虛擬技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

曹正樺

（江蘇省鹽城市明達(dá)高級(jí)中學(xué)，江蘇鹽城 224002）

引 言

隨著教育教學(xué)的不斷發(fā)展，我們?cè)絹?lái)越意識(shí)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮的重要作用。化學(xué)本身就是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在開(kāi)展化學(xué)教學(xué)時(shí)，教師很多時(shí)候需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)滲透化學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生形成化學(xué)思想。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)教學(xué)來(lái)說(shuō)是非常重要的。然而，在實(shí)際教學(xué)中，由于受應(yīng)試教育理念的影響，再加上硬件問(wèn)題，很多學(xué)校或者教師更加注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的灌輸。現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷進(jìn)步，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作變得更加簡(jiǎn)單。在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用虛擬技術(shù)，實(shí)施化學(xué)教學(xué)，不僅可以讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更加順利地進(jìn)行，更能在一定程度上提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)水平和學(xué)習(xí)興趣[1]。在本文中，筆者將針對(duì)虛擬技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單探究。

一、運(yùn)用虛擬技術(shù)提高學(xué)生的動(dòng)手能力

學(xué)生能夠接觸到的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)不算太多。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師往往會(huì)通過(guò)示范來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)操作。雖然說(shuō)教師會(huì)非常認(rèn)真地進(jìn)行示范，但是學(xué)生所能夠看到的角度是不同的，是不全面的，并不能360°無(wú)死角地觀察到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及狀態(tài)，所以，在學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)候，基本上會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題，動(dòng)手操作能力有待提升。

當(dāng)前是素質(zhì)教育的時(shí)代，我們更加提倡學(xué)生的全面發(fā)展。所以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力成為我們的重要教育目標(biāo)。有了虛擬技術(shù)，教師示范可以被虛擬技術(shù)所代替。大家都了解，虛擬技術(shù)有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)，那就是能夠提供三維立體的空間環(huán)境，這樣一來(lái)，學(xué)生就能夠全方位地感受到實(shí)驗(yàn)過(guò)程。也就是說(shuō)，實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)細(xì)節(jié)都能夠被學(xué)生捕捉到，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解就會(huì)變得更加深刻，他們的動(dòng)手能力也會(huì)隨之提高。

以探究鈉、鎂、鋁單質(zhì)金屬?gòu)?qiáng)弱性為例。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了能夠提高整體實(shí)驗(yàn)效率，筆者組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是Na 和Mg 分別與水反應(yīng)；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是Mg 和Al分別與鹽酸反應(yīng)。為了能夠確保實(shí)驗(yàn)步驟的正確和規(guī)范，筆者先在課堂上利用虛擬技術(shù)向大家展示了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的整體過(guò)程，并組織學(xué)生重點(diǎn)記憶實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，這能夠?yàn)閷W(xué)生動(dòng)手操作做好鋪墊，待學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)也能避免不少錯(cuò)誤。

二、運(yùn)用虛擬技術(shù)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣

實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是非常有趣的，但由于教師示范方式的不得當(dāng)，或者學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，軟、硬件方面的條件不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，學(xué)生逐漸降低了對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。興趣是打開(kāi)學(xué)生學(xué)習(xí)大門(mén)的鑰匙，也是我們非常重視的影響學(xué)生學(xué)習(xí)的一大因素[2]。在當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如何激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣呢？學(xué)生往往更喜歡那些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、能夠讓他們產(chǎn)生好奇的實(shí)驗(yàn)，可是這些實(shí)驗(yàn)有的不好操作，有的不具備條件。針對(duì)這種情況，虛擬技術(shù)的運(yùn)用就有了非常大的優(yōu)勢(shì)。虛擬技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是虛擬現(xiàn)實(shí)，將實(shí)驗(yàn)的畫(huà)面動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)給學(xué)生。利用虛擬技術(shù)，我們可以做很多有趣的實(shí)驗(yàn)。虛擬技術(shù)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常新鮮的，運(yùn)用虛擬技術(shù)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)對(duì)學(xué)生們來(lái)說(shuō)也是非常有趣的。所以，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，我們可以深入挖掘?qū)W生感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和現(xiàn)象，然后利用虛擬技術(shù)為大家呈現(xiàn)出來(lái)，由此設(shè)置懸念，激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更加順其自然，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更高的熱情[3]。

