虚拟实验在初中化学教学中的运用 作者：任春华 来源：《山西教育·教学》2020年第11期 随着科技的进步和信息技术的多样化发展，虚拟实验，借助多媒体和计算机等技术实现的一种仿真实验被引进课堂。虚拟实验与真实环境中完成实验项目是一致的，所取得的效果甚至还要优于真实实验。虚拟实验在初中化学中的运用不仅丰富了教学内容和教学资源，更重要的是拓展了学生的学习空间，为他们的化学学习给予了有力补充。因此，初中化学教师在进行实验教学时，可以在结合教学目标和要求的基础上，借助虚拟实验来展开教学，激发学生学习化学的兴趣，帮他们开启一扇新的化学大门。 一、借助虚拟实验，克服实验条件限制 一些化学知识点对实验的要求比较高，并且不能够在课堂上完成，教师只能用口头讲解的方式来进行教学，学生往往很难透彻地理解所有内容。这时候，如果运用虚拟实验就能将无法完成的实验用虚拟的形式展现出来。这种呈现方式克服了实验条件的限制，帮助学生更清晰地理解了学科理论知识。 例如，在学习“二氧化碳”相关内容时，教师介绍了二氧化碳会引发“温室效应”，但大家对“温室效应”并不是很理解，也没有见过，因此只能死记硬背。对于二氧化碳的性质，大家也是一知半解，究其原因是学生没有真正理解“温室效应”的原因。借助虚拟实验，教师可以在空气中增加二氧化碳，让大家直观地看到由于环境温度上升所带来的变化，如全球变暖等。大家也明白了气温的上升与空气中二氧化碳的浓度有关，二氧化碳增多就像给地球盖了一层被子，地球无法将热量辐射出去，表面温度自然会增高，逐渐就会变得如温室一般。 此案例中，在虚拟实验的帮助下，学生充分理解了“二氧化碳为什么会引起温室效应”这一知识点，从而对二氧化碳知识有了更清晰、更彻底的认知。 二、借助虚拟实验，避免化学实验危险 1.降低实验材料的危险性 在化学实验中会涉及很多实验材料，其中包括有毒性以及有腐蚀性的物品，具体实验过程中，一旦出现操作失误就会引发危险。在引入虚拟实验之后，就能有效避免这种问题的出现。通过虚拟实验既能够为学生营造虚拟的实验环境，也不需要使用真实的危险实验物品，所有的实验过程都由计算机模拟展开，可显著降低危险实验所带来的危害性。与此同时，虚拟实验环境下不需要使用任何耗材，既能够有效避免化学试剂的浪费，也不会因此生成污染，有利于环保意识的渗透。 例如，传统化学实验中使用最为普遍的就是酒精灯，但是酒精本身就是一个最大的安全隐患。如果酒精溢出，遇火即燃，极有可能引发火灾，形成安全隐患。在金属燃烧实验中，需要使用铁丝在氧气中进行燃烧。这一实验过程中，铁丝在蘸取酒精之后才能燃烧，一旦不慎，就有可能出现酒精翻洒，再加上氧气会加速酒精的燃烧，引发不可挽回的严重后果。在引入虚拟实验之后，就能规避这一弊端，不仅可以保护学生和环境，也确保了实验过程的顺利进行，可谓一举多得。 2.降低实验过程的危险性 很多化学实验都存在较高的风险，特别是化学药品的使用，不仅会危害学生的身体健康，还有可能引发更严重的后果。所以，在使用有毒、有腐蚀性的化学药品或者是具体实验过程有可能产生毒害物质时，教师需要特别留意。如果引入虚拟实验必然可以显著降低危险发生的可能性，不仅能够使学生更直观地观察到完整的实验过程，了解更直观的实验现象，而且显著降低了实验风险。当前，引入化学教学的很多教辅工具都能够对具体的实验过程进行模拟，在辅助化学教学的过程中都具有极其显著的现实意义。 例如，在《酸碱盐》教学中，具体的实验过程会涉及强硫酸以及浓硫酸，不管是制取还是使用，都具有较高的危险，很容易对学生形成极大的伤害。