運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)室 提高化學(xué)課堂教學(xué)效率

邢鐵艷

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)既是重要的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)又是研究與學(xué)習(xí)的重要方法，足見(jiàn)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)化學(xué)知識(shí)體系與學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的重要性。但是在以往的教學(xué)中受應(yīng)試教學(xué)觀的影響，實(shí)驗(yàn)并未列入考慮內(nèi)容，而為廣大師生所忽略。教師只是將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果直接地灌輸給學(xué)生，這樣的教學(xué)阻斷了學(xué)生通往化學(xué)殿堂的道路，學(xué)生只是被動(dòng)而機(jī)械地接受著教材上的知識(shí)，這與現(xiàn)代教育形勢(shì)相違背。新課改非常重視學(xué)生的動(dòng)手操作，更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。現(xiàn)代教育形勢(shì)下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要與科學(xué)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)，以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多不足，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)開放而富有活力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，在這種形勢(shì)下虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。

虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種基于VR技術(shù)構(gòu)建而成的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的數(shù)字化與虛擬化，為廣大教師共同創(chuàng)造了一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與空間。這是在繼承傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上融入了現(xiàn)代信息技術(shù)，是新課改先進(jìn)教學(xué)思想與理念的集中體現(xiàn)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效率上具有重要作用。現(xiàn)結(jié)合具體的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)初中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的重要作用展開論述。

1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生樂(lè)于學(xué)習(xí)

布魯納說(shuō)過(guò)：學(xué)習(xí)最好的刺激乃是對(duì)所學(xué)材料的興趣。興趣是一種積極的心理認(rèn)可與情感期待，學(xué)生只有對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象感興趣，才能愉悅而主動(dòng)地接受教師所傳授的知識(shí)，才會(huì)產(chǎn)生一系列積極的心理情緒與學(xué)習(xí)行為，這樣的教學(xué)才能取得成功。激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以提高課堂教學(xué)效益，這已成為廣大教師的共識(shí)。虛擬實(shí)驗(yàn)室在軟件中建立虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)操作計(jì)算機(jī)在軟件中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的全程模擬。這樣的教學(xué)方式比起枯燥抽象的理論講授更加富有趣味性與操作性，更能夠激起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的激情與動(dòng)力，使學(xué)生主動(dòng)而積極地投入到化學(xué)教學(xué)中來(lái)，展開主動(dòng)探究，真正實(shí)現(xiàn)新課改所倡導(dǎo)的快樂(lè)學(xué)習(xí)。

在以往的教學(xué)中盡管也盡量進(jìn)行一些演示實(shí)驗(yàn)，但是由于受教學(xué)條件、時(shí)空等的限制，大多都是采用單調(diào)的講解方式，這樣的教學(xué)趣味不足，無(wú)法激起初中生學(xué)習(xí)的興趣。而采用虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以克服傳統(tǒng)教學(xué)中的這些弊端，既可以進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的演示，讓學(xué)生進(jìn)行觀察與思考，也可以讓學(xué)生來(lái)親自操作，通過(guò)設(shè)計(jì)多樣的實(shí)驗(yàn)方案，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中將這些充分地展現(xiàn)出來(lái)。這樣的教學(xué)方式更具新意，更加切合初中生的心理特點(diǎn)與認(rèn)知規(guī)律，可以激起學(xué)生內(nèi)心強(qiáng)烈的求知欲，提高參與教學(xué)的主動(dòng)性、積極性與主體性。

如在學(xué)習(xí)制取氧氣這一內(nèi)容時(shí)，教材上涉及三個(gè)方面，如果一一讓學(xué)生操作會(huì)占有很長(zhǎng)的教學(xué)時(shí)間，學(xué)生也會(huì)感受疲憊。而如果不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教學(xué)就會(huì)成為枯燥的理論講解，而無(wú)法激起學(xué)生學(xué)習(xí)的激情與動(dòng)力。此時(shí)可以借助虛擬實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，采用教師演示與學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式。這樣的教學(xué)更加具有趣味性與形象性，既能激起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)可以為學(xué)生的主體參與與思考提供時(shí)間與空間，從而使學(xué)生在愉悅的氛圍中進(jìn)行主動(dòng)求知，更能取得事半功倍的效果。

2 化解教學(xué)重難點(diǎn)，讓學(xué)生有效學(xué)習(xí)