例如，筆者在帶領(lǐng)學(xué)生探究電解池原理的時(shí)候，首先在課堂開(kāi)端利用虛擬技術(shù)向?qū)W生展示了一個(gè)有趣的小魔術(shù)——鉛筆寫(xiě)紅字。在大家的印象里，鉛筆寫(xiě)出來(lái)的字都是黑色的，然而利用虛擬技術(shù)進(jìn)行演示，大家卻看到這樣的一種現(xiàn)象：一個(gè)普通的2B 鉛筆，把它連接在導(dǎo)線上，然后在濾紙上寫(xiě)字，居然能寫(xiě)出紅色的字跡。對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，大家都非常好奇。為什么這樣做，鉛筆就可以寫(xiě)出紅色的字呢？由此，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電解池的原理進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。在后續(xù)的教學(xué)中，教師又利用虛擬技術(shù)為大家呈現(xiàn)了微觀模擬氯化鈉溶液的電解過(guò)程，由此帶領(lǐng)學(xué)生深入探究電解池，并進(jìn)行微觀分析：氯化鈉溶液中有哪些離子？通電前后分別進(jìn)行了怎樣的運(yùn)動(dòng)？為什么電解質(zhì)溶液能夠?qū)щ姟?/p>

三、運(yùn)用虛擬技術(shù)滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求

每位學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的了解程度都是不同的，他們的實(shí)驗(yàn)水平也各不相同。大家都知道，想要提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，就必須盡可能地滿足每位學(xué)生的需求。然而，學(xué)生之間的需求必然是不同的，教師在教學(xué)時(shí)很難滿足所有學(xué)生的需求，這時(shí)虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就能夠顯現(xiàn)出來(lái)。利用虛擬技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠?yàn)榇蠹覡I(yíng)造一種身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，這樣一來(lái)，先滿足學(xué)生的基本要求，那就是能仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程[4]。除此之外，對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些基本問(wèn)題，我們也可通過(guò)虛擬技術(shù)來(lái)解決。例如，有的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)不規(guī)范，有的學(xué)生不清楚實(shí)驗(yàn)原理，有的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤，等等。對(duì)于這些問(wèn)題，我們就可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況應(yīng)用虛擬技術(shù)對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，盡可能地滿足絕大部分學(xué)生的需求，這一方面能夠讓學(xué)生獲得更多的自主學(xué)習(xí)空間，另一方面能夠讓學(xué)生獲得更加貼切的幫助，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展和進(jìn)步。

舉個(gè)例子，氯水的性質(zhì)是一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，但對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們對(duì)這部分的知識(shí)內(nèi)容掌握得并不深入，大部分學(xué)生對(duì)氯氣與水的反應(yīng)不夠了解，因此也很難理解氯水中的成分以及氯水的性質(zhì)。為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)難點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中，筆者利用虛擬技術(shù)來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在這節(jié)課里，筆者分別設(shè)計(jì)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)——在有氯氣的集氣瓶中加水振蕩觀察現(xiàn)象；在新制氯水中滴入硝酸銀溶液和新硝酸觀察現(xiàn)象；分別用玻璃棒蘸取新制氯水和新鹽酸滴在pH 試紙上觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)學(xué)生在不同的實(shí)驗(yàn)中反映出來(lái)的不同問(wèn)題，筆者又利用虛擬技術(shù)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以此促進(jìn)學(xué)生對(duì)氯水的成分及性質(zhì)的理解[5]。

結(jié) 語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展越來(lái)越先進(jìn)，虛擬技術(shù)在教育教學(xué)方面的應(yīng)用，已經(jīng)成為一個(gè)廣泛的現(xiàn)實(shí)。作為新時(shí)代的教師，我們必須不斷提高自身的教學(xué)技術(shù)和能力，積極嘗試?yán)矛F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)讓教學(xué)變得更加直觀、生動(dòng)、有效，讓學(xué)生更快、更主動(dòng)地接受實(shí)驗(yàn)。