淺談虛擬實驗室在高中化學實驗教學中的優勢

賈文靜 李浩

安徽省教育信息技術研究2018年度立項課題，“NB化學實驗”與化學實驗教學融合的實踐研究，課題編號：AH2018164

摘要：實驗是化學教學中非常重要的一個環節。目前我國的化學教育中還存在很多的缺點和不足。在實驗當中，我們要盡可能地彌補，借助虛擬化學實驗室，將傳統教學中存在的問題在實驗中進行解決。并且根據具體的實驗操作，借助相關的化學知識，避免直接接觸有害、有毒的化學藥品，保證學生的健康。同時，教師要倡導保護環境，提高學生的環保意識，讓學生在虛擬實驗室中對自身的化學知識進行更穩固的提升，從而提高化學教學的整體效率和質量。

關鍵詞：虛擬實驗室；高中化學；教學優勢

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）04-0058

化學是一門走進科學的學科，也是一門以實驗為基礎的學科。在教學當中，教師要將學生的理論知識向實驗轉變。化學實驗可以檢驗學生的學習成果，并且對學生的創新能力進行提升，讓學生可以通過自己動手感受化學的變化，提高對化學實驗的興趣以及探索的欲望。教師要利用好化學實驗優勢，引導學生在實踐過程中進行觀察、感知和理解，并且通過相關的探究活動，讓學生在實驗過程中逐漸掌握實驗的方法，對自身學習到的知識進行深入的檢驗。虛擬實驗室是由虛擬現實技術生成的一套實驗系統，在虛擬實驗室中，學生可以上臺自己動手操作設計，極大地提高學生的操作能力。相比于傳統實驗室，學生的學習會更加主動，能避免因真實操作所帶來的各種危險。同時，虛擬實驗室的儀器也可以減少器材消耗，降低了教學的成本。

一、改變學生的學習模式，從被動學習轉為主動學習

在傳統的化學實驗教學中，通常都是學生提前通過課本進行預習，學習理論知識，然后教師現場進行講解，學生根據自己學習到的知識以及教師的講解展開相關的實驗。在整個實驗的過程當中，學生相對被動，缺少自己對實驗的相關思考，很少有機會可以自主嘗試和探索全新的知識，在實驗過程中發揮自己的創新能力。這也就導致學生在實驗過程中的主動性和積極性不高，并且對實驗課不夠重視，覺得只是按部就班。而通過虛擬實驗室可以讓學生充分發揮自己的想象力，使學生能夠朝個性化的方面發展。

例如，在開展虛擬實驗時，教師可以通過聲音、畫面、文字展示實驗當中的微觀的世界，模擬相關的化學反應，打破學生對化學實驗的傳統認知，讓學生可以通過身體的多個感官感受化學、接觸化學，提高學生在實驗中的參與動力。在教學中，教師要引導學生大膽操作，為學生提供自我展示的空間以及平臺，讓學生能夠將自己學習到的知識通過虛擬實驗室的方法展現出來，將知識和趣味性進行結合，從而使學生從被動的學習逐漸向主動轉變，通過自身的努力驗證自己的思想，提高自身的綜合能力。

二、避免真實實驗帶來的危險和不確定因素

在絕大多數的化學實驗中，有著非常不確定的因素以及危險，高中化學實驗室是學生學習的重要場所，如果產生危險以及污染，對于師生的健康有非常大的影響。化學實驗藥劑大多是易燃易爆，并且很容易產生連鎖反應，在實際操作過程中，要求學生高度認真，以免發生危險事件。教師往往也會因為害怕學生出事情，盡可能減少學生實驗的頻率，導致學生不了解化學實驗教學，對化學實驗教學的理解不夠深入。而通過虛擬化學實驗室可以模擬真實的實驗操作，為學生普及相關的實驗知識，降低學生發生的錯誤。同時也讓學生在化學實驗中能夠產生深刻的印象，對危險的操作行為產生重視，降低化學實驗時出現事故的概率，并且培養學生在出現問題時如何正確地進行解決。

例如，教師可以先通過化學實驗室來模擬實驗中的一些錯誤操作，將水倒入濃硫酸中，液體會沸騰并且飛濺，對學生造成危險。通過錯誤的實驗，學生能夠意識到錯誤操作的危害，避免之后出現相關的錯誤。教師也要通過提問的方式詢問學生這種操作方式可不可以，然后通過化學實驗室將這種操作進行模擬，驗證學生的思維，提高學生的注意力。教師要培養學生的應變能力，讓學生能夠在面對這些錯誤操作時有正確的解決方法，為學生之后的實驗打下良好的基礎。

三、減少實驗儀器的消耗，提高學生的實驗體驗

實驗就意味著消耗，在實驗過程當中不可避免地要消耗大量的藥劑以及資源，實驗過程當中還會有各種各樣的氣體、有害物質的產生。這不僅對于實驗的環境有非常大的影響，同時對于學生的健康有很大的影響，再加上實驗的消耗，會減少每一個學生的實驗體驗，讓學生對化學實驗沒有全面的了解。而通過虛擬實驗室則可以達到實驗器材以及實驗藥劑的零消耗，不用擔心環境的污染，也不用擔心學生的健康，更不用擔心學生沒有辦法體驗到實驗的過程。學生在課堂上就可以做出各種各樣的實驗，大大提高了學生的實驗興趣，讓學生在掌握相關知識的同時也能夠達到良好的教學效果。

例如，在學習硫的相關知識時，教師可以模擬硫與氧氣發生反應，并向學生說明實驗生成的SO2是酸雨形成的主要成分之一，如果直接將實驗中的SO2排放到大氣中，會對環境產生污染。而虛擬實驗室不存在破損，可以反復實驗，并且減少環境的污染，讓每一個學生都可以通過實驗直觀地感受到實驗的過程以及結果。這樣，不僅節省了時間，同時也加深了學生的印象，讓學生能夠在實驗過程中得到更完整的體驗，同時加強學生的環保意識，提高整體實驗的教學氛圍。

四、總結

化學實驗是化學教學的基礎，是學生對化學認知的源泉以及有效的途徑。在培養學生科學素養和綜合素質的時候，教師可以通過化學虛擬實驗室使化學實驗變得更加容易，改變傳統的學習模式，通過虛擬實驗室提高學生的興趣，通過簡單直觀的實驗讓學生能夠主動對化學實驗進行探究。同時，虛擬實驗室還可以減少環境的污染以及對學生的危害，防止實驗帶來的危險和不確定因素，保護學生的安全，同時也能讓實驗更具創新力和豐富性。虛擬實驗室可以達到器材的零消耗，不僅可以讓每一個學生都能夠得到最真實的實驗體驗，同時也能夠讓學生在實驗過程中實現最大化的感知，提高學生的學習質量。

參考文獻：

[1]劉昊.虛擬實驗室在高中化學實驗教學中的優勢[J].現代教育科學（中學教師），2015（5）.

（作者單位：安徽省阜陽三中236000）