封雪融

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仿真化學實驗室在高中化學學習中的應(yīng)用

封雪融

（廣東廣雅中學 廣東 廣州 510290）

化學實驗是高中化學課學習中的重要內(nèi)容，利用虛擬化學實驗軟件進行仿真實驗，既可解決化學實驗危險性大，受實驗條件限制等難題，又可以訓練實驗探究方法，加深理解所學知識，激活創(chuàng)新思維，達到化學課的學習目標。

仿真化學實驗室APP；高中化學；仿真實驗

高中化學課知識點龐雜而瑣碎，無機部分物質(zhì)多、性質(zhì)多、實驗多，有機部分同系物多、異構(gòu)體多、反應(yīng)條件多?；瘜W是以實驗為基礎(chǔ)的學科，通過化學實驗，學會綜合運用化學知識、技能和方法，分析和解決與化學有關(guān)的問題。同時，化學實驗有較大危險性，有些試劑如鈉、氯酸鉀、苯、硫酸等，易燃、易爆、有毒性或有腐蝕性；有些實驗若操作不當會引發(fā)爆炸或有害氣體泄漏。高中化學課本上有20多個必做實驗，所用儀器達數(shù)十種、試劑上百種，實驗環(huán)節(jié)多，實驗條件要求高，不是所有的實驗都能做。另外因為高中階段學習時間緊，許多次“做實驗”就變成了老師“講實驗”，同學們“聽實驗”，無法通過實踐操作提高動手能力和科學探究能力。如何解決這一對矛盾呢？利用仿真化學實驗室進行仿真實驗是一個很好的解決辦法。

1 仿真化學實驗室APP介紹

目前網(wǎng)上有許多應(yīng)用于Android系統(tǒng)或ios系統(tǒng)的仿真化學實驗室APP，下載后可注冊使用。同學們對手機APP非常熟悉，很容易上手。以下以化學實驗室Chemist為例介紹仿真化學實驗室APP的應(yīng)用。

Chemist 是一款移動端的虛擬化學實驗室APP，支持 iPad、iPhone 與 Android系統(tǒng)。Chemist模擬真實的實驗室，具有三維的視覺和聽覺效果。Chemist使用很簡單，界面上方三個符號分別是儀器、藥品和存檔?？梢蕴暨x對應(yīng)的儀器、化學試劑，用拖動的方式，把儀器拖到桌面，再把試劑拖到相應(yīng)的儀器里來進行實驗。

試劑分為溶液和固、液、氣四類，儀器分為玻璃儀器和非玻璃儀器兩類，大型裝置可以自己組裝，添加試劑量可以控制?？梢渣c擊化學試劑，來查看關(guān)于它的物理和化學性質(zhì)。如圖2所示。

反應(yīng)開始后會顯示發(fā)生反應(yīng)的方程式，反應(yīng)現(xiàn)象的還原度很高。如果反應(yīng)過于激烈，容器會炸破。也可以隨時關(guān)閉爆炸開關(guān)，以便于了解反應(yīng)的結(jié)果。開啟Label功能后，通過 Label 工具可以實時監(jiān)測每種物質(zhì)時刻變化的質(zhì)量、溫度、濃度和體積等數(shù)據(jù)。還有智能 pH 試紙、溫度計等工具。完成實驗之后，可以自動生成實驗報告，記錄所有的實驗步驟，實驗報告可以直接保存為圖片或者發(fā)送到Email。

2 仿真化學實驗室APP在學習中的應(yīng)用

2.1 新知識點學習時，幫助理解反應(yīng)原理

化學反應(yīng)原理往往不易理解，在單個知識點的學習中，進行針對性的仿真實驗，可以通過觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗原理。例如物質(zhì)的檢驗、氣體的制備、離子的鑒別等知識點，可以在學習的同時進行相應(yīng)的仿真實驗，透過現(xiàn)象理解本質(zhì)，掌握所學的知識點。

