“仿真化學實驗室”在農村初中化學教學中的應用

陳權

[摘? ?要]“仿真化學實驗室”是一款實驗教學軟件，它提供一個虛擬的化學實驗室，教師或學生可以在其中自由搭建實驗儀器進行仿真實驗，利用動態教學模型實時模擬真實實驗現象和過程，使“仿真化學實驗室”產生和真實實驗一致的實驗效果。“仿真化學實驗室”利用它那直觀形象、準確逼真、聲色兼備，提高了實驗的趣味性和學生的學習興趣，特別適合實驗條件有限的農村初中用來開展化學實驗教學。

[關鍵詞]仿真化學實驗室;農村初中;實驗教學

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0070-02

隨著信息技術走進農村學校課堂，改變了學校教育不均衡的局面，拉近了農村學校與城鎮學校教育的差距。“仿真化學實驗室”也悄然走進農村初中化學課堂，其應用，不但改變了農村化學教師的教學理念，也促進了農村化學教師的專業發展，逐漸成為農村初中化學實驗教學的新模式。那么，仿真化學實驗室在課堂教學中的應用，相對于常規的課堂演示實驗，在教學上有哪些突出表現呢？下面筆者結合自己在課堂中應用仿真化學實驗室進行實驗教學的實踐經驗，對此做如下歸納。

一、仿真化學實驗室更能吸引學生的注意力

在農村初中，化學一直都是學生學習的薄弱科目，究其原因，除了教師的教法不當和教學缺乏藝術性等主觀原因外，一方面能吸引學生注意力、使學生感興趣的課堂實驗效果不理想，教師在講臺上操作實驗時許多學生根本看不清，實驗的直觀性較差;另一方面，有些具有危險性或受條件限制而學生又很感興趣的實驗，教師只是通過講解實驗現象和過程敷衍了事，大大降低了學生的學習興趣。

仿真化學實驗室中直觀形象的三維動態實驗儀器，可實現逼真的演示效果，彌補常規演示實驗直觀性差和實驗效果不理想等不足，更能吸引學生的注意力。例如，在“質量守恒定律”一課的實驗中，對于托盤天平等儀器的使用操作，如果教師在講臺演示的話，由于天平等儀器偏小，許多學生根本看不清教師的具體操作步驟，更看不清器材上的數字、符號及指針等的變化，演示效果不理想。但如果采用仿真化學實驗室來模擬操作，由于在屏幕上的仿真器材圖像較大，仿真實驗具有三維視覺和動態變化，全班學生都能看得清清楚楚且直觀、形象，操作也簡單，儀器還可隨意選擇，用手指或點筆拖動就可以進行實驗，教師和學生都可以操作。學生的注意力完全被它的仿真效果所吸引，在好奇心的驅動下學生主動參與學習。

二、仿真化學實驗室有利于提升實驗效果

在化學教學中，經常會遇到有些實驗在課堂中不能進行，教師只能通過圖解分析的方法讓學生了解的情況。圖解教學不但直觀性差，實驗的現象和過程也只能由教師口述，教學效果很不理想。如在“水的凈化方法之蒸餾法”的觀察活動中，由于農村初中條件有限，水的蒸餾實驗幾乎都是由教師通過圖片引導學生分析蒸餾過程和蒸餾現象來完成的，實驗教學的效果可想而知。

在這個實驗中如果應用仿真化學實驗室進行仿真模擬實驗教學，可有效突破課堂實驗的條件限制，利用3D動態的模擬仿真功能，讓抽象的實驗過程形象逼真地表現出來。學生不但能觀察到酒精燈的燃燒和水的沸騰過程，還能觀察到溫度計中溫度的變化和蒸餾水的形成過程，比教師進行演示實驗操作的效果更好。教師結合實際的教學需要，可以把教師的模擬演示操作變為學生上臺模擬演練。教師通過問題式引導讓學生思考如何操作，促進學生通過自主學習或合作交流得出操作的方法。這樣在教師的引導下，學生通過自主探究，深入剖析實驗的過程，真正掌握實驗的原理和正確的操作方法，告別“教師演示，學生看”的被動學習模式，提升了實驗學習效果，培養了自主探究能力。

