虛擬實驗在初中化學實驗教學中的應用

廖昌彥

摘 要：化學是一門以實驗為基礎的學科，在實踐教學中，能激發學生的好奇心與探索精神，從而能夠激發學生的主動性。然而，在現實生活中，有因錯誤的化學實驗方式而導致爆炸造成人員受傷或身亡或者因不宜在學生面前演示的實驗等教學困難，因此，虛擬化學實驗能有效地將實驗和理論結合到了一起，極大地發揮了化學這門學科的真正意義。

關鍵詞：虛擬實驗;化學實驗;教學應用

1.虛擬實驗的問世與發展

1.1虛擬實驗的由來

虛擬實驗的研發者是加拿大公司Model Science是指借助于多媒體、仿真和虛擬現實（又稱VR）等技術在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種實驗項目，所取得的實驗效果等價于甚至優于在真實環境中所取得的效果。

1.2虛擬實驗的發展歷程

據了解，虛擬實驗在國外自1990年首次在課堂上使用，這一出奇的改革方式讓學生們都大開眼界，虛擬實驗能進行多種實驗，學生不僅能看老師的實際操作，也能自己在虛擬實驗室動手實踐，這不僅培養了學生對于探索未知世界的精神和勇氣，還能激發學生對于化學實驗的熱愛。而在國內，盡管在2000年以后，英國、新加坡、中國臺灣等區域都開始借用虛擬實驗這一教學方式，來加強學生的動手實踐能力，在我國還未真正傳入這一教學模式，從而大大地影響了學生對于化學實驗的操作動手能力，由于實驗會有危險性，復雜性，老師都會親自上演或者只用口頭講述的方式一筆帶過，這一方面使得學生極度缺乏對于化學實驗真正的內涵與意義，還會影響學生培養自主動手與探索能力，使得我國大部分學生在出國留學時，與他國學生的動手能力差別巨大的原因。雖說我國虛擬實驗在教學應用中起步較晚，起初很少有學校自主購買虛擬實驗軟件，但是許多老師逐漸意識到，虛擬實驗在各方面都有著舉足輕重的作用，因此在現實的教學環境中，許多學校正朝著這方向努力改進與引入虛擬實驗軟件。

2.虛擬實驗在初中化學教學實驗的優劣勢

2.1虛擬實驗相比于常規實驗的優勢

教育信息化的普及使得信息技術在教學實踐全方位展開，因此，在虛擬實驗教學中，初中作為最早一批認識化學的階段，因此虛擬實驗利用多媒體，網絡，信息運用，云計算等方式能很好地為學生展開了思想教育水平的教學模式，學生能夠親臨實驗之中，學校與老師也不用擔心，學生因為操作危險化學實驗，而造成一定的實驗事故，因此虛擬實驗的仿真實驗能夠將微觀實驗以可視化的方式提升對事物如何融合的理解，在酸堿中和反應實驗中，以往的教學模式會使用方程式或者老師用試管操作的方式來演示融合過程，對于學生來說，也只是遠觀顏色變化，并非理解其中的化學奧秘;對于鐵的生銹實驗，在以往常規操作中，老師會讓我們舉出生活中鐵生銹的例子，但是，具體而言，學生只知道鐵在有水和氧氣的條件下，會生銹，然而，虛擬實驗，會縮短實驗時間或者加快實驗進程，為學生清晰并且全方位地展示鐵如何生銹;再比如對于一氧化碳還原氧化鐵的實驗，我們都知道，一氧化碳會讓人的身體因中毒而造成人體休克或者死亡，因此，實在不宜讓學生完成實驗或者老師做演示實驗，因此，老師會在網上搜索相關專業人員的實驗視頻，再對視頻做簡單的講解，所以，在虛擬實驗中，可以提高學生的興趣與參與度，從而，進一步引導學生如何正確操作以及降低學生在操作上或者接觸藥品的危險性。

2.2虛擬實驗的不足

與此同時，在虛擬實驗操作過程中，要有人性化的操作流程，切勿夸張實驗程序，在有的虛擬實驗平臺中，有時為了編程方便，會忽略掉重要的實驗步驟，因此會造成不必要的誤解。同時，虛擬實驗也要保證畫面的真實性與科學性，在出現操作問題時，會出現頁面卡，或者因為網絡問題，出現實驗儀器無法移動的情況。同時，虛擬實驗需要根據不同實驗流程安排不同的輔助內容，因為在學生信息技術水平不夠的情況下，若使用說明單一，不足，那么將大幅度降低虛擬實驗使用效果。當然，教師與學生不能太依賴于虛擬實驗，虛擬實驗可以作為實驗與教學補充與認知的輔助工具，但是，不能作為替代工具，所以，要認清虛擬實驗真正的意義，不能曲解與錯誤利用虛擬實驗軟件所傳達的意義。最后，對于微觀實驗，不能一味地的使用模型，這樣會讓學生對于微觀事物產生錯誤的認知，不能清晰與準確地對實驗微觀事物達到科學性的認識。

3.應用虛擬實驗的意義。

對于初中的虛擬化學有著推動意義，虛擬實驗在以后的課堂中可以極大地方便教學，激發學生對于化學實驗的興趣，使得課堂內容生動形象。應用化學實驗時可以發現虛擬實驗可以突破課堂約束，安全性較高，在上文的化學實驗的探究，學生就可以利用虛擬實驗進行課后知識應用，從而加深學生對于知識的理解。如果在現實課堂上，學生沒有辦法進行有關化學實驗有關加熱的實驗探究，受場地、空間以及實驗安全的約束。虛擬實驗可以在這一塊進行補足，一些危險性實驗采用虛擬教學可以讓學生對實驗知識有直觀感受。而有些實驗我們現實條件也無法做到，那么通過虛擬實驗就可以讓學生看到實驗情況。

結語

在初中化學實驗中應用化學虛擬實驗能夠彌補學生課堂中的因現實場地，空間而受限的知識，激發學生對于學習的熱情，使得初中化學在此萌發，為未來實驗提供科學研發的空間。

參考文獻

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