應用虛擬實驗提升高中化學課堂教學質量的策略探析

蔡玲燕

摘 要：隨著新課改的推進，高中化學教學過程中越來越關注實驗教學的相關內容，因此教師需要在化學課堂教學過程中進一步提升教學質量，同時在實驗教學方面也要不斷優化和完善，與時俱進，對信息化技術進行充分應用和滲透，這樣才能在虛擬實驗過程中進一步融入虛擬仿真技術，讓學生積極參與其中，從而為化學教學取得更良好成效提供必要支持?；诖耍疚闹攸c探究應用虛擬實驗技術提升高中化學課堂教學質量的實施策略等相關內容。

關鍵詞：虛擬實驗技術；高中化學；教學質量；提升策略

高中化學有著比較典型的實踐性及邏輯性特點，因此在具體教育教學過程中，特別是在實驗教學環節需要充分利用好化學虛擬仿真技術，在虛擬實驗操作過程中進一步打造高效課堂，讓學生可以充分融入其中，從而為課堂教學質量的提升提供基本支持。同時，教師也要明確化學課堂的相關教學效能，優化教學策略，從而確保學生對于化學實驗有更大的興趣，在探究化學知識、強化實踐操作的基礎上，使學生的化學實驗能力得到切實提高，這對于學生化學學科核心素養的培養有著關鍵作用。

一、高中化學課堂教學中虛擬實驗技術的應用優勢

從整體情況來看，在信息化技術進一步廣泛應用的背景下，在高中化學課堂教學過程中也越來越重視虛擬實驗仿真技術的有效應用，通過該類技術的綜合作用，可以引導學生積極有效地融入高中化學實驗過程中來，為學生打開高中化學實驗大門，為其實踐能力和操作實驗水平的提升提供基本支持。虛擬實驗技術在具體應用過程中呈現出多方面優勢，具體主要體現在以下幾點。

（一）切實彌補條件不足，實現查漏補缺

在高中化學實驗教學過程中，往往存在設施設備或者實驗器材不夠完備或者有不同程度漏洞等相關問題。在這樣的背景下，通過虛擬實驗技術的有效應用，能夠彌補條件方面的缺口或者漏洞，在實驗室設施設備以及軟件硬件優化方面體現出實效性和可行性，確保實驗室的相關缺陷或者不足能夠得到有效彌補，進而在更大程度上確保實驗教學順利推進。除此之外，通過虛擬仿真實驗技術的有效應用，在各類設施設備的綜合作用下可以彌補實驗過程中存在的軟件以及硬件的不足，在虛擬實驗操作過程中，讓學生積極融入其中，全身心感受相關實驗步驟和化學原理，這樣可以使學生有更為豐富的感性認識和實踐經驗，以此進一步加強學生對于相關知識點的理解和認知程度。

（二）切實豐富實驗內容，體現良好效果

在虛擬實驗技術的應用過程中，可以構建與之相對應的虛擬實驗室，然后在虛擬軟件的匹配和綜合作用下，可以使得高中化學實驗教學過程中所涉及的實體投資得到充分節省，為各類經費的節約利用提供必要保障。同時，可以在實驗教學過程中，確保學生在安全高效的操作環境中切實整合相關教學資源，并且在實驗匹配以及優化方面進行切實加強，從而為高中化學實驗室各項工作效率的提升夯實基礎。同時，在虛擬仿真技術以及實驗操作中可以對實驗室的各項操作進行充分規范，優化紀律和秩序，從而在更大程度上體現良好的教學效果。

（三）切實提升實驗教學安全性和高效性，實現融會貫通

在高中化學課堂教學過程中，結合新課標的具體內容，充分融入虛擬實驗的相關內容，這樣可以讓學生在更加安全高效、和諧良好的實踐氛圍內全身心融入，對于某些比較危險的實驗來說，通過該技術的作用，可以確保學生的各項實驗操作更加安全可靠。特別是在教師的精準講解過程中，學生可以充分明確相關實驗原理，通過相關板書對于實際操作進行有效闡釋，這樣可以讓學生充分感受實驗的具體過程和循環結果，然后在轉化抽象概念和理論的基礎上，讓學生有更充分的感性認識，從而體現出安全高效的實驗效果。例如：針對稀釋濃硫酸實驗來說，往往存在重大風險，通過虛擬仿真技術的有效應用，可以使學生更加安全高效操作，以此防控可能出現的各類風險，為整體實驗教學工作順利推進提供必要保障[1]。