三、仿真化學實驗室有利于提高課堂教學效率

平常為了做好課堂實驗，在上課之前，教師往往需要花很多時間去準備;另外，有些實驗過程耗時較長，如“空氣中氧氣含量的測定”實驗，實驗過程中由于溫度變化較慢，要等瓶內溫度降到室溫至少需要半節課的時間。等溫度冷卻到室溫時，學生的實驗興趣也“冷卻”了。由于實驗時間較長，或造成這節課的教學目標不能完成，或造成實驗“走過場”的現象，達不到實驗探究的目的。又如在“水的電解”實驗的觀察活動中，通直流電后，由于兩電極產生氣泡的速度比較慢，要產生明顯的體積比要花一定的時間，并且電解水裝置上的水和玻璃都是透明體，學生很難看得清楚，而要檢驗兩極上氣體的性質也很難操作。

應用仿真化學實驗室進行以上實驗，不但可以解決時間過長的問題，還可以完成實際實驗操作中不能完成的步驟，如水電解中氫氣和氧氣性質的檢驗。在仿真化學實驗室中，儀器的選擇、安裝連接、裝藥、進行實驗，用點筆按實驗要求去操作就能完成，轍換實驗時也無須拆裝，點擊幾下就能完成，操作方便，且實驗數據準確，氣泡產生過程等模擬效果逼真，提高了學生的學習興趣。實驗演示的效果比實際操作明顯提高，整個實驗過程和現象，學生都能觀察得清清楚楚。應用仿真化學實驗室進行實驗，大大縮短了實驗時間，留有更多的時間讓學生思考和練習，大大提高了課堂教學效率。

四、仿真化學實驗室能增強實驗的趣味性

仿真化學實驗室作為輔助教學的工具，不但能完成傳統化學課堂中一些很難完成的實驗和一些效果不明顯的實驗，而且不需要考慮安全問題。仿真化學實驗室借助虛擬的仿真技術和多媒體技術，虛擬出直觀形象、逼真準確的仿真實驗教學環境，能夠營造師生互動、生生互動的交互式實驗教學氛圍，增強課堂教學的趣味性，最大限度地激發學生的學習興趣。例如，在科粵版初中化學“質量守恒定律”的實驗中，往裝有小塊石灰石的錐形瓶內滴入稀鹽酸，不管玻璃管上縛不縛氣球，由于稀鹽酸和石灰石反應生成二氧化碳的質量較少，天平指針并沒有明顯的變化，大部分學生很難看清楚稀鹽酸和石灰石是否發生了反應，實驗結果容易造成學生誤判的尷尬局面。同時，這樣的課堂缺乏趣味性。如果此實驗應用仿真化學實驗室進行教學，在實驗4-7中學生不但能清楚地看到稀鹽酸滴下來與石灰石發生反應產生氣泡的虛擬現象，還可以觀察到玻璃管中的氣體形象地排出和天平指針明顯擺動的動態過程;而在實驗4-8中同樣能觀察到反應的現象和氣球膨脹的3D動態變化，實驗效果非常明顯。而在人教版“質量守恒定律”的實驗中，實驗藥品白磷有毒，如果用縛氣球的方法，由于氣球膨脹產生升力，易造成實驗結果偏差較大;如果用玻璃棒穿過橡膠塞，伸入錐形瓶塞緊，然后加熱引燃白磷，容易使橡膠塞蹦出，安全性差，實驗成功率較低。而通過仿真化學實驗室進行操作，則不用考慮實驗安全性問題，且虛擬的實驗現象和實驗結果具有傳統實驗無法比擬的效果，大大增強了課堂實驗的趣味性，有利于提高實驗教學的有效性。

總之，應用仿真化學實驗室進行仿真實驗教學，有著傳統課堂演示實驗教學不可比擬的優勢，當然也有不足之處。仿真化學實驗室畢竟只是虛擬的，不利于學生實驗動手操作能力的培養，如導管和膠塞的安裝、連接等規范性操作是需要進行實踐性練習的。在教學中如果能把仿真模擬操作和常規課堂實驗操作有機結合，取長補短，課堂實驗教學效率將會得到顯著提高。由于農村學校條件有限，仿真化學實驗室還不能廣泛應用于學生的分組探究實驗，只能用于教師課堂模擬演示實驗或讓學生上臺操作演練等。隨著信息技術在教學中的廣泛應用和教學條件的進一步改善，仿真化學實驗室在課堂教學中將會得到更為廣泛的應用。

（責任編輯 羅? ?艷）