借助虛擬實驗開展初中化學實驗課的嘗試

謝雁婷

【摘要】本文論述了在初中化學教學中開展虛擬實驗，能夠突破實驗條件的限制，幫助學生創造實驗學習的機會，進一步凸顯實驗結果、現象，幫助學生鞏固化學知識，提高化學自學能力。

【關鍵詞】初中化學 虛擬實驗

實驗教學

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）05A-0114-01

虛擬實驗室是一種基于Web技術、VR虛擬現實技術構建的開放式網絡化的虛擬實驗教學系統，是現有各種教學實驗室的數字化和虛擬化。它由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統組成。教師在教學時應結合初中化學實驗教學的要求與目標，立足于學生真實的學習需求，靈活恰當地應用虛擬實驗，點燃學生的化學學習興趣，幫助學生開啟化學世界的大門。

一、利用虛擬實驗，突破實驗條件限制

在學習某些化學知識點時，由于目前還不具備課堂實驗的條件，教師只能采用口頭講解的方式來開展，不利于學生透徹地理解化學知識。此時，通過虛擬實驗可以有效突破現有實驗條件的制約，把一些在現實中無法完成的實驗進行虛擬展示，幫助學生牢固掌握化學知識。

在學習有關“二氧化碳”的知識時，教師在講解CO2的性質時，通常都會介紹CO2所引發的“溫室效應”，但什么是“溫室效應”學生并不理解，也沒有直觀的認識，因此只能機械地記憶；同樣對于CO2的性質也是一知半解，沒有真正地理解CO2造成“溫室效應”的原因。但借助虛擬實驗，教師可以為學生模擬在現場添加云霧的場景，讓學生觀察并感受現場環境中的溫度上升，親身感受溫度的變化。這樣把原本不可能實現的“溫室效應”實驗借助虛擬手段真實地呈現出來，進而使學生了解溫室效應產生的原因是空氣中的CO2太多了，就好像給地球表面蓋了一層被子，使地球無法向太空中輻射熱量，導致地球表面的溫度不斷升高，像一個溫室一樣。在這種虛擬實驗的幫助下，學生理解了CO2引起溫室效應的原因，對CO2的知識掌握得更加牢固。

二、利用虛擬實驗，創造實驗學習機會

化學實驗因為現象直觀生動，很容易激發學生的好奇心，讓學生產生深入探究的迫切想法和沖動。但初中化學由于實驗條件、安全性、環保性等方面的原因，不能全部讓學生開展實驗探究，導致多數教師只能讓學生死記硬背實驗現象和規律，效果很不理想。而虛擬實驗為學生提供了更多實驗的機會，能夠促使學生積極主動地學習化學。

在學習“一氧化碳”的內容時，由于CO有毒，容易爆炸，所以有關CO的實驗也就不能進行，導致學生對CO的學習只能停留在聽教師講述、簡單機械的記憶層面上。但是教師可以借助虛擬實驗對CO還原CuO的實驗展開學習，讓學生先借助虛擬實驗來了解當裝有CuO的大試管及導管中混合有CO時，直接加熱大試管會造成爆炸，這樣通過虛擬手段來讓學生觀察實驗爆炸的情形，帶給學生們觸目驚心的感覺，學生自然會牢牢地記住CO的性質，并且對CO還原CuO的實驗步驟也有了更加深刻的認識，很好地理解了為什么在點燃酒精燈對CuO進行加熱之前需要先通入一段時間的CO，以及在CuO被還原后，仍然要繼續通入CO，一直到玻璃管冷卻才能停下。這樣應用虛擬實驗開展教學，增強了實驗的安全性，學習效果也更加理想。

三、利用虛擬實驗，凸顯實驗結果現象

現行的初中化學教學內容中，有些實驗需要時間較長、實驗現象不明顯，學生們無法在有限的課堂時間內看到明顯的實驗現象或結果，造成學生對實驗內容的理解不夠深刻。教師可以通過虛擬實驗，借助虛擬的手段，實現對實驗的時間和結果、實驗條件和現象的設計和調控，合理地縮短實驗時間，凸顯實驗現象，強化實驗學習的效果。

在學習了“鋁”的相關知識后，對于這種常見金屬元素的性質，由于實驗產生結果的時間比較長，不便在課堂上進行演示。教師借助虛擬實驗，把鋁在空氣中被氧化的過程截取了三個不同的時間段呈現出來，先后展示第一天的情形、三天后的情形和六天后的情形，通過讓學生觀察這三個階段鋁表面變化情況，學生明顯看到了鋁在空氣中被氧化得到了氧化鋁，所以由亮變暗了，氧化鋁會在鋁表面形成保護膜，所以六天后與其他地方的亮度一樣了。通過虛擬實驗展示，學生對這個實驗現象和原理都形成了更為清晰的認識。

總之，虛擬實驗不但豐富了初中化學的教學內容和教學資源，而且有效地拓展了學生的學習空間，成為學生學習化學的有力補充。不過，虛擬實驗雖然對學生的化學學習非常有益，但還要與演示實驗、學生實驗有機結合，靈活恰當地加以應用，發揮虛擬實驗的獨特優勢，最大程度地幫助學生主動、高效地學習化學。

（責編 林 劍）