突破傳統 打造仿真實驗這柄利器

劉穎

江蘇省蘇州工業園區蓮花學校 江蘇蘇州 215123

突破傳統 打造仿真實驗這柄利器

劉穎

江蘇省蘇州工業園區蓮花學校 江蘇蘇州 215123

化學實驗作為激發學生興趣、啟發學生思維、培養學生能力的一種重要手段，始終是化學教學的基礎。然而，傳統的化學實驗由于其本身的危險性、耗能性、可操作性等問題，在課堂教學的利用中始終有著一定的局限。而仿真實驗的出現，無疑能夠對傳統化學的種種問題進行適當的解決，也使得化學教學得以沖出瓶頸，得到新的發展，成為化學教學改進的一柄利器。

1 仿真實驗的靈活性能增強學生的學習調控能力

在傳統實驗中，要改變一個反應的條件，就需要進行一個相關的對比實驗，而在此基礎上，就要準備相應數量的實驗儀器和藥品等。如九年級化學教材中過氧化氫制取氧氣的實驗，可設計的對比實驗包括反應的溫度、過氧化氫的濃度、催化劑的種類、催化劑的質量等多個實驗，此時若進行傳統實驗，則需耗費的藥品、儀器、時間等相當于一個大工程勞作。因此在教學過程中，受到種種條件的限制下，許多對比實驗就停留在課堂講解的范疇而不能落在實處。

而仿真實驗的靈活性主要表現為：在虛擬實驗的過程中，學生能方便地改變事物的條件并觀察在條件變化過程中所發生的變化，這樣既有利于學生獲取豐富的感性認識，便于學生根據自己的假設分析實驗數據，更能針對學生的實驗過程，刺激學生探究實驗的結果，從而體驗知識的發現過程，激發學生進一步提出問題與尋求解決問題的興趣。

2 仿真實驗的直觀性便于突破微觀化學反應

化學變化的微觀變化過程，往往是學生突破化學學習的一大難點。如在教學中通過觀察酚酞的顏色變化推斷出微粒在不斷運動，但是對于學習成績居于中下等的學生而言，由于其空間想象能力的匱乏，他們不能想象出微粒運動的過程和狀態變化，因此只是簡單記憶，認為微粒在不斷運動。同理，在酸堿鹽的教學過程中，需要通過大量的化學實驗認識酸、堿、鹽之間發生的化學反應，而從微觀角度認識該反應的實質又是教學的一大難點。

仿真實驗的直觀性則可以很好地解決這個問題。如在虛擬實驗室中進行化學實驗，學生將采集到的一個氧原子和兩個氫原子結合在一起，眼前就會出現一個網狀的水球，這就是他自己創造的水分子。在氫氧化鈉和稀鹽酸的反應過程中，學生在傳統實驗過程中觀察到指示劑顏色的變化，對于酸堿中和反應有了宏觀的認識。而利用仿真實驗制作的Flash動畫，可以展示出氫氧化鈉和稀鹽酸反應時氫離子和氫氧根離子結合為水分子的過程，對于酸堿中和反應的概念也就理解得更加深刻。

3 仿真實驗的數據性有利于增強學生認知能力

在新時代的背景下，化學試題的方向越來越趨近于真實實驗、實際數據的計算，而定量的變化往往是化學實驗中比較難控制和描繪的畫面。如在稀鹽酸和石灰石制取二氧化碳的實驗中，學生可以通過產生大量的氣泡認識到反應產生大量的二氧化碳氣體，但是二氧化碳氣體的生成與時間之間是否是一條直線？還是一條先平緩后陡直再平緩的曲線呢？由于實驗的局限性，只能通過教師的講解抽象地理解變化的過程，而在學生頭腦中難以形成印象，更逞論自行認知了!

在虛擬實驗室中，學生就可以很輕松地解決數據問題。如學生可以通過輸入各種參數，形象化地控制整個實驗進程。在制取二氧化碳實驗過程中，電腦會自動根據測定的二氧化碳的質量與時間的關系，在坐標軸中形成相應的曲線，便于在實驗中直觀地呈現不同的實驗結果，對于提高學生的認知能力、增強教學效果起到極強的促進作用。

4 仿真實驗的虛擬性更符合綠色環保和安全意識

傳統實驗中，硫的燃燒、一氧化碳還原氧化鐵等實驗往往對環境有著一定程度的污染，這是很難解決的問題；而一些實驗如氫氣的爆炸等存在一定的危險，更是限制了一定情況下該實驗的執行情況。

仿真實驗在一定程度上可以緩解這些情況帶來的危害。如在虛擬實驗室中完成的高錳酸鉀制氧氣的實驗中，學生可以親自體會先熄滅酒精燈帶來的后果，而不必擔心玻璃炸裂帶來的物品損耗和炸裂危險。在虛擬環境中，學生可以放心地去做一些有毒性、破壞性、綜合性和研究性的實驗，既可免除這類化學反應帶來的環境危害，又可以避免失誤帶來的破壞性。更值得注意的是，它將平時只能紙上談兵的錯誤后果真實地呈現在學生面前，而這種經驗會遷移到學生的實際生活實踐中，也增強了實驗教學的效果。

綜上所述，仿真實驗在教學中具有很多傳統實驗不可比擬的優勢。在傳統教學的基礎上，增進仿真實驗，是對實驗教學的改進，是對化學教學的推動。隨著仿真實驗計算的不斷向前發展，化學教學也將不斷改進、不斷提高。

10.3969 /j.issn.16 71-489X.2012.21.119