脫曉燕 李奕霖 吳曉紅

摘? 要 實(shí)驗(yàn)專題是化學(xué)復(fù)習(xí)的一個(gè)重要部分，在化學(xué)高考中占有很大比重。將NoBook虛擬實(shí)驗(yàn)室納入中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)結(jié)合，會(huì)對(duì)整體化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的教學(xué)體系產(chǎn)生新的影響。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué);化學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí);虛擬實(shí)驗(yàn)室;核心素養(yǎng);探究性實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）07-0132-03

1 問題的提出

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)既是研究化學(xué)的科學(xué)方法，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要手段。高中化學(xué)新課標(biāo)中明確提出培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”這一核心素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)化學(xué)課程要重視素養(yǎng)為本的教學(xué)，倡導(dǎo)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)。高考中與化學(xué)實(shí)驗(yàn)緊密相關(guān)的題目所占比重也在逐漸增多。以全國卷為例，不僅第27題通常以一道15分左右的大題形式考查實(shí)驗(yàn)探究，在選擇題中也會(huì)涉及一道與實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)的題目，如選擇合適的氣體除雜方式，選擇正確的實(shí)驗(yàn)裝置圖等。甚至在化學(xué)工藝流程題、有機(jī)選修題中也會(huì)或多或少涉及與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容。因此，實(shí)驗(yàn)專題是化學(xué)復(fù)習(xí)中必不可少的部分。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，多數(shù)師生采取的形式與其他專題無異，局限在課上教師講授，帶領(lǐng)學(xué)生回顧重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的原理、操作、現(xiàn)象等;課下學(xué)生參考教輔書進(jìn)行整理、記憶。這樣的復(fù)習(xí)方式缺少學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐的過程，既不利于學(xué)生的理解記憶，也不利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究、創(chuàng)新、靈活解決問題能力的提高，久而久之，會(huì)使學(xué)生失去對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的興趣[1-2]。真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作受到中學(xué)實(shí)驗(yàn)室人數(shù)容量、開放時(shí)間、藥品種類與數(shù)量、實(shí)驗(yàn)室安全等限制，很難滿足學(xué)生個(gè)性化、多樣化、隨時(shí)化的需求。而NoBook虛擬實(shí)驗(yàn)室等線上仿真實(shí)驗(yàn)軟件的出現(xiàn)，可以讓學(xué)生利用電子設(shè)備虛擬操作實(shí)驗(yàn)，肉眼可觀現(xiàn)象，從而加深對(duì)化學(xué)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作的理解[3]。因此，對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)也應(yīng)尋求更好的方式，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，通過學(xué)案、作業(yè)等設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地訓(xùn)練某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能，從虛擬操作中領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，內(nèi)化相關(guān)知識(shí)，較好地滿足復(fù)習(xí)個(gè)性化需求。

2 NoBook虛擬實(shí)驗(yàn)室與化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)的結(jié)合

NoBook虛擬實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱NB）是一款為中學(xué)師生打造的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作與演示的線上工具。它依托于化學(xué)實(shí)驗(yàn)獨(dú)有的四大引擎真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)反應(yīng)現(xiàn)象、獲取數(shù)據(jù)，可供學(xué)生像真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣自由DIY并任意組裝實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)操作，可視化地得到計(jì)算機(jī)模擬的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將知識(shí)形象化、學(xué)習(xí)場(chǎng)景化。

利用NB復(fù)習(xí)中學(xué)階段基本實(shí)驗(yàn)儀器與操作方法? 實(shí)驗(yàn)室安全以及對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的正確認(rèn)識(shí)是學(xué)生高中階段化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的第一課，也是走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的重要基礎(chǔ)。因此，常用儀器的正確使用方法和基本操作是高考考查的熱點(diǎn)之一。對(duì)于該考點(diǎn)的考查除了會(huì)以選擇題的形式出現(xiàn)外，在物質(zhì)的制備和化學(xué)工藝流程兩個(gè)大題中都可能涉及，考查的內(nèi)容主要有：蒸餾燒瓶、蒸發(fā)皿、坩堝、容量瓶、滴定管、分液漏斗、冷凝管等重要儀器的名稱和使用方法;常用裝置的組裝和用途;分離、提純、檢驗(yàn)，溶液的配制，沉淀的洗滌等基本操作。對(duì)于該專題的復(fù)習(xí)，要學(xué)生撒網(wǎng)式熟記常用化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn)，并且理解性記憶而非機(jī)械記憶。