如何有效地突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，讓學(xué)生真正理解與掌握這些教學(xué)重難點(diǎn)，這是提高課堂教學(xué)效率的關(guān)鍵所在。首先要明確什么是教學(xué)重難點(diǎn)。重點(diǎn)就是在某一模塊甚至是整個(gè)知識(shí)體系中處最基礎(chǔ)、最主要的位置，是學(xué)習(xí)其他知識(shí)的前提與基礎(chǔ)的內(nèi)容，重點(diǎn)是客觀存在的；而教學(xué)難點(diǎn)則不同，難點(diǎn)是針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、理解水平等主觀存在的，因?qū)W生實(shí)際的不同難點(diǎn)亦不相同。教師要吃透教材、把準(zhǔn)學(xué)生，要確定教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。確定了教學(xué)重難點(diǎn)，才能進(jìn)一步找到有效的教學(xué)策略。利用虛擬實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)大的模擬功能，可以模擬完成一切實(shí)驗(yàn)，包括可以完成的實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、環(huán)節(jié)等出錯(cuò)而無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還可以完成一些現(xiàn)實(shí)中根本無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)，如具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)等。

如此強(qiáng)大的模擬功能可以將一些學(xué)生所難以理解的教學(xué)重難點(diǎn)，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中直觀形象而動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生在親自動(dòng)手中主動(dòng)思考、積極思維，從虛擬實(shí)驗(yàn)室中獲取更多的直觀信息與感性認(rèn)知，引導(dǎo)學(xué)生從全新的角度來(lái)思考問(wèn)題與對(duì)待問(wèn)題，將整個(gè)知識(shí)形成的全過(guò)程直觀而動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生親歷知識(shí)的形成過(guò)程。這樣便可以由感性認(rèn)知上升為理性認(rèn)知，使學(xué)生由對(duì)知識(shí)的膚淺理解上升為深刻理解，從而有效地突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。在這樣一個(gè)學(xué)生主體參與、主動(dòng)思考與積極思維的過(guò)程中，學(xué)生頭腦中存儲(chǔ)的化學(xué)知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)得到喚醒，并在頭腦中不斷地進(jìn)行整合、再造，從而達(dá)到對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深層次理解與掌握。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程是從實(shí)踐中抽象轉(zhuǎn)化為理論，再形成實(shí)踐，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，將生活與教學(xué)、學(xué)習(xí)與運(yùn)用密切地結(jié)合起來(lái)，聯(lián)系生活而又回歸于生活。這樣不僅可以讓學(xué)生深刻感知化學(xué)知識(shí)的實(shí)用性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好化學(xué)的信心與勇氣，而且可以讓學(xué)生將學(xué)與用結(jié)合起來(lái)，更利于學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，這正是現(xiàn)代社會(huì)所倡導(dǎo)的創(chuàng)新型人才所必須具備的重要素質(zhì)。

3 拓寬學(xué)生認(rèn)知空間，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)

現(xiàn)代教學(xué)倡導(dǎo)生活即教育的教學(xué)觀，新課改也非常關(guān)注教學(xué)與生活的關(guān)系。初中化學(xué)新課改明確提出了生活化教學(xué)策略，提出化學(xué)教學(xué)要打破教材的限制，將教學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來(lái)，要實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)走進(jìn)生活、走向社會(huì)。那么傳統(tǒng)的以教材為中心、以課堂為中心的封閉教學(xué)觀已無(wú)法適應(yīng)社會(huì)與教育的發(fā)展，所需要的是為學(xué)生構(gòu)建學(xué)用一體化的實(shí)踐平臺(tái)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)空間延伸到寬廣的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活空間，以拓寬學(xué)生的思維空間與認(rèn)知空間。讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)，掌握更多的技能，全面提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。

虛擬實(shí)驗(yàn)室可以及時(shí)補(bǔ)充教材之外的教學(xué)信息與資源，使得教學(xué)內(nèi)容更為豐富。模擬一些在現(xiàn)實(shí)條件中無(wú)法完成的各類實(shí)驗(yàn)，從這些實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作方法，學(xué)會(huì)假設(shè)、論證、歸納與總結(jié)。在這樣的教學(xué)中，學(xué)生所掌握的就不僅僅是教材上的知識(shí)，更多的是一種視野、一種能力。如在學(xué)習(xí)水的凈化這一內(nèi)容時(shí)，筆者在立足教材的基礎(chǔ)上將學(xué)生學(xué)習(xí)的空間延伸到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中，向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹自來(lái)水的凈化，然后讓學(xué)生以虛擬實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)凈化水的各種實(shí)驗(yàn)方案，并展開虛擬實(shí)驗(yàn)。這樣的教學(xué)將學(xué)生的學(xué)習(xí)由教材延伸到寬廣的現(xiàn)實(shí)生活，從而拓寬了學(xué)生的認(rèn)知空間，讓學(xué)生將化學(xué)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活結(jié)合起來(lái)。

綜上所述，虛擬實(shí)驗(yàn)室擁有更大的發(fā)揮與挖掘空間，這是信息化時(shí)代化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要趨勢(shì)。對(duì)此要勇敢地接受，加強(qiáng)實(shí)踐與創(chuàng)新，以最大限度地發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)室在化學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，使其成為提高化學(xué)課堂教學(xué)效率的重要手段。

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