孔思楠

【摘要】學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)能力越來(lái)越被人們所重視，進(jìn)而成為新時(shí)代教育的培養(yǎng)重點(diǎn)。當(dāng)一些傳統(tǒng)的教學(xué)媒介不能很好地展現(xiàn)某些學(xué)習(xí)內(nèi)容、難以激發(fā)學(xué)生的探究熱情時(shí)，就需要借助新的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，高中化學(xué)為例，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的發(fā)展?jié)摿κ菬o(wú)限的，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中也取得了良好的效果，使學(xué)生的自主探究和創(chuàng)新實(shí)踐能力得到了明顯的提高，最大限度將教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)教育完美結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);虛擬仿真實(shí)驗(yàn);有效課堂; ?結(jié)合

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷成熟，人們開(kāi)始探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，國(guó)內(nèi)許多中學(xué)都根據(jù)自身科研和教學(xué)需求建立了各具特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它們除了可以輔助高校的科研工作外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面也凸顯了自身的許多優(yōu)勢(shì)。本文將圍繞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的定義、意義、設(shè)計(jì)及應(yīng)用等方面探討虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與高中化學(xué)課堂的有效結(jié)合。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)

（一）基本定義

虛擬實(shí)驗(yàn)，顧名思義，是依托虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，虛擬內(nèi)容包含實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和信息資源等，對(duì)實(shí)驗(yàn)所需要的條件和實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行模擬，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，較之傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，虛擬實(shí)驗(yàn)有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，除了成本低、操作性強(qiáng)、節(jié)省資源之外，也更直觀、更安全可靠。虛擬實(shí)驗(yàn)一般分虛擬實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)、替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)室、實(shí)物實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行分析三種類(lèi)型。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的意義

新課標(biāo)中倡導(dǎo)化學(xué)教學(xué)應(yīng)多采用以科學(xué)探究為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)化評(píng)價(jià)的診斷、激勵(lì)與發(fā)展功能。傳統(tǒng)的高中化學(xué)教學(xué)方法并不能滿足現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容，也無(wú)法達(dá)到新課標(biāo)中對(duì)教師以及學(xué)生的要求，教學(xué)效果并不十分理想，因此，高中化學(xué)課堂中，虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用顯得十分必要。

二、高中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

（一）高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

隨著教育改革的逐漸深化，高中教育漸漸從重理論知識(shí)與技能發(fā)展到重創(chuàng)新與素質(zhì)培養(yǎng)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也相應(yīng)地得到更多的重視，成為高中化學(xué)教學(xué)中不可或缺的部分。從目前的情況來(lái)看，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然取得了一定成績(jī)，但從總體上來(lái)說(shuō)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果還不盡如人意。存在的一些問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排較少，甚至成為擺設(shè)，主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器等受到限制，教師無(wú)法正常開(kāi)展有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因而采取了老舊的、以教師為主導(dǎo)的授課模式，從而把生動(dòng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課變成枯燥、僵化的演講，不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，學(xué)生缺乏明顯的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上獲得更大的選擇余地，讓高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更為靈活生動(dòng)。

（二）高中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用實(shí)例

案例：粗鹽的提純和驗(yàn)純

①利用多媒體組織學(xué)生觀看虛擬實(shí)驗(yàn)室的操作注意事項(xiàng)

②在虛擬教室中簡(jiǎn)單講解此實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟

③進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，向?qū)W生展示所需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工具和材料等

④點(diǎn)擊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

⑤學(xué)生利用計(jì)算機(jī)自主進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象

⑥教師更換條件或者實(shí)驗(yàn)劑量，讓學(xué)生再次進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象并進(jìn)行思考

⑦教師和學(xué)生針對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行交流和討論

⑧教師進(jìn)行總結(jié)

（三）高中化學(xué)應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，安全可靠

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，任何一項(xiàng)不起眼的因素都有可能造成實(shí)驗(yàn)的失敗，而且化學(xué)式樣中涉及到的化學(xué)物品在不同程度上具有危險(xiǎn)性，因此需要實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中秉承嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯褚?guī)范地操作。但在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，難免需要學(xué)生自己動(dòng)手操作，如何使用實(shí)物實(shí)驗(yàn)，如何保證學(xué)生的安全，一直成為高中化學(xué)老師頭疼的問(wèn)題。虛擬實(shí)驗(yàn)則大大降低了實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，在虛擬空間中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，操作過(guò)程更為精準(zhǔn)也更加安全可靠。

2.提高學(xué)生知識(shí)水平，簡(jiǎn)單便捷

虛擬實(shí)驗(yàn)具有人性化的設(shè)計(jì)，給予學(xué)生更多的操作空間，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師可以通過(guò)改變條件，讓學(xué)生了解在不同的實(shí)驗(yàn)條件下可能出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，虛擬實(shí)驗(yàn)的時(shí)間短，為課堂節(jié)省不少時(shí)間，又方便操作，大大提高了學(xué)生的知識(shí)水平和高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的效率。

3.減少資源浪費(fèi)，節(jié)約環(huán)保

實(shí)物實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論什么實(shí)驗(yàn)都是耗材的一個(gè)過(guò)程，化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于對(duì)條件、器材、劑量要求苛刻，有時(shí)不僅造成浪費(fèi)，還沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。虛擬實(shí)驗(yàn)完全依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，降低資源浪費(fèi)的同時(shí)也節(jié)省了學(xué)校的開(kāi)支，并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生廢棄物，十分的環(huán)保。

三、小結(jié)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，教育領(lǐng)域的技術(shù)運(yùn)用也在不斷革新，尤其是當(dāng)新課標(biāo)理念與現(xiàn)代新科技技術(shù)融合時(shí)，高中化學(xué)教育也被賦予了新的涵義，真正突破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。虛擬實(shí)驗(yàn)是結(jié)合現(xiàn)代科技與新課標(biāo)要求的較為理想的教學(xué)方式，已經(jīng)得到一定程度上的應(yīng)用，所以將虛擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于化學(xué)教學(xué)課堂，不僅能拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的整體素質(zhì)，也能有效降低實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)，成為考核教師素質(zhì)和學(xué)校軟實(shí)力的標(biāo)準(zhǔn)之一。

注：本文系2018年河南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般課題“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與高中化學(xué)課堂教學(xué)的有效融合”之成果，課題編號(hào)：（2018）-JKGHYB-1000.

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