虛擬技術在化學實驗教學中的應用

曹正樺

（江蘇省鹽城市明達高級中學，江蘇鹽城 224002）

引 言

隨著教育教學的不斷發展，我們越來越意識到化學實驗在整個化學教學過程中發揮的重要作用。化學本身就是以實驗為基礎的學科，在開展化學教學時，教師很多時候需要結合實驗，通過實驗滲透化學知識，讓學生形成化學思想。由此可見，實驗對化學教學來說是非常重要的。然而，在實際教學中，由于受應試教育理念的影響，再加上硬件問題，很多學校或者教師更加注重對學生進行理論知識的灌輸。現在，虛擬現實技術的不斷進步，讓化學實驗的操作變得更加簡單。在教學過程中運用虛擬技術，實施化學教學，不僅可以讓化學實驗教學能更加順利地進行，更能在一定程度上提高學生的化學實驗水平和學習興趣[1]。在本文中，筆者將針對虛擬技術在化學實驗教學中的應用進行簡單探究。

一、運用虛擬技術提高學生的動手能力

學生能夠接觸到的實驗機會不算太多。在實驗教學過程中，教師往往會通過示范來引導學生學習操作。雖然說教師會非常認真地進行示范，但是學生所能夠看到的角度是不同的，是不全面的，并不能360°無死角地觀察到整個實驗過程及狀態，所以，在學生動手操作的時候，基本上會出現不同的問題，動手操作能力有待提升。

當前是素質教育的時代，我們更加提倡學生的全面發展。所以培養學生的動手能力成為我們的重要教育目標。有了虛擬技術，教師示范可以被虛擬技術所代替。大家都了解，虛擬技術有一個最大的優點，那就是能夠提供三維立體的空間環境，這樣一來，學生就能夠全方位地感受到實驗過程。也就是說，實驗中的每個細節都能夠被學生捕捉到，學生對實驗的了解就會變得更加深刻，他們的動手能力也會隨之提高。

以探究鈉、鎂、鋁單質金屬強弱性為例。在實驗教學中，為了能夠提高整體實驗效率，筆者組織學生分組實驗，第一個實驗是Na 和Mg 分別與水反應；第二個實驗是Mg 和Al分別與鹽酸反應。為了能夠確保實驗步驟的正確和規范，筆者先在課堂上利用虛擬技術向大家展示了兩個實驗的整體過程，并組織學生重點記憶實驗要點，這能夠為學生動手操作做好鋪墊，待學生進行實驗時也能避免不少錯誤。

二、運用虛擬技術激發學生的實驗興趣

實驗實際上是非常有趣的，但由于教師示范方式的不得當，或者學校實驗設備有限，軟、硬件方面的條件不能滿足學生的學習需求，學生逐漸降低了對化學實驗的興趣。興趣是打開學生學習大門的鑰匙，也是我們非常重視的影響學生學習的一大因素[2]。在當前高中化學實驗教學中，如何激發學生的實驗興趣呢？學生往往更喜歡那些實驗現象明顯、能夠讓他們產生好奇的實驗，可是這些實驗有的不好操作，有的不具備條件。針對這種情況，虛擬技術的運用就有了非常大的優勢。虛擬技術簡單來說就是虛擬現實，將實驗的畫面動態地呈現給學生。利用虛擬技術，我們可以做很多有趣的實驗。虛擬技術對學生來說是非常新鮮的，運用虛擬技術呈現實驗動態對學生們來說也是非常有趣的。所以，在實際教學過程中，我們可以深入挖掘學生感興趣的實驗內容和現象，然后利用虛擬技術為大家呈現出來，由此設置懸念，激發學生的好奇心，調動學生的學習積極性，讓實驗教學變得更加順其自然，使學生對實驗有更高的熱情[3]。

例如，筆者在帶領學生探究電解池原理的時候，首先在課堂開端利用虛擬技術向學生展示了一個有趣的小魔術——鉛筆寫紅字。在大家的印象里，鉛筆寫出來的字都是黑色的，然而利用虛擬技術進行演示，大家卻看到這樣的一種現象：一個普通的2B 鉛筆，把它連接在導線上，然后在濾紙上寫字，居然能寫出紅色的字跡。對于這個現象，大家都非常好奇。為什么這樣做，鉛筆就可以寫出紅色的字呢？由此，教師引導學生對電解池的原理進行研究和實驗。在后續的教學中，教師又利用虛擬技術為大家呈現了微觀模擬氯化鈉溶液的電解過程，由此帶領學生深入探究電解池，并進行微觀分析：氯化鈉溶液中有哪些離子？通電前后分別進行了怎樣的運動？為什么電解質溶液能夠導電……

三、運用虛擬技術滿足學生的學習需求

每位學生對于實驗的了解程度都是不同的，他們的實驗水平也各不相同。大家都知道，想要提高實驗教學效率，就必須盡可能地滿足每位學生的需求。然而，學生之間的需求必然是不同的，教師在教學時很難滿足所有學生的需求，這時虛擬技術的優勢就能夠顯現出來。利用虛擬技術進行實驗教學，能夠為大家營造一種身臨其境的學習環境，這樣一來，先滿足學生的基本要求，那就是能仔細觀察實驗過程[4]。除此之外，對于學生在實驗過程中出現的一些基本問題，我們也可通過虛擬技術來解決。例如，有的學生在實驗操作時不規范，有的學生不清楚實驗原理，有的學生在實驗中會出現各種錯誤，等等。對于這些問題，我們就可以根據學生的實際情況應用虛擬技術對整個教學過程進行調整，盡可能地滿足絕大部分學生的需求，這一方面能夠讓學生獲得更多的自主學習空間，另一方面能夠讓學生獲得更加貼切的幫助，進而促進學生的發展和進步。

舉個例子，氯水的性質是一個非常重要的實驗，但對高一學生來說，他們對這部分的知識內容掌握得并不深入，大部分學生對氯氣與水的反應不夠了解，因此也很難理解氯水中的成分以及氯水的性質。為了促進實驗教學的順利進行，幫助學生克服學習難點，在教學過程中，筆者利用虛擬技術來輔助實驗教學。在這節課里，筆者分別設計了三個實驗——在有氯氣的集氣瓶中加水振蕩觀察現象；在新制氯水中滴入硝酸銀溶液和新硝酸觀察現象；分別用玻璃棒蘸取新制氯水和新鹽酸滴在pH 試紙上觀察現象。實驗結束后，根據學生在不同的實驗中反映出來的不同問題，筆者又利用虛擬技術呈現實驗過程，以此促進學生對氯水的成分及性質的理解[5]。

結 語

總的來說，科學技術發展越來越先進，虛擬技術在教育教學方面的應用，已經成為一個廣泛的現實。作為新時代的教師，我們必須不斷提高自身的教學技術和能力，積極嘗試利用現代科學技術讓教學變得更加直觀、生動、有效，讓學生更快、更主動地接受實驗。