此外學生通過網絡模擬實驗，并在網上進行討論，從而得出相關結論，也符合探究性實驗教學方式的程序：按“實驗—問題—討論”或“問題—實驗—結論”的程序進行教學。

其次，網絡模擬的應用，符合研究性學習教育理論的框架。

中國教育部頒布的《基礎教育課程改革綱要〈試行〉》中規(guī)定，包括“研究性學習”在內的所有教育改革所要達到的目標之一就是使學生“具有穩(wěn)步的創(chuàng)新精神，實踐能力，科學的人文素養(yǎng)及環(huán)境意識；具有適應終身學習的基礎知識、基本技能和方法”。網絡模擬化學實驗過程，可以在課堂有限的時間內增強學生的參與性、操作性，大大增強其實踐操作能力。通過模擬污水處理過程，化學原料開采、提取、處理過程等均可在其突破教師有限空間的同時培養(yǎng)學生的環(huán)保意識，以及認識、探索自然規(guī)律，正確利用自然的科學人文素養(yǎng)，而計算機、網絡等有關知識的掌握對學生們適應以后的終身學習也有很大幫助。

再次，研究性學習無論在其對象上，還是再其途徑上，都有“學習研究”的特性，“即在研究性學習過程中，學生學會提出和界定問題；學會在具體問題情境和研究環(huán)境下應用和修正程序和方法；學會掌握大量研究課題的感性知識，以利于研究”。［６］在網絡模擬化學實驗過程中，學生可以通過網絡與教師或同學進行問題的討論和總結，在討論的過程中，掌握正確的方法。網絡模擬系統(tǒng)還可以為學生們創(chuàng)設豐富多樣的研究情景，而單一的課堂實驗教學則不具備這些。此外，在模擬操作過程中，通過計算機的有關程序輔助，可以訓練學生們對比較、分類、歸納、分析、數(shù)學方法、綜合、演繹、假說等理性思維方法的習練，從而有利于其以后對其他課題的研究。

最后，網絡模擬系統(tǒng)在中學化學實驗過程中的應用還符合素質教育與“人本教育”的教育理念。

總之，它是符合當今教育改革大方向的一種現(xiàn)代化教育手段，它的應用對化學教育的作用和意義是重大的。

綜上所述，現(xiàn)代教育中的網絡模擬系統(tǒng)在信息化潮流洶涌的今天，對化學教育的促進作用是重大的，它可以建立起與真實環(huán)境相近的學習效果，使學生仿佛處于真實環(huán)境之中。但我們要明確，它只是促使化學教學進步的一種手段，雖然它具有很大的重要性，但終究不能完全代替真實的動手、動腦的真實實驗和真實的社會。

參考文獻：

［1］薛志旺.新加坡創(chuàng)意思考教育對我國研究性學習的啟示.全球教育展望，2003年第2期：65-66.

［2］顧宏偉.現(xiàn)代教育技術與化學實驗教學整合的實踐思考.www.jszx.jsol.net/jszx/jky/lunwen/ghw.htm.

［3］［4］陳喜鳳，許俊翠，袁詩海.改革化學實驗教學方式、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力.化學教學，2003年第4期.

［5］余自強.科學課程論.北京：教育科學出版社，2002年版.

［6］薛志旺.新加坡創(chuàng)意思考教育對我國研究性學習的啟示.全球教育展望，2003年第2期：66.