二、應用虛擬實驗提升高中化學課堂教學質量的策略

在高中化學實驗教學推進過程中，要想確保課堂教學質量得到切實提升，教師需要在信息化技術應用方面切實加強，要充分利用好虛擬實驗仿真技術，強化技術應用的實效性和可行性，整合相關優勢資源，在落實各類技術要點的基礎上讓化學實驗可以更加高質高效地推進，這樣可以充分體現出化學實驗教學的綜合效能，讓學生也可以積極有效地融入其中，從而在團結協作、強化真實性安全性的基礎上，使得各種化學實驗取得更明顯成效。同時也充分體現出虛擬實驗仿真技術的應用價值，為高中化學實驗教學高質量發展、取得創新成效奠定基礎。同時，教師要充分明確新課改的具體要求，對于化學學科核心素養的相關要義進行充分明確，然后在整體教育過程中讓學生在教師的指引下充分實現教學一體化，從而為實驗教學根本價值的體現奠定堅實基礎。具體來說，可以從以下幾個方面有效實施相關教學策略。

（一）充分強化興趣導向，確保學生融會貫通

在高中化學實驗教學過程中要想確保虛擬實驗技術的充分落實，使該類技術本身的價值得以充分體現，教師需要充分落實趣味導向原則，確保相關化學知識和虛擬實驗技術可以有機結合。在整體教學過程中可以體現出趣味性和導向性，讓學生對于相關化學實驗有足夠興趣，從而通過興趣導向的有效執行，對于整體高中化學實驗教學有極為重大的推動作用。所以教師要著重針對化學教材具體內容進行深入挖掘和整合利用，然后進一步匹配與之相對應的趣味實驗，且利用虛擬仿真技術，讓學生在整體實驗操作過程中可以融入其中，成為課堂教學的主體，通過虛擬仿真技術的有效調動和趣味性元素的整合利用，讓高中化學相關實驗更高效，更具有趣味性和指引性，讓學生在實驗操作過程中對于抽象知識進行更深入理解和認知，把抽象內容轉化成為具象性內容，這樣可以突破時空的限制，讓學生在具備良好學習興趣的基礎上，更充分理解相關化學原理和基本內涵，然后在虛擬仿真技術的整合作用下使學生取得事半功倍的學習效果。

例如：在針對銅和鐵的獲取及應用等相關內容進行實驗教學的過程中，教師可以有效利用虛擬實驗技術進一步匹配與之相對應的VR（虛擬現實技術），在課堂教學過程中可以充分模擬出噴霧作畫的相關實驗內容，這樣可以確保學生在噴霧作畫實驗操作過程中，在匹配AR（增強現實技術）和VR的過程中，對于化學反應的具體過程、細節和結果等進行充分感知和認識，在引導學生進行觀察和分析的過程中，在視覺層面有更大的沖擊力，進而確保學生在身臨其境的過程中可以更有效感知噴霧作畫的深刻內涵。同時從虛擬實驗角度出發，進一步深刻理解鐵和銅的獲取過程和獲取原理等相關內容，讓學生有相對應的感染和調動，從而實現全過程、全方位感受整體的化學反應和相關實驗過程，在確保學生對于相關內容觀察和分析完畢之后，教師要針對實驗的基本原理和相關流程進行解釋和闡述，讓學生更充分理解其中所涉及的核心概念。然后，在知識的遷移方面進行有效強化，確保學生具備更良好的實驗操作意識和問題探究能力，確保學生通過虛擬仿真技術和虛擬實驗的相關操作，進一步突破器材的限制，在整體操作過程中進一步融入和充分體現，從而為其實驗能力增強提供必要保障。在具體操作過程中也要針對其化學魅力和價值進行充分挖掘和有效利用，從而為學生化學實驗操作能力和化學學科核心素養的培養提供必要保障。

（二）強化學生合作探究，充分實現優勢互補

在高中化學實驗教學推進過程中，要想使化學作業質量得到切實提升，在應用虛擬實驗技術的過程中，也要引導學生進行合作探究，在具備團結協作意識和協作能力的基礎上，讓學生充分掌握相關化學知識，強化實踐技能，從而為其化學學科核心素養的培養提供必要支持。教師在具體教學環節需要充分利用好虛擬仿真技術，在操作過程中通過虛擬實驗的形式讓學生合作探究，進行更深層次探索和互動交流，這樣可以讓學生更充分強化自身的想象力和創造力，并且在明確實驗步驟和具體流程的基礎上進行充分融入。與此同時，教師可以引導學生進行自主探究和自行設計，進而在相關實驗步驟和流程的推進中，使學生可以在小組合作過程中及時互動和有效交流，在充分溝通過程中讓學生得到正確指引，以此在更大程度上體現出應有的協同互動效果，讓學生的實驗操作效果和整體學習質量得到切實提升。

