“化學仿真實驗室”在高職化學實驗中的應用

摘要化學實驗是檢驗化學學科概念、原理和規律的實踐標準。其特點決定了現代信息技術在化學實驗課堂教學中的重要地位，通過“化學仿真實驗室”在高職化學實驗中的應用，優化課堂教學，增強教學效果。

關鍵詞化學實驗 仿真實驗室 高職

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，做好化學實驗能夠有效激發學生學習化學的興趣，幫助學生學習化學概念，獲得化學知識和實驗技能，培養學生的觀察和實驗能力。化學教學中如果缺少了實驗操作，就會理論脫離實際。但因為各種原因，很多高職學校的化學實驗并不能完全在實驗室完成，由此對化學實驗的教學質量產生了一定的影響。而“化學仿真實驗室”這一資源的出現及其在高職化學實驗教學中的恰當應用，在一定程度上提高了高職化學實驗教學的質量。

1 高職化學實驗教學現狀

1.1 實驗室硬件的不足

在高職院校中，絕大多數化學實驗課屬基礎課，很少有高職院校具有實驗設備很完善的化學實驗室。一些高職院校即使有化學實驗室，但在藥品和儀器的配備上，并不能完全根據需要提供相應藥品及儀器供教師演示和學生實際操作。

化學知識每天都在更新，但實驗室的更新改造往往很難及時跟上學科的發展，再加經費等限制，高職學校實驗室大多還只停留在演示性實驗和驗證性實驗上。同時由于實驗課時和場地的限制，學生沒有更多的機會自由進行綜合性、設計性實驗，加之考慮實驗室的安全，實驗室很難做到完全開放，讓學生自由地進行實驗設計與綜合實踐無法完全實現。學生大多時候只能觀看實驗結果，被動接受，并不能實際操作。

化學實驗室硬件的不足，形成高職學校無法為學生提供較充足動手實踐機會的現狀，使高職教材中本來就不算多的實驗在實際教學中也往往難以落到實處，這必然會嚴重挫傷學生的學習積極性，并制約教學水平的提高。

1.2 學生對化學實驗的學習興趣不足

雖然生活中接觸到化學的機會越來越多，但除化學專業學生外，大部分高職學校的學生對化學知識的學習越來越不重視。他們大多數人認為這門課程與自己所學專業沒有直接的、必要的聯系。再加上不少學生原來的化學基礎較差，從而也直接導致他們失去了對化學實驗的學習興趣。

在化學實驗教學中，課堂演示實驗是教師教學中優良的化學教學資源，演示成功與否會在很大程度上影響到課堂教學的效果和進度。但實際操作演示實驗卻會因為操作者的準備情況、操作水平、臨場素質的不同，而具有不可預知性。如乙醛的銀鏡反應，試劑濃度或用量不同，就可能導致課堂實驗失敗。乙醇的氧化實驗中，需加熱銅絲作為其催化劑，但如果銅絲加熱程度沒有控制好，實驗現象就不明顯，不能達到較好的效果;展示切開的鈉的顏色、聞一些揮發性不是很強的物質的氣味;部分實驗演示因為空間問題，很多時候只有前排同學能觀察到實驗現象，后排同學可能會看不清楚等。另外，現場操作一些有毒、有污染的實驗，對教師、學生的身體健康也不利。以上一些化學實驗中存在的客觀問題，會逐漸讓一些學生產生實驗恐懼感和排斥心理，讓學生失去學習化學實驗的興趣。

2 運用化學仿真實驗提高學習化學實驗的興趣

有一句格言很恰當地表達了化學實驗的重要性:“我聽見因而我忘記，我看見因而我記得，我親手做因而我理解。”但能進入實驗室進行實踐操作，僅限于一些無毒或反應所需時間短等實驗，對于一些耗時長、污染嚴重、危險性大、藥品缺乏或昂貴等原因，不可能在課堂中演示，也不能在課后讓學生做的實驗，就不可能通過走進實驗室的方式來提高學生對化學實驗學習的興趣。

為了彌補因硬件或其他原因造成化學實驗無法進行的不足，并在充分了解絕大部分高職生對計算機的學習興趣遠超過對傳統化學實驗的學習興趣的現狀，進行化學實驗教學時，我們可以運用“化學仿真實驗室”軟件對化學實驗加以闡述。