在NB的基礎(chǔ)上，相關(guān)復(fù)習(xí)課形式發(fā)生轉(zhuǎn)變。課上由教師提供儀器名稱，學(xué)生操作NB選出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器（如圖1所示），進(jìn)行觀察并上臺(tái)進(jìn)行儀器操作演示，回憶總結(jié)相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器操作知識(shí)。課下，學(xué)生可以隨時(shí)隨地按照此方法自由復(fù)習(xí)中學(xué)常見儀器。中學(xué)階段常用實(shí)驗(yàn)儀器在NB中覆蓋完全，師生可以結(jié)合軟件對(duì)任意儀器進(jìn)行復(fù)習(xí)，這樣的復(fù)習(xí)更具有直觀性，同時(shí)避免教師備課時(shí)準(zhǔn)備真實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器供學(xué)生觀察而耗費(fèi)時(shí)間。

以容量瓶的相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)鞏固為例，教師指定一位學(xué)生在NB上查找容量瓶并向全班展示，班級(jí)同學(xué)觀察、記憶容量瓶的形狀。教師提出問題：“觀察容量瓶，我們可以看到容量瓶上都標(biāo)有什么？”一部分學(xué)生直接回答：“容量瓶上標(biāo)有溫度、容量和刻度線。”但也有少部分學(xué)生因掌握知識(shí)不牢而產(chǎn)生疑惑，因此更加細(xì)致地觀察儀器。接下來以配置一定濃度的NaCl溶液為例，令學(xué)生在NB中選擇所需儀器和藥品進(jìn)行線上操作，并在此過程中總結(jié)容量瓶使用注意事項(xiàng)，完成對(duì)容量瓶的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)。使用NB將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，可以更好地喚醒學(xué)生記憶，增加學(xué)生對(duì)于儀器使用、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)步驟的印象。

利用NB復(fù)習(xí)教材中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)? 課本中的實(shí)驗(yàn)是高中階段最基本的實(shí)驗(yàn)，是眾多實(shí)驗(yàn)中挑選出來的最具有代表性與教學(xué)性的實(shí)驗(yàn)，承擔(dān)著幫助學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)新知與新技能的重要責(zé)任。因此，高考實(shí)驗(yàn)題大多源于教材中的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)考查回歸課本，對(duì)于課本中重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)也是實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)必不可少的一部分。在中學(xué)對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)既要遵循教材，也要高于教材，即要挖掘?qū)嶒?yàn)的內(nèi)涵與外延，可以從實(shí)驗(yàn)原理、裝置原理及操作原理等方面進(jìn)行拓展復(fù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力。在指定實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)過程中，教師要求學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象進(jìn)行回顧，并挑選一名學(xué)生使用NB完整地操作一遍實(shí)驗(yàn)，其余學(xué)生觀察其實(shí)驗(yàn)操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否正確和完整;然后，教師根據(jù)該生的線上操作情況引導(dǎo)全體學(xué)生再次回顧實(shí)驗(yàn)流程，并詳細(xì)講述重要步驟。相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，其另一巨大優(yōu)勢(shì)是教師也可以針對(duì)一些危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行試誤，借助線上實(shí)驗(yàn)室模擬錯(cuò)誤操作后出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)意外現(xiàn)象，可再次強(qiáng)調(diào)相關(guān)注意事項(xiàng)，更能給學(xué)生以警示，使得學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)操作的正確性及安全性。

以“鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)”復(fù)習(xí)為例，如圖2所示。教師首先要求學(xué)生寫出鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式并回憶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后指派學(xué)生上臺(tái)在NB上操作演示，讓學(xué)生從軟件中選擇出本實(shí)驗(yàn)所需的全部?jī)x器和藥品進(jìn)行線上操作，其他學(xué)生認(rèn)真觀看實(shí)驗(yàn)操作，并與記憶中的實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)，學(xué)生根據(jù)軟件呈現(xiàn)的現(xiàn)象檢查自己記憶得是否全面，然后共同分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，最終總結(jié)為五個(gè)字：浮、熔、游、響、紅。接著，教師提出問題：“在鈉與水的實(shí)驗(yàn)中，我們需要注意哪些問題？”學(xué)生給出答案：“首先，我們應(yīng)將鈉塊表面的煤油擦干凈;其次，實(shí)驗(yàn)中的鈉塊不宜過大，否則會(huì)引起爆炸?！?/p>