引入虚拟实验就能够借助辅助工具完成实验过程的架构和展现，模拟再现真实的实验效果，使学生得以细致、全面的观察。虚拟实验的引入，不仅可以有效丰富化学实验教学的形式和内容，也能够有效降低风险发生的概率。除此之外，这些虚拟实验的过程更逼真，现象也会更明显，更易于学生观察和理解。 三、借助虚拟实验，提升化学实验效果 1.让实验结果明显化 伴随着科学技术的持续发展，在某些方面，虚拟实验已经远远超出真实实验的功能，可以显著提升化学实验教学的效能。在初中化学实验中，很多实验现象并不明显，一旦学生观察不够细致，就有可能稍纵即逝，难以实现深刻理解和掌握。 例如，在氧化还原反应相关知识的教学过程中，教师大都会使用一氧化碳还原氧化铁或者氧化铜。然而，这一实验现象并不明显，而且会受制于其他各种因素，特别是气温、湿度以及实验器材等都会进一步使实验现象变得不清晰。在这样的情况下仅仅依靠肉眼学生并不能实现全面细致的观察。尽管教师精心准备了实验，但是却未能收获预期的效果。因此，教师只能选择口头灌输的方式，带领学生回顾实验过程，助其掌握实验现象。显然这一教学模式和原有的实验教学初衷相背离，未能充分发挥实验教学应有的价值。虚拟实验的引入便可有效解决这一弊端，一方面可以强化实验现象，另一方面也能够有效避免其他外界因素对实验现象所带来的影响，使学生更清晰、更直观地了解完整的实验过程，掌握实验现象，全面提升实验教学的实效性。 仍然以“氧化还原反应”为例。可以在虚拟实验室内创设一氧化碳还原氧化铜的实验过程，还能够对这一过程中的色彩进行调节，突出强调由之前的“黑色固体转化为亮红色固体”这一过程，聚焦学生注意。可以根据导管中气泡冒出这一实验现象辅以技术处理对其进行放大或者给定特写，一方面可以帮助学生获得更直观的了解，另一方面又有助于加深记忆。 虚拟实验的引入，能够带给学生更直观、更清晰的实验观察，不仅有助于体现实验教学应有的效能，也有助于提升初中化学的教学质量。 2.让实验过程简短化 初中化学教学中，有些实验现象需要很长时间才能表现出来，而且现象也不明显，我们很难在课堂上看到实验现象或结果，导致学生对实验内容的理解非常浅显。这时候，教师就可以利用虚拟实验来调控实验的条件和时间，将实验结果和现象凸显出来。这样学生就能在短时间内看到实验现象，强化了实验教学的效果。 例如，在学习“铝”的相关内容时，有一个最基本的实验是铝的氧化。由于铝的氧化需要很长一段时间，在课堂上无法演示出来。教师借助虚拟实验就能够将铝在空气中被氧化的不同时间段的现象呈现出来。如第一天、第三天、第六天后分别是什么情形。学生通过观察这三个阶段铝的表面变化情况，就会发现铝在空气中确实被氧化了，铝的表面形成了氧化铝，颜色失去了铝的金属光泽，而这层氧化铝又可以作为保护膜，防止铝的其他部位被氧化。通过这个虚拟实验，大家对铝的氧化现象和原理有了更直观的认识，记忆起来也会更加深刻。 总之，虚拟实验不仅能丰富化学教学课堂、拓展学生的视野、提高學生的整体素质，也能有效降低实验资源的浪费，更是考核教师素质和学校软实力的标准之一。不过，虽然虚拟实验能够辅助化学教学，但也不能盲目而为，需要灵活、恰当地运用，这样才能将虚拟实验的优势更好地发挥出来，最大限度地为学生创造一个主动学习、高效学习的环境。 （作者单位：江苏省张家港市常青藤实验学校） （责任编辑 晓寒） 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/43c14812a6e9856a561252d380eb6294dc882262.html