趙爽 史娟

摘 要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生掌握知識、提高科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。漢中受當(dāng)?shù)貙W(xué)校實(shí)驗(yàn)環(huán)境、條件等客觀因素的制約，造成了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能匱乏、對化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)缺乏興趣等一系列的問題，制約了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。為改變此困境，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，教師可以嘗試采用一種信息化應(yīng)對策略——化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺，它為教與學(xué)提供了虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。教師可以通過虛擬情境改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺;科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：O611-4;G652 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 收稿日期：2019-04-11 文章編號：1674-120X（2019）23-0071-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基礎(chǔ)教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1]，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的一種重要途徑?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出：化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的教學(xué)情景，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識和技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀?；瘜W(xué)教育家戴安邦教授說過：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是全面實(shí)施化學(xué)教育最有效的教學(xué)形式[2]?！痹谛抡n程改革大力推行的今天，化學(xué)實(shí)驗(yàn)還是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和科學(xué)探究能力的重要途徑，因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中有著舉足輕重的地位。

受多種主客觀因素的限制，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)施中有諸多問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式越來越難滿足教學(xué)發(fā)展的需求，因此采用科學(xué)手段提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量刻不容緩。

一、漢中市中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

本文以陜西省漢中市8所中學(xué)為例進(jìn)行調(diào)查分析，共調(diào)查了8所中學(xué)中的教師，其中重點(diǎn)高中三所，普通高中三所，民辦高中兩所，共調(diào)查教師52人，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中突出的問題如下。

（一）實(shí)驗(yàn)開放程度低，學(xué)生參與度不高

我通過對漢中市中學(xué)實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)備的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，漢中市多數(shù)學(xué)校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)目較少，兩間以上的占25%，大部分學(xué)校僅有一間實(shí)驗(yàn)室。藥品配置缺乏，藥品配置完整的僅占16.3%，并且大部分學(xué)校只有簡單的設(shè)備。

在化學(xué)教學(xué)中，放棄化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要原因是缺少實(shí)驗(yàn)儀器，這導(dǎo)致學(xué)生只能觀察甚至記憶背誦實(shí)驗(yàn)過程，因而其實(shí)驗(yàn)參與度不高，實(shí)驗(yàn)操作和技能缺乏，實(shí)驗(yàn)教學(xué)于學(xué)生而言僅為紙上談兵。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式單一，教學(xué)效果不佳

通過對實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況的調(diào)查，我們可以看出當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一，61.2%的教師選擇用多媒體進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獨(dú)自操作實(shí)驗(yàn)較少。在選擇實(shí)驗(yàn)的類型時(shí)，81.6%的教師選擇的實(shí)驗(yàn)類型為考試中可能會考的實(shí)驗(yàn)，很少考慮學(xué)生的興趣和探究能力是否能因此提高，而是以應(yīng)試教育為主，這導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以達(dá)到預(yù)期的效果。

（三）實(shí)驗(yàn)探究能力缺失，學(xué)生綜合素質(zhì)不強(qiáng)

通過對實(shí)驗(yàn)課開設(shè)情況進(jìn)行調(diào)查我們可以看出，73.5%的學(xué)校開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的類型主要為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料也主要來自課本。49%的學(xué)校在實(shí)驗(yàn)中主要以實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范為培養(yǎng)的重點(diǎn)，探究性實(shí)驗(yàn)和與生活息息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料相對缺乏，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏趣味性和生活性。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師由于缺乏培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣和綜合能力的意識，導(dǎo)致廣大學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力缺失，學(xué)生的綜合素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)不強(qiáng)。

二、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也進(jìn)行了革新。仿真實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。當(dāng)前化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)研究大多局限于大學(xué)實(shí)驗(yàn)，但隨著計(jì)算機(jī)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，基于全球化智能信息網(wǎng)絡(luò)的分布式、開放式、個(gè)性化，以學(xué)生為中心的雙邊交互的現(xiàn)代教育是未來教育發(fā)展的必然趨勢[4]。

（一）仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺是一種將化學(xué)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)課件、教學(xué)視頻、教學(xué)常用工具等教學(xué)資源集成在一起的平臺，具有主體性、實(shí)踐性、智能反饋性、情景虛擬性、學(xué)科科學(xué)性、開放整合性等特點(diǎn)，對學(xué)生知識的建構(gòu)及各項(xiàng)能力的培養(yǎng)有著顯著的作用。仿真實(shí)驗(yàn)可替代有毒、裝置較復(fù)雜和實(shí)驗(yàn)條件不易控制的實(shí)驗(yàn)，符合綠色環(huán)保和安全意識。

（二）仿真實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

中學(xué)化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺是指操作者根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)要求，運(yùn)用化學(xué)知識與技能自主選擇化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)計(jì)組裝實(shí)驗(yàn)裝置等的一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)場景。平臺主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1.仿真性