教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)試誤，操作NB將一塊直接從煤油里拿出來的一小塊鈉投到加有酚酞溶液的燒杯中，學(xué)生觀察到鈉與水劇烈反應(yīng)時(shí)有大量黑煙產(chǎn)生，猜想分析原因后由教師講解：原來黑煙是因?yàn)殁c與水反應(yīng)放出大量的熱量，引燃了沾在鈉表面的煤油而產(chǎn)生的。再次進(jìn)行試誤，在NB中取出大塊金屬鈉，擦干表面的煤油后不進(jìn)行切割，直接投入滴有酚酞溶液的燒杯中，不僅出現(xiàn)“浮熔游響紅”現(xiàn)象，還產(chǎn)生爆炸。此時(shí)學(xué)生真正深刻認(rèn)識(shí)到因?yàn)殁c塊太大，在熔化后反應(yīng)熱繼續(xù)聚集，最終將與水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣引燃，發(fā)生爆炸。由此完成對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象、注意事項(xiàng)的復(fù)習(xí)鞏固，而且在實(shí)驗(yàn)試誤的過程增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的正確態(tài)度。

利用NB復(fù)習(xí)探究性實(shí)驗(yàn)? 科學(xué)探究是學(xué)生必備的品質(zhì)，實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)也是學(xué)生要發(fā)展的一大化學(xué)核心素養(yǎng)。因此，在高考中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的另一重要考查方向是探究性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)的試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，要求考生必須冷靜審題，聯(lián)系所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組和全面細(xì)致的實(shí)驗(yàn)思考才能正確作答。探究性實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)難度相對(duì)較高，如果僅停留在理論上的探究而不讓學(xué)生實(shí)踐驗(yàn)證，既會(huì)令學(xué)生探究的效果減弱，也會(huì)使學(xué)生逐漸降低實(shí)驗(yàn)探究的興趣。在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課上，教師準(zhǔn)備試劑帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)探究實(shí)驗(yàn)，既增加了備課的難度，也耗時(shí)耗力，耽誤教學(xué)進(jìn)度。利用NB，讓學(xué)生根據(jù)題目要求和自己的猜想與設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)的儀器藥品，線上虛擬操作，可以迅速、安全地得到探究結(jié)果，幫助學(xué)生完成探究性實(shí)驗(yàn)例題，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究能力。

以對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取乙烯并驗(yàn)證乙烯具有還原性的實(shí)驗(yàn)裝置的典型實(shí)驗(yàn)探究題復(fù)習(xí)為例，在學(xué)案中提供實(shí)驗(yàn)裝置圖：酒精燈對(duì)裝有濃硫酸、酒精并放入碎瓷片的圓底燒瓶加熱，連接的導(dǎo)管先通過一個(gè)裝有氫氧化鈉溶液的甲裝置，最后通入一個(gè)裝有酸性高錳酸鉀溶液的乙試管。讓學(xué)生分析裝置甲的作用并選擇合適儀器以及猜想實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。師生在NB中選擇儀器并進(jìn)行搭建，如圖3所示。學(xué)生通過猜想甲裝置的用途，選擇自己心中理想的儀器裝NaOH溶液并與其他裝置連接;在接下來的實(shí)驗(yàn)過程中如果能得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果，則說明裝置設(shè)計(jì)正確，否則分析原因并重新選擇。對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“燒瓶中的混合物逐漸變黑，乙試管中酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去”，可以通過NB直接顯示出來以驗(yàn)證猜想是否正確。在深入探討甲裝置的重要性時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用NB再搭建一套不含甲的裝置，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來對(duì)比結(jié)果是否有變化。利用NB，師生在有限的時(shí)間內(nèi)不僅可以快速安全地還原實(shí)驗(yàn)裝置，還能通過具體實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證對(duì)每步操作、每個(gè)裝置的作用和目的進(jìn)行猜想。學(xué)生復(fù)習(xí)的也不僅僅是這一道題的答案，掌握的是整個(gè)與實(shí)驗(yàn)室制取乙烯有關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，并對(duì)其保持深刻的印象。

3 總結(jié)

教學(xué)實(shí)踐表明，在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用NoBook虛擬實(shí)驗(yàn)室，彌補(bǔ)了在有限的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)間內(nèi)學(xué)生不能動(dòng)手實(shí)踐的不足，使實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)理論結(jié)合實(shí)踐，既幫助學(xué)生完成對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的構(gòu)建，也加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解，方便記憶，在一定程度上提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和探究技能。因此，師生要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)和化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件有機(jī)整合，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課模式，使得復(fù)習(xí)課堂煥發(fā)活力。■

參考文獻(xiàn)

[1]劉麗君.化學(xué)復(fù)習(xí)課實(shí)驗(yàn)情境創(chuàng)設(shè)的思考與實(shí)踐[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（14）：79-82.

[2]郭瑞春.讓實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課鮮活起來[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2020（9）：55-56.

[3]李青.虛擬實(shí)驗(yàn)室在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].教書育人，2019（34）：45.