例如：在針對氯氣的性質等相關內容進行實驗操作時，教師要結合學生的具體情況和新課改的具體要求，讓學生發揮自身的主觀能動性選取相關實驗方法，同時對于實驗的具體操作步驟和流程進行充分明確，通過虛擬實驗的形式展示氯氣的化學性質以及相關反應機制、反應過程等，進一步通過虛擬仿真實驗平臺的形式，對于氯氣的生成原理等進行有效調試和充分呈現。在應用虛擬實驗技術的過程中，要匹配虛擬仿真實驗平臺，這樣可以強化虛擬實驗的可行性和實效性，同時也可以在匹配相關軟件和硬件的基礎上，使氯氣的相關實驗步驟和操作流程更加順利推進，并且為實驗本身更安全可靠提供必要前提。實際操作中，教師要引導學生分成不同的小組，在分組合作過程中讓學生充分明確自身的職責和任務要求，在各司其職的基礎上，對于相關實驗步驟和操作數據進行有效記錄和保存。同時，教師要積極鼓勵和引導學生發揮自身的主觀能動性，開動腦筋，自行探索相關問題，在明確問題答案的基礎上，讓學生積極參與其中。同時，要確立學生的主體地位，把課堂主動權交還給學生，從而在確保學生執行相關任務的過程中得到相對應的鼓勵支持和正確引導，這樣可以使學生更充分明確氯氣的化學反應過程和制備方法，在對其進行獲取的過程中讓學生開動腦筋，自主探究，積極主動思索相關問題。與此同時，也確保學生在模擬實驗中及時有效發現相關問題或者不足，然后在做好學生調研和互動反饋的基礎上使學生得到正確引導，這樣可以在虛擬仿真實驗平臺的綜合作用下讓學生及時互動和糾正錯誤，同時也積極鼓勵和引導學生對于自身可能存在的問題或者不足進行有效反思，進而通過虛擬實驗平臺的綜合作用，使學生在化學實驗和合作操作過程中有必要的機會和平臺。且在平臺作用下，讓學生進一步整合虛擬資源和現實資源，進而在根本上拓寬學生的學習視野，使其在各類資源整合作用之下可以取得更加良好的實驗效果。

（三）確保實驗更安全高效，體現實驗教學綜合效能

在高中化學實驗教學過程中，對于實驗操作步驟和安全性、真實性有更為嚴格的要求，其中，如果哪一個環節出現不同程度的問題，都有可能導致十分嚴重的安全事故，甚至造成不可逆的破壞反應，對于化學實驗的順利推進和人員安全都會造成十分嚴重的影響。因此需要切實加強虛擬仿真技術應用，充分做好優化和完善，且匹配更為先進的安全防控標準和實驗規范，從而在更大程度上體現出實驗操作的安全性和可靠性。例如：在針對可燃性氣體進行點燃試驗的過程中，如果在具體操作環節沒有針對氣體的純度或者濃度進行嚴格細致的提前檢驗，或者檢查的過程中存在不同程度的問題，極有可能導致后續實驗環節出現爆炸，這對于學生安全和實驗的順利操作都會造成十分嚴重的影響。因此，教師在實驗操作具體推進環節，針對虛擬仿真技術進行有效應用，可以使學生在相對來說更為安全可靠的真實環境中讓整體操作更為系統完善，從而規避可能出現的各類風險。又如：在針對氣體進行制備的過程中，往往有某些氣體具有毒性或者毒副作用，對人體健康會造成十分嚴重的影響。在此背景下，進一步通過虛擬仿真技術，且匹配相對應的防護設備和設施軟件等，這樣可以讓學生在化學實驗操作過程中更加安全高效，更具有針對性和規范性。同時學生也可以在虛擬仿真操作過程中，對于其中的教訓及技能切實有效地吸取，在充分落實相關安全標準和安全規范的基礎上實現融會貫通和靈活應用，從而體現出實驗操作的安全性和真實性。又如：在銅和濃硫酸進行反應的過程中，往往在溶液方面有比較典型的深紫色，在此背景下通過虛擬仿真技術和虛擬實驗的有效操作可以呈現出典型的標準藍色。通過虛擬仿真技術的有效應用，可以針對實驗操作的具體步驟和真實性進行有效驗證和充分分析，同時確保學生在整體操作過程中進行相對應的對比歸納和充分整合，這樣可以對實驗現象和所包含的內涵進行更深入分析，從不同層面、不同角度對實驗現象進行分析，這樣可以使整個實驗更安全真實，同時也可以體現出多元價值，為化學實驗教學創新發展提供必要保障。

結束語

由上文的探究可以明確，在高中化學實驗教學推進過程中有效應用虛擬實驗技術，匹配虛擬仿真技術要點，可以在更大程度上提升實驗操作的安全性和可行性。與此同時，通過該類技術的靈活應用，能夠激發學生的想象力和創造力，也可以為高中化學課堂教學質量的提升提供必要保障，在課堂教學過程中使學生可以跟上教師的節奏，體現化學實驗教學的合理性和可行性，進而使相關內容可以成為教師的參考依據。在未來的實驗教學環節充分融入虛擬仿真技術，落實各項仿真技術要點，可對實驗環節進行切實調整和有效優化，從而為學生化學學科核心素養的培養提供必要保障。

參考文獻

[1]王春.虛擬仿真技術在中學化學實驗教學中的應用探索[J].教育與裝備研究，2020，36（12）：18-21.

本文系“虛擬實驗在中學化學教學中融合應用的研究”（課題編號：FZDJ2022B09）的研究成果。