虛擬仿真實驗與高中化學課堂的有效結合

孔思楠

【摘要】學生的自主探究學習能力越來越被人們所重視，進而成為新時代教育的培養重點。當一些傳統的教學媒介不能很好地展現某些學習內容、難以激發學生的探究熱情時，就需要借助新的技術來實現。因此，高中化學為例，在虛擬仿真實驗平臺上進行探究式學習的發展潛力是無限的，在實際教學過程中也取得了良好的效果，使學生的自主探究和創新實踐能力得到了明顯的提高，最大限度將教學資源優勢與傳統教育完美結合。

【關鍵詞】高中化學;虛擬仿真實驗;有效課堂; ?結合

隨著虛擬現實技術的不斷成熟，人們開始探索虛擬仿真實驗在教育領域的應用價值，國內許多中學都根據自身科研和教學需求建立了各具特色的虛擬仿真實驗平臺，它們除了可以輔助高校的科研工作外，在實驗教學方面也凸顯了自身的許多優勢。本文將圍繞虛擬仿真實驗的定義、意義、設計及應用等方面探討虛擬仿真實驗與高中化學課堂的有效結合。

一、虛擬實驗

（一）基本定義

虛擬實驗，顧名思義，是依托虛擬仿真技術進行實驗，虛擬內容包含實驗環境、實驗儀器、實驗設備、實驗對象和信息資源等，對實驗所需要的條件和實驗過程進行模擬，從而達到實驗目的，較之傳統實驗方法，虛擬實驗有無可比擬的優越性，除了成本低、操作性強、節省資源之外，也更直觀、更安全可靠。虛擬實驗一般分虛擬實驗操作練習、替代實物實驗室、實物實驗后進行分析三種類型。

（二）虛擬實驗在高中化學教學中的意義

新課標中倡導化學教學應多采用以科學探究為主的多樣化學習方式，強化評價的診斷、激勵與發展功能。傳統的高中化學教學方法并不能滿足現代教學內容，也無法達到新課標中對教師以及學生的要求，教學效果并不十分理想，因此，高中化學課堂中，虛擬實驗的設計及應用顯得十分必要。

二、高中化學虛擬實驗的設計及應用

（一）高中化學實驗教學現狀

隨著教育改革的逐漸深化，高中教育漸漸從重理論知識與技能發展到重創新與素質培養，化學實驗也相應地得到更多的重視，成為高中化學教學中不可或缺的部分。從目前的情況來看，高中化學實驗教學雖然取得了一定成績，但從總體上來說，學生的學習效果還不盡如人意。存在的一些問題，如實驗教學安排較少，甚至成為擺設，主要是因為實驗環境、實驗設備、實驗儀器等受到限制，教師無法正常開展有效的實驗教學，因而采取了老舊的、以教師為主導的授課模式，從而把生動的化學實驗課變成枯燥、僵化的演講，不能有效激發學生學習的主動性和積極性，學生缺乏明顯的學習動機，使得化學實驗在時間和空間上獲得更大的選擇余地，讓高中化學實驗教學變得更為靈活生動。

（二）高中化學虛擬實驗的應用實例

案例：粗鹽的提純和驗純

①利用多媒體組織學生觀看虛擬實驗室的操作注意事項

②在虛擬教室中簡單講解此實驗原理和實驗步驟

③進入虛擬實驗室，向學生展示所需要的實驗設備、工具和材料等

④點擊進行實驗

⑤學生利用計算機自主進行虛擬實驗，觀察現象

⑥教師更換條件或者實驗劑量，讓學生再次進行虛擬實驗，觀察現象并進行思考

⑦教師和學生針對虛擬實驗進行交流和討論

⑧教師進行總結

（三）高中化學應用虛擬實驗的優點

1.降低實驗風險，安全可靠

化學實驗是十分嚴謹的科學實驗，在實驗過程中，任何一項不起眼的因素都有可能造成實驗的失敗，而且化學式樣中涉及到的化學物品在不同程度上具有危險性，因此需要實驗人員在實驗過程中秉承嚴謹的科研精神規范地操作。但在高中化學實驗教學時，難免需要學生自己動手操作，如何使用實物實驗，如何保證學生的安全，一直成為高中化學老師頭疼的問題。虛擬實驗則大大降低了實驗的風險，在虛擬空間中進行實驗操作，操作過程更為精準也更加安全可靠。

2.提高學生知識水平，簡單便捷

虛擬實驗具有人性化的設計，給予學生更多的操作空間，并且在實驗過程中，教師可以通過改變條件，讓學生了解在不同的實驗條件下可能出現不同的實驗現象，虛擬實驗的時間短，為課堂節省不少時間，又方便操作，大大提高了學生的知識水平和高中化學實驗課的效率。

3.減少資源浪費，節約環保

實物實驗中，無論什么實驗都是耗材的一個過程，化學實驗由于對條件、器材、劑量要求苛刻，有時不僅造成浪費，還沒有達到實驗目的。虛擬實驗完全依靠科學技術進行仿真實驗，降低資源浪費的同時也節省了學校的開支，并且實驗過程中不會產生廢棄物，十分的環保。

三、小結

隨著社會經濟的不斷發展，教育領域的技術運用也在不斷革新，尤其是當新課標理念與現代新科技技術融合時，高中化學教育也被賦予了新的涵義，真正突破了傳統的教學方式。虛擬實驗是結合現代科技與新課標要求的較為理想的教學方式，已經得到一定程度上的應用，所以將虛擬實驗運用于化學教學課堂，不僅能拓展學生的視野，提高學生的整體素質，也能有效降低實驗資源的浪費，成為考核教師素質和學校軟實力的標準之一。

注：本文系2018年河南省教育科學“十三五”規劃一般課題“虛擬仿真實驗與高中化學課堂教學的有效融合”之成果，課題編號：（2018）-JKGHYB-1000.

參考文獻：

1.佚名.虛擬仿真實驗在化學教學中的設計與應用研究[D].廣西民族大學，2018.

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