一款高仿真的虛擬化學實驗室：Chemist

盤俊春

隨著虛擬仿真技術的發展，虛擬仿真實驗已成為一種重要的學習方式，它能克服傳統實驗在時間、空間上的限制，讓學生隨時隨地地進行實驗操作，有利于學生更好地掌握實驗知識。虛擬仿真技術在物理、化學等自然科學方面的應用比較廣泛。前面我曾在文章《能隨身攜帶的移動化學實驗室：燒杯》中推薦過THIX公司開發的一款很好的化學實驗APP軟件，其實該公司還開發了另一款化學實驗APP軟件叫Chemist，它的功能不僅強大，而且仿真程度更高，下面我就來簡單介紹一下它的使用方法。

Chemist的主要功能及特點

Chemist是THIX公司開發的系列仿真實驗軟件之一，是一款可以實現高仿真虛擬化學實驗的手機應用，用戶可以挑選對應的化學物質、器材等進行實驗，可稱得上是一個移動的化學實驗室。

Chemist版本同時支持蘋果和安卓系統的手機和平板。在安卓手機里安裝并打開軟件（官網下載地址：http：//thix.co/），啟動后的主要操作界面如圖1所示。

界面很簡單，沒有復雜的菜單，只是在界面上方有三類（器皿、物質和像火柴之類的常用物品）物品列表菜單，所有操作都是通過拖動物品列表中的物品來實現。點擊菜單就可以打開物品列表，APP內擁有所有常見的化學物品，包括液態、氣態和固態的各種化學物質。使用者可以隨心所欲地添加它們，嘗試在不同環境下做各種實驗。

該APP有以下主要功能及特點：①高仿真虛擬環境。使用者可以體驗完全真實的實驗過程，三維的視覺和聽覺效果給人帶來身臨其境的感覺。②豐富的化學物品。該軟件包含大量的化學物品，其官網會不斷更新化學試劑。③自動生成實驗報告。完成實驗之后，可以自動生成實驗報告，記錄所有的實驗步驟，并且可以直接將其保存為圖片或者以電子郵件的形式發送。

利用Chemist進行化學實驗

利用Chemist可以模擬做幾百種實驗，很多操作方法和“燒杯”差不多，下面簡單介紹一下如何利用Chemist做實驗。

1.利用Chemist做燃燒實驗

我們還是以高中化學鉀與水反應實驗為例，實驗的目的主要是觀察堿金屬與水反應現象的區別。首先點擊界面上方的器皿菜單，拖入一只燒杯，然后點擊界面上方的物質菜單，該APP提供了化合物、固體顆粒、液體和氣體四大類原料，選擇“Liquid”液體里的水，把水加到燒杯里，這里加水方式更好，“燒杯”APP是每點擊一次水物品就可加25度3.5ml左右的水，而Chemist將化學原料拖拽至試管或者燒杯處就會切換成一個傾倒狀態，需要多少克，多少摩爾看個人需求，分量精度很好把握，上下拖動手指能改變加水的量，不用一次次加了。按相同的操作方法添加鉀元素，反應發生一會就會自動在屏幕上顯示化學反應方程式：2H2O+2K=2KOH+H2。模擬的化學反應和真實的實驗現象幾乎是一樣的，很快鉀就會和水發生劇烈反應，遇水燃燒后鉀是發出耀眼白光，不一會燒杯就會發生爆炸破碎，圖2～圖4所示是加入鉀的前中后三個實驗的過程及結果。

2.利用Chemist做爆炸實驗

以鎂與氧氣燃燒發生爆炸反應實驗為例，首先點擊界面上方的器皿菜單，拖入一個鐵架臺，然后拖入一個燒杯和一個酒精燈，把它們放到鐵架臺上，接著在物品列表中選中鎂，Chemist中的物品名也是按英文字母順序排列，如找鎂，找到以英文字母“M”標示的位置即可。這里不用另加氧氣，直接使用空氣中的氧氣就可以了。最后用手指點擊酒精，選擇“打開”就可以生火了，發現燒了一會兒，鎂就會燃燒并發生爆炸。燒到最后燒杯也會發生破碎，如圖5所示。

以上只是簡單介紹了兩個基本實驗，其他的實驗大家可以自己嘗試去做，這里就不再舉例了。這里再說說第三個物品菜單，里面有PH試紙、溫度計、火柴這類輔助道具。例如，我們試用PH試紙做一個實驗，點擊界面上方的第三個菜單，就會彈出火柴這類輔助道具，我們選擇PH試紙，把它拖到裝有氫氧化納溶液的燒杯里，就會發現PH試紙的顏色會發生改變（如圖6所示）。

類似的像溫度計、火柴這類輔助道具的使用方法也差不多，大家可自行嘗試。

另外，再簡單說說這一APP的其他操作功能。主界面左下角有一個按鈕，它是用來保存實驗結果的，當完成整個實驗后，我們可以點擊界面左下角的按鈕，在彈出的菜單中選擇直接將其保存為圖片或者發送電子郵件。主界面右下角有三個按鈕：第一個是重新開始新的實驗，第二個是設置物品要顯示的標簽，第三個是設置聲音等系統參數。

總的來說，利用Chemist進行實驗的整個過程都非常逼真，3D效果的視覺和聽覺能給我們帶來身臨其境的感受。更重要的是利用它進行實驗非常安全，操作失誤可以重來，而且它具有實時計算功能，每時每刻都會記錄實驗帶來的反應結果，同學們還可以實時點擊查看其中的化學反應方程式的變化和各種物質成分的組成與變化。總之一句話，它值得大家擁有。