虛擬仿真技術視角下無機化學實驗教學的創新

劉利(重慶師范大學，重慶 401331)

0 引言

隨著計算機信息化技術的不斷創新發展，虛擬仿真技術在各教學領域得到了廣泛應用，尤其是無機化學實驗教學創新改革中愈發扮演著重要角色，因此，虛擬仿真技術逐漸演變成高校無機化學教學實訓的主流發展方法，依托信息化優勢資源，將虛擬實驗操作與受眾群體現實教學有機融合發展，有效取締了傳統無機化學實驗教學模式諸多不利因素，進而為構建高效的人才培養機制奠定堅實的基礎。現階段，無機化學教學是我國高等院校一項基礎性的試驗課程，需輔以大量的試驗設備和化學試驗藥品，在此現狀背景下，藥品、設備基礎操作無法滿足試驗教學的個性化需求，對環保可持續理念更無從談起。因此，虛擬仿真技術模式的創新構建最大程度上促進此試驗教學的創新改革，能夠讓廣大學生群體全面掌握無機化學教學理論知識和試驗技能，又最大程度上避免環境污染[1]。換而言之，虛擬仿真技術的高效應用，能夠將理論知識和科學試驗高度融合，逐漸成為教學和科研所采取的主要手段，為無機化學實驗教學創新改革奠定堅實的基礎，并發揮著巨大潛在價值。與此同時，虛擬仿真技術在無機化學實驗教學創新改革進程中取得階段性成效的同時，但也面臨著諸多不確定因素和嚴峻考驗[2]。基于此，在符合無機化學實驗教學模式科學性、有效性及實用性基礎上，將虛擬仿真技術諸多優勢要素進行高度整合，并積極融入到無機化學實驗教學模式中，進一步挖掘其潛在價值，進而為我國虛擬仿真技術輔助實驗教學提供新的思路。

1 研究內容及方法

在全面闡述基于虛擬仿真技術視角下高校無機化學實驗教學發展現狀基礎上，通過科學的研究方法進行創新改革是其未來發展戰略的必然要求，本研究主要通過文獻法進行探究[3]。

1.1 研究方式

在高校無機化學實驗教學創新改革進程中，虛擬仿真技術的創新融合主要從教師團隊的職業素養、試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式、學生學習化學的興趣等五個方面進行分析[4]。構筑指標的構建主要通過中國知網、維普、萬方等數據庫進行查閱分析，并歸類。在相關學者研究成果基礎上，通過挖潛其背后數據潛在價值，進而探求其內在邏輯性。

1.2 數據處理及分析

數據分析系統進行處理(SPSS 19.0)，主要從教師團隊職業素養、試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式、學生學習化學的興趣等5個相關指標進行統計分析，包括顯著性差異(P=0.05)、標準差分析(方差分析)及相關性分析。

2 結果分析

2.1 基于虛擬仿真技術各影響指標的標準差、顯著性及相關性

表1為基于虛擬仿真技術無機化學實驗教學各影響指標的標準差、顯著性及相關性分析統計表。可以看出，教師團隊職業素養、試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式、學生學習化學的興趣等5個核心相關指標間具有顯著性差異(P＜0.01)，這也說明各影響指標相對獨立，換而言之，虛擬仿真技術對無機化學實驗教學模式創新改革至關重要，任何環節均不能缺失。其中，實驗教學評價方式、試驗資源開發的力度與其他指標相關性較高，其屬虛擬仿真技術創新應用導向范疇，指標間具有很高的相關性(r＞0.60)，這也說明當前學生對虛擬仿真技術積極融合的迫切需求。同時還可以看出，以上5個影響指標均呈現正相關，說明五者間協調統一對無機化學實驗教學模式創新改革產生的深遠影響，這與文獻查閱的初衷相符合。

為深入了解教師團隊職業素養、試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式、學生學習化學的興趣等5個虛擬仿真技術相關指標對無機化學實驗教學模式創新改革的影響，本研究對當前虛擬仿真技術和無機化學實驗教學創新融合機制進行分析(表2是方差分析統計表)。從表2中可以顯而易見看出，試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式等5個方面變量均達到顯著性水平(P＜0.01)，這與上述標準差、顯著性及相關性分析結果相同。

表1 虛擬仿真技術各影響指標的標準差、顯著性及相關性分析統計表

表2 虛擬仿真技術相關指標的方差分析統計表

3 結果與討論

通過以上數據分析，可以看出，科學合理選擇實驗教學輔助方式、進一步加強課程資源開發的力度、優化實驗教學評價方式、全面提高教師團隊的職業素養均是虛擬仿真技術在無機化學實驗教學創新改革的價值體現。對于實驗教學輔助方式而言，在實踐試驗教學中，必須立足于自身發展特點，對不同無機化學試驗內容采取適宜的實驗教學輔助方式，例如，對于安全性系數較高的試驗、或試驗現象不突出的試驗，可充分發揮虛擬仿真技術優勢，進行虛擬演示教學，形成“知識點講解+虛擬演示+虛擬實驗”立體式教學層次。對于切實加強課程資源開發的力度而言，在充分利用虛擬仿真技術基礎上，可開設無機化學虛擬模擬實驗室，利用計算機操作系統，向學生生動展示最新科研前沿動態和研究成果，建立教學資源共享中心，進一步提升學生的專業素質。對于實驗教學輔助方式，利用虛擬仿真技術，嘗試新的教學模式和理念，將多元化輔助教學手段積極融入其中，有效引導學生建立正確的價值思維，讓虛擬仿真技術與實踐教學有機融合，進一步提升其整體教學質量。對于教學評價方式而言，利用虛擬仿真技術，可有效實現“教-學-評”多層次創新功能，結合無機化學實驗操作現狀，靈活運用虛擬仿真技術，建立學生自評、教師評價、小組互評等多維評價方式。對于激發學生學習化學的興趣，現階段，虛擬仿真技術作為一種全新科技技術能夠得到廣大師生的高度青睞，與此同時，可全面激發學生學習化學的興趣。換而言之，虛擬仿真技術與無機化學實驗教學創新改革的高度契合為實踐教學提供了獨特的教學情境。

4 結語

綜上所述，基于現代化信息技術不斷創新視域下，無機化學實驗教學創新改革持續推進，但也面臨著諸多困境。通過文獻法分析，構建了教師團隊職業素養、試驗資源開發的力度、實驗教學輔助方式、實驗教學評價方式、學生學習化學的興趣等5個核心相關指標。與此同時，構筑虛擬仿真技術與無機化學實驗教學模式融合創新機制是一項系統、全面的工作任務，并非在短時間內一蹴而就。基于此，為進一步發揮虛擬仿真技術的資源優勢，立足于無機化學實驗教學自身發展特點，在分析當前現狀基礎上，構筑兩者間的創新融合機制，并提出了一些建議和思路，力圖為無機化學實驗教學改革創新提供借鑒。