基于初中化學虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學設計與應用初探

摘 要：虛擬實驗是利用計算機技術以及網絡技術在電腦設備上進行相關實驗的模擬過程。該教學模式下，由于每個人都會配備電子實驗設備，學生無需像往常一樣過分關注教師的操作流程，只需在屏幕上觀看和操作相關實驗即可，最大限度地避免了由于未能看清教師操作而引發的學習效果不佳問題。本文對初中化學虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學設計與應用進行了研究。

關鍵詞：初中化學；虛擬實驗平臺；應用途徑

在傳統的初中化學教學模式下，實驗設備不足，嚴重影響了教學實驗演示效果，且未能給學生提供親身參與實驗操作的機會，導致學生對化學實驗操作過程掌握不佳。虛擬實驗教學模式的應用，可有效解決上述問題，引導學生參與到實踐操作中，使其在獲取知識的同時，不斷提升動手能力。

一、傳統化學實驗課堂教學中的不足和缺陷分析

在傳統的教學模式下，教師習慣性地先講解理論和實驗原理，待學生有了一定的基礎后，便一邊講解一邊動手操作。在此過程中，由于學生未能看清教師的實驗操作流程，易對學習效果造成不良影響，甚至使其逐漸失去化學學習興趣。另外，在實驗操作過程中，由于教學器材的質量不可控，且教師在正式應用之前也并未進行故障檢查，進而使整個實驗過程存在著一定的安全隱患。

二、虛擬實驗應用于初中化學課堂教學的優勢

1.提升課堂效率

例如，在講解“鐵在氧氣中燃燒”的實驗時，以往的教學模式下，教室后排的學生很難看清教師的操作流程，嚴重影響了學習效果。而將虛擬實驗技術應用于化學實驗教學中，可使學生通過屏幕仔細、全面地看清整個實驗流程，進而有效提升課堂學習效率。

2.保證實驗安全性

在虛擬實驗課堂上，學生的操作只是按動鼠標和按鈕，無需擔心因實驗操作失誤而引發的安全問題。而在傳統的教學模式下，安全事故時有發生，如在進行燃燒實驗時，常有學生不小心將酒精灑出，進而導致實驗臺起火，造成不必要的損失。

3.避免資源浪費

初中化學實驗常需消耗大量藥品，而引入虛擬實驗技術，不僅可節約設備和場地，同時也能大幅度減少實驗材料耗損。很多實驗藥品在應用之后，經常發出一些毒害氣體，長此以往，難免對教師和學生的身體造成損害。虛擬實驗教學模式的應用無需擔心上述問題，并可為學生提供一個健康、安全的實驗環境。

三、初中化學虛擬實驗平臺的虛擬實驗教學設計與應用途徑

1.降低實驗風險

在初中階段化學課程教學中，很多實驗都存在著潛在危險，同時，很多藥品的應用也會對學生的身體造成不同程度的危害。將虛擬實驗平臺引入教學實踐中，可以有效降低化學實驗風險。例如，在初中化學“應用廣泛的酸堿鹽”章節中，涉及濃硫酸和強硫酸，不管是對其進行應用還是制作，均存在著一定的風險，一旦操作不當，便會對學生造成傷害。基于此，教師可通過現代先進技術的應用開展虛擬實驗，利用Maya、Virtools等軟件進行實驗平臺構建。通過該教學模式的應用，教師可在虛擬的環境中展示出真實度較高的實驗效果，使學生真切地看到每一個實驗操作環節，不僅豐富了初中化學實驗的教學形式，同時，也有效避免了安全問題的發生。

2.提升學生的認知

提升學生對實驗的認知是虛擬實驗教學的另一顯著功效，其可深化學生對實驗過程的分析和對實驗現象的觀察，進而加深學生對相關知識的理解和體會。例如，在“氧氣還原反應”實驗中，教師便可在虛擬實驗室中，使用一氧化碳還原氧化銅。操作過程中，教師可人為地將顏色調節得更加明顯，進而突出黑色固體變成紅色固體的實驗現象，并通過高科技技術，將這一現象擴大，從而加深學生的記憶和理解，不斷提升教學質量。

3.減少資源浪費

化學實驗中，很多藥品和儀器設備都十分珍貴，如若學生對實驗操作技巧不熟悉，便極易造成資源、材料的浪費問題，嚴重時還會造成器材損毀。為此，將虛擬實驗引入教學中，讓學生通過觀察來展開實驗并領會具體的操作方式，以此避免資源、材料的浪費問題。例如，教師在講述實驗操作時，應告知學生試管加熱的正確方式，若由于操作不當導致試管破裂，不僅會造成設備浪費問題，同時，也會對學生的身體安全造成一定影響。但如果僅通過教師的講述，學生往往印象不夠深刻，為此，教師可將該危險操作通過虛擬實驗的方式展示給學生，從而真正提升其重視程度。

綜上所述，為避免和解決化學實驗教學中的種種問題，教師可將虛擬實驗教學模式應用其中，不僅能有效避免資源浪費和操作危險問題，還可大幅度提升教學效果，并引導學生真正參與到實驗中，加深學生的學習感受和記憶，不斷提升學習質量和效率。

參考文獻：

[1]何先朗.初中化學課程虛擬實驗的教學設計與應用研究[J].新課程（中學），2016（1）：226-227.

[2]徐永春.初中化學虛擬實驗的設計及應用研究[J].中學課程輔導（教師通訊），2015（12）：96.

作者簡介：曹明青（1976— ），男，四川樂山人，本科學歷，研究方向：中學化學教學。endprint