初中化學課程虛擬實驗的教學設計與應用研究

周永智

【內容摘要】虛擬實驗能夠非常好的為化學課程的實驗教學提供積極的輔助功效。對于初中化學課程的教學過程而言，有些實驗在課堂上并不容易實現，加上學生自身的實驗操作水平也十分有限，這些都會成為實驗教學中的一些障礙。虛擬實驗的產生則能夠極大的化解這些障礙，合理的利用虛擬實驗不僅能夠給大家清晰的呈現相關實驗過程、實驗步驟，這還能夠非常好的促進學生對于實驗教學的認知，是對于實驗教學效率的一種極大的提升。

【關鍵詞】初中化學 虛擬實驗 設計 應用

虛擬實驗能夠極大的為初中化學實驗教學提供輔助功效。對于那些在常規條件下難以操作的實驗，或者是學生自身無法完成的實驗，教師可以通過虛擬實驗的設計來進行代替。虛擬實驗不僅很好的化解了實際教學中的種種障礙，這也是對于課堂教學效率的一種良好推進。

一、降低實驗的風險

很多化學實驗都是存在一定風險的，不少化學藥品如果使用不當不僅會造成對于學生的傷害，嚴重時還可能引發一些不堪設想的意外事故。因此，對于那些涉及到有毒或者是有腐蝕性藥品的實驗過程，或者是一些會產生毒害物質的實驗操作，教師一定要更為留意。可以以虛擬實驗為代替，這將極大的降低實驗的教學風險，并且能夠讓學生更直觀的看到實驗的操作過程以及相關的實驗現象。現在有很多非常高效的教學輔助工具，不少工具都能夠對于實驗過程進行模擬，這讓虛擬實驗極大的成為可能，并且為實驗風險的降低提供了很好的輔助。

例如，在初中化學第七章《應用廣泛的酸堿鹽》中就涉及強硫酸與濃硫酸，無論是對其的制作或是使用都存在一定的安全風險，容易對學生造成極大的傷害。教師可以利用現代化的信息技術來進行虛擬實驗，利用Virtools、Maya等軟件工具進行構建。最后，通過虛擬的操作，教師就能夠在虛擬的環境中展現出真實的實驗效果，學生也能夠從中看到真實的實驗現象。虛擬實驗的產生不僅豐富了初中化學實驗教學的形式，這也避免了很多實驗風險的發生。不僅如此，很多虛擬實驗都做的非常逼真，實驗現象也十分明顯，很利于學生的觀察與體會。這些都是對于實驗教學提供的非常有效的幫助。

二、提升學生的認知

虛擬實驗的另一個顯著功效在于它能夠很好的提升學生對于實驗的認知，能夠深化學生對于實驗現象的觀察以及對于實驗過程的分析，進而促進學生對于實驗原理的理解與體會。很多虛擬實驗都能夠非常真實的展開對于實際實驗過程的模擬，虛擬實驗甚至能夠更為清晰準確的給學生們呈現相關的實驗現象，實驗操作過程也會更為標準。這些都是很好的實驗教學素材，能夠極大的深化學生對于實驗的認知，并且促進大家對于相關教學知識點的理解與吸收。

在氧化還原反應的教學中，教師可以在虛擬實驗室中使用一氧化碳還原氧化銅。在實驗過程中，教師就可以將顏色調節的更加明顯，突顯出黑色固體變為亮紅色固體的實驗現象。同時，針對于導管中有氣泡冒出的實驗現象，教師可以利用信息技術將其進行擴大，并給出特寫，學生就能夠對這個現象進行更深刻的認識與記憶。通過虛擬實驗，學生就能夠對化學實驗現象進行更清楚的觀察，真正體現出實驗教學的效力，進而提高初中化學實驗教學的質量。虛擬實驗不僅是對于傳統的實驗教學形式的一種發散與延伸，這種教學方式也能夠很好的深化學生對于實驗過程的認知，這對于學生自身的實驗能力與實驗水平的提升將會是很好的推動。

三、減少資源的浪費

虛擬實驗的另一個顯著功效就是能夠減少很多不必要的資源浪費，這一點在實際教學中也非常重要。很多化學藥品以及實驗操作儀器都是較為珍貴的，有的甚至造價高昂。對于實驗技能還不是太嫻熟的學生而言，大家很容易在實驗過程中造成實驗藥品的浪費，或者是由于實驗操作的不當而損毀了一些實驗器材，這種資源的浪費不僅非常可惜，也很沒有必要。對于這類實驗教師則可以以虛擬實驗的形式進行代替，可以讓學生在觀察的過程中來感受實驗的展開模式，并且領會實驗的操作方式。這不僅避免了不必要的資源浪費，這也讓實驗教學能夠正常展開，并且收獲很好的教學成效。

例如，教師在講述基本的實驗操作時必定會告知學生正確的試管加熱方法，告知學生一旦試管加熱不均就容易爆裂。試管爆裂不僅會造成資源浪費，甚至還極有可能造成安全問題。但是，僅僅通過教師的講述，學生對該現象的認識并不深刻，也無法引起學生足夠的重視。此時，教師就可以將這項實驗通過虛擬實驗環境來完成。通過虛擬實驗，學生就能夠真實地觀察到試管因為加熱不均而爆裂的現象，進而提高認識和重視程度。這不僅是一種十分靈活的實驗教學方式，這個過程也很好的提升了學生的認知，是對于實驗教學的一種非常好的促進。

結語

虛擬實驗能夠很好的為初中化學實驗課程的教學提供輔助功效。虛擬實驗首先可以用于替代那些存在一定危險性的實驗操作，這將會極大的降低實驗教學的風險。虛擬實驗還能夠很好的提升學生對于實驗過程的認知，進而深化學生對于教學知識的理解與掌握。虛擬實驗的另一個顯著功效就是能夠減少很多不必要的資源浪費，這一點在實際教學中也非常重要。

【參考文獻】

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[3] 朱敏. 基于初中化學虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學設計與應用研究[D]. 西北師范大學，2013年.

（作者單位：江蘇省鹽城市鞍湖實驗學校）endprint