“化學仿真實驗室”軟件可在計算機中為使用者提供一個虛擬的化學實驗室。試管、燒杯、酒精燈等在真實實驗室中才能看到的實驗儀器，在仿真實驗室中也應有盡有。該軟件簡單易學，授課教師能在十幾分鐘內完成專業性強且具有良好交互性的實驗課件。同時，化學仿真實驗室還具有編譯功能，可以使制作的課件脫離平臺獨立運行，也能把課件方便地插入到Authorware等其它制作工具中。

用戶可根據需要，自由的搭建實驗儀器和添加藥品，并可以讓藥品進行仿真反應。例如氫氣還原氧化銅、溶液中鐵離子的檢驗、氧氣的助燃等等實驗均可利用仿真實驗室順利完成。反應過程中，師生可根據實驗或教學所需，讓反應或暫停或繼續或重新開始。此軟件不但可展示逼真的反應現象，還能提供準確的實驗數據以供使用者分析。

對教材中的一些實驗，如電離、電解、原電池等實驗，即使學生能在真實的化學實驗中進行實驗操作，但學生只能看到宏觀現象，對于實驗微觀本質的理解可能就會有所欠缺。但“化學仿真實驗室”軟件就能給學生提供一個由宏觀到微觀，由表及里的仿真實驗來幫助學生理解實驗的本質，這是真實的操作實驗所不能代替的。

另外，對于有毒、有污染、危險性大或者藥品昂貴、缺少的實驗大多都可通過“化學仿真實驗室”來完成。教師可先在機房教師機上通過局部放大、暫停、快進或慢放等需要的方式清晰、明確地演示儀器安裝過程及藥品添加的量、時間等，并可同時講解實驗過程中可能會碰到及需要注意的問題。如把鈉在空氣中燃燒的實驗，局部放大石棉網上加熱的鈉，學生能清楚地看到鈉的變化過程;氫氣與氯氣爆炸實驗，把爆炸一瞬間制作成慢鏡頭，能使學生更進一步了解爆炸的過程。通過教師的演示和講解，學生可在計算機上獨自使用該軟件搭建所需“實驗室”。同時，學生還可充分發揮自己的主觀能動性與創造性，可進行一些實驗設計。另外，現場操作實驗，有可能因為這樣或那樣的原因做不出現象，而“化學仿真實驗室”的現象一定是明顯的。這些都體現了該“實驗室”的優勢所在。

3 使用“化學仿真實驗室”原則

“化學仿真實驗室”在如有污染等無法在實驗室中完成的實驗中所體現出的獨特的優勢，使得該軟件的應用越來越廣泛，也得到很多師生的認可，很多教師甚至放棄了傳統的實驗教學手段。

我們在享受“化學仿真實驗室”給我們實驗教學帶來的便利的同時，也要認清該軟件對于教學效果的提高問題上所存在的一些缺點。如教師演示完實驗課件后，即使學生能親自在計算機上搭建“實驗室”，模擬整個實驗過程，觀察實驗現象，學習實驗原理，但學生仍體驗不到真正真實的過程，在視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等方面仍遜于實際操作;觀察物理性質時，聞不到氣味;在儀器的使用上，仿真實驗室對儀器的使用，如角度的放置等細節沒有過多的要求，因此給學生留下的印象不如演示實驗深刻，對學生實際實驗動手能力起不到提高的作用，并且整個教學過程缺少師生的實驗互動體驗。

在實驗教學過程中，不能一味地使用“化學仿真實驗室”或實際操作的演示實驗。使用者應清楚不同的課堂演示實驗方式的功能和特點，根據各個化學實驗的教學目標，選擇不同的教學方式。在教學中選用“化學仿真實驗室”一般應遵循下列原則:(1)有毒、有危險性，反應時間過長且現象不易觀察或需要運用視頻特技讓學生入微觀察的，應選擇該軟件進行演示。(2)有需要由宏觀到微觀進行原理解說的實驗，可用該軟件制作課件進行演示。(3)需要展示現代化科研設備與工藝流水線，可使用該軟件彌補因條件限制而不能到實地考察的遺憾。

參考文獻

[1]張璇.虛擬現實技術在實驗教學中應用的探討[J].邢臺職業技術學院學報，2009(3).

[2]馬志成.化學實驗探究教學研究與實踐[D].華中師范大學，2001.

[3]張勇.信息技術與化學教學整合的信息化教學設計研究[D].中國優秀博碩士學位論文全文數據庫 (碩士)，2005(8).

[4]孫春麗.多媒體CAI在中學化學實驗教學中的應用與研究[D].內蒙古師范大學，2005.

[5]胡達剛.淺談信息技術與化學實驗教學的整合[J].實驗教學與儀器，2004(12).