2.2 習題練習時，幫助解決所遇難題

不同反應(yīng)條件下的化學變化往往比較復雜，單純通過記憶常常容易搞混。例如習題“用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)，制備白色的Fe(OH)2沉淀時，配制溶液FeSO4時需要加入什么試劑?NaOH溶液怎樣加入?”考查的是Fe(OH)2的制備及其性質(zhì)，要注意有關(guān)鍵點是Fe2+極易被空氣中的O2氧化。根據(jù)解題思路，通過設(shè)計Fe(OH)2沉淀制備實驗，采用合理的NaOH溶液加入方法，避免生成的Fe(OH)2沉淀與O2接觸，以保持沉淀的白色狀態(tài)。

2.3 課程復習時，幫助貫通所學知識

在復習知識時，往往需要歸類，對比?？梢詫⒛承┎煌镔|(zhì)相類似的性質(zhì)設(shè)計成相同的實驗，進行比較，以貫通所學知識，加深記憶。例如利用“大多數(shù)氣體都可以找到能夠溶解或與之反應(yīng)的溶劑”這一事實，可以設(shè)計不同顏色的“噴泉實驗”。根據(jù)HCl氣體和NH3均易溶于水的性質(zhì)，分別使用石蕊溶液和酚酞溶液形成紅色噴泉；根據(jù)Cl2能夠與NaOH溶液反應(yīng)的性質(zhì)，分別吸入AgNO3溶液、淀粉KI溶液和NaBr溶液形成白色、藍色和橙色噴泉。通過對比實驗，理解各種常見氣體的溶解性。

2.4 真實實驗前，幫助熟悉操作步驟

先通過仿真實驗熟悉實驗步驟及要求，然后進行實際實驗操作，可以提高實驗的安全性，同時解決了實驗中教師很難對學生單個指導的問題。

2.5 學習緊張時，幫助調(diào)節(jié)學習節(jié)奏

在緊張的做題之余，做一兩個仿真實驗，可以體驗動手、動腦的樂趣，調(diào)節(jié)學習節(jié)奏。如設(shè)計硅酸鹽性質(zhì)的“水底花園”實驗，設(shè)計鉻鹽性質(zhì)的“火山爆發(fā)”實驗等，可以感受化學魔術(shù)的魅力。

3 利用仿真化學實驗室APP學習的優(yōu)點

3.1 可以體驗真實的實驗室場景

Chemist模擬真實的實驗室場景，具有三維的視覺和聽覺效果，場景美觀，儀器逼真，仿真實驗時如同在設(shè)施完備的全新實驗室中操作一般，可以體驗真實的實驗過程。實驗裝置還可以局部放大，整體縮小，從多個角度觀察化學反應(yīng)過程。

3.2 可以解決實驗條件限制的難題

只需要安裝一個APP，就可以擁有許多種試劑和實驗儀器。無污染，無毒害，也不用擔心打碎儀器或者不當操作帶來的危險，任何想法都可快速呈現(xiàn)，達到常規(guī)條件下無法實現(xiàn)的效果。在線數(shù)據(jù)庫Cloudlab還會不斷自動添加新的化學試劑，可以做更多更有趣的實驗。

3.3 可以隨時隨地進行實驗，有效利用學習時間

利用手機APP進行仿真實驗，熟練使用后，往往不用太長時間即可完成一個實驗。無論是在課間還是在周末，也不管是在宿舍還是在地鐵上，隨時隨地都可以進行仿真實驗，充分利用各種碎片時間學習。

chemical experiment is an important content in the study of chemistry in senior high school. the simulation experiment using virtual chemistry experiment software can solve the difficult problems such as high risk of chemical experiment, limited by experimental conditions, and train experimental research method, deepen the understanding of the knowledge, activate the innovative thinking, and achieve the study goal of chemistry class.

APP of simulation chemistry laboratory; High school chemistry; Simulation experiment

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.365

G633.8

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1672-9129(2017)10-0295-01