仿真性是指平臺中的化學(xué)儀器、實(shí)驗(yàn)操作過程、產(chǎn)生的現(xiàn)象與真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有很大的相似性，既可以滿足學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的需要，又可以彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)中不易觀察到現(xiàn)象的不足，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)的場景中有身臨其境的感覺。

2.可重復(fù)性

在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，受開設(shè)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室藥品有限的制約，學(xué)生無法多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但在仿真實(shí)驗(yàn)平臺中，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的虛擬練習(xí)，又可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地復(fù)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和操作方法。

3.交互性

交互性指在實(shí)驗(yàn)平臺中，實(shí)驗(yàn)所需要的藥品和儀器均可以通過拖動(dòng)和點(diǎn)擊鼠標(biāo)來實(shí)現(xiàn)儀器的移動(dòng)、組裝、和實(shí)驗(yàn)的引發(fā)，這一特點(diǎn)可幫助學(xué)生了解和正確組裝實(shí)驗(yàn)儀器，進(jìn)而成功地完成實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究提供了條件。

4.安全環(huán)保性

針對化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有毒且有安全隱患的實(shí)驗(yàn)，教師利用仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可以保證學(xué)生的安全，又可以使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。

（三）仿真實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的比較

仿真實(shí)驗(yàn)平臺與真實(shí)實(shí)驗(yàn)有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢，如何更好地利用兩種教學(xué)手段以達(dá)到最好的教學(xué)效果，需要對兩種教學(xué)手段進(jìn)行分析，分析對比如表1。

對真實(shí)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足正是虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，因此在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)該充分認(rèn)識二者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢和不足，取長補(bǔ)短，相互配合，以達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

三、合理利用仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)策略

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動(dòng)手操作能力，就要合理安排和利用仿真實(shí)驗(yàn)平臺，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

（一）利用仿真實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行“前實(shí)驗(yàn)”

“前實(shí)驗(yàn)”是指在做真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)習(xí)者所做的與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的一切知識和技能方面的準(zhǔn)備。通過“前實(shí)驗(yàn)”對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品、實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)進(jìn)行預(yù)習(xí)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有整體的了解。但由于缺乏可視的儀器，學(xué)生在頭腦中難以進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，導(dǎo)致預(yù)習(xí)效果大打折扣。但是若利用仿真實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)操作，可以使學(xué)生較為直觀地熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，領(lǐng)會操作步驟和了解操作規(guī)范，從而使預(yù)習(xí)工作達(dá)到理想的效果。同時(shí)，經(jīng)過虛擬實(shí)驗(yàn)，在做真實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生就可以避免操作步驟錯(cuò)誤，出現(xiàn)儀器損壞和浪費(fèi)藥品甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)操作的現(xiàn)象。例如，在做虛擬實(shí)驗(yàn)連接儀器時(shí)，如果連接錯(cuò)誤，系統(tǒng)則會提示錯(cuò)誤，需要重新連接，只有儀器連接正確才能進(jìn)行下面的步驟。這樣的實(shí)驗(yàn)安排，使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前能做到頭腦清晰、胸有成竹，既保證了實(shí)驗(yàn)順利安全進(jìn)行，又保證了教學(xué)效果。

（二）學(xué)習(xí)和模擬實(shí)驗(yàn)

仿真實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的真實(shí)性和立體感，學(xué)生可以利用此平臺通過鼠標(biāo)的移動(dòng)和點(diǎn)擊，自行組織安裝儀器，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，仿佛置身于真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，達(dá)到學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的目的。

（三）進(jìn)行探究性和拓展性實(shí)驗(yàn)

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)評價(jià)、實(shí)驗(yàn)反思等一系列的探究活動(dòng)。正是仿真實(shí)驗(yàn)平臺提供的探究空間，讓學(xué)生可以自主選擇自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)時(shí)間與學(xué)習(xí)地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)原理。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。這有利于學(xué)生學(xué)習(xí)知識、技能遷移的實(shí)現(xiàn)，學(xué)生親自探索知識，使自己變?yōu)橹R的發(fā)現(xiàn)者。通過長期的鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)新思維能力必將得到很好的培養(yǎng)。

（四）鞏固復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，提高問題解決能力

利用仿真實(shí)驗(yàn)，可以圍繞實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，有針對性地幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，鞏固和復(fù)習(xí)所學(xué)過的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，鞏固實(shí)驗(yàn)知識，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高復(fù)習(xí)教學(xué)的針對性和有效性。將實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生問題解決的能力。

四、結(jié)語

化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺在實(shí)際的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢，但它并不是一把萬能鑰匙，同樣也不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)。它的應(yīng)用要與學(xué)校的客觀條件、學(xué)生的知識儲備相結(jié)合，秉承科學(xué)性、針對性的原則，作為一種輔助手段與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。教師應(yīng)找到二者在教學(xué)中的結(jié)合點(diǎn)，取長補(bǔ)短，才能提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。

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