谈虚拟化学实验室的功能特点和应用效果

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  虚拟实验室是一种建立在高科技水平基础上的虚拟技术,它构建起了一个开放式的、网络化的虚拟教学平台。虚拟实验室为日常的教学科研提供个了一个全新的环境,更加方便了教师的日常教学工作。具体来说,虚拟实验室在化学教学中的应用主要体现在如下几个方面。
  1 增强学生的体验,激发学生的学习兴趣
  对于化学这门实验性比较强的学科,笔者认为,学生正常的获取知识的途径应该是在教师的指导下,通过学生亲身的化学实验,达到对知识的获取。在现实的教学中,由于受到各方面因素的制约,上述情景很难实现,取而代之的是,学生通过教师对知识的讲解,机械重复地加强记忆,教师在讲解完各种知识后,再辅之以相应的化学实验来“验证”课堂所授知识。这一看似合理的教学环节,其实大大压抑了学生的积极性,严重压制了学生的学习兴趣。究其原因,从教师的角度来讲,教师没有真正把学生放在主体的地位上,没有充分尊重学生的主体地位,还是简单地把学生当作知识的被动接受者。受这种理念的影响,导致部分教师在教学过程中只是单纯地传授知识,而不去带领学生深入地挖掘这一结论是如何产生的,实验的具体步骤为什么要这么做,而不是那样去做,在一定程度上剥夺了学生探究知识的权利,阻碍了学生的全面发展。
  另一方面,由于化学实验特有的特点,有些实验是为了验证一些正确的理论知识,而有些则是对人身安全有危害性的实验。对于这些实验,教师就更不进行课堂演示,只是进行适当的说明,这也在一定程度上降低了学生学习的积极性。
  虚拟化学实验室的出现大大弥补上这一空白。在虚拟化学实验室,可以通过各种音频、视频的方式将现实世界的各种物质微缩到虚拟实验室,进行模拟的化学实验,使学生能最大限度地参与到化学实验,进行知识的探究,调动了学生的参与热情,激发了学生的学习兴趣。同时,由于虚拟化学实验室自身知识性、趣味性的特点,又能激发学生的启发思维,真正成为学习的参与者,培养学生的创新意识和创新能力,培养一种科学严谨的态度。
  2 虚拟化学实验室可以规避各种实验风险,节约资源,保护环境
  化学实验室是师生进行学习的重要场所,是进行初中化学教学的主阵地。由于化学学科自身的重要特点,其实验所用的材料、化学试剂大多具有一定的危害性,如燃烧实验、分解实验、置换实验等,所产生的物质在一定程度上都对师生的身体健康产生或大或小的影响。例如,用CO还原氧化铁、氧化铜等,是具有一定危险性的实验,那么在实际教学中该如何做到既让学生看到实验现象,又能解决资源、污染等问题呢?虚拟化学实验室的出现完全避免了这些问题的产生,由于其为师生提供的是一个虚拟的实验场所,可以在很大程度上规避真实的化学实验所到来的风险、危害,保证了师生的身体健康。
  利用虚拟化学实验室也可以对化学实验中的一些错误的化学实验进行模拟,增强学生的认识,降低学生在真实实验中的错误率。例如,通过虚拟化学实验室模拟出实验中的错误操作,将水倒入浓硫酸中,液体瞬间沸腾并飞溅,使学生亲自感受错误操作带来的危险性,提醒学生在真实的化学实验中避免这些错误的发生。
  同时由于虚拟化学实验室是一种依靠现代科学技术所生成的虚拟空间,在师生进行实验的过程中,可以避免使用大量的实验试剂、化学药品等,低碳环保,避免有毒有害物质的产生,实现零污染,在进行实验的过程中培养的学生的环保意识。
  3 虚拟实验可以大大提高实验效率,增强学习效果
  虚拟实验省去了实验准备的中间环节,如实验前实验器材的准备、实验试剂的准备等,前期的准备时间都需要耗费一定的时间,这就无形中挤压了学生的实验操作时间,影响了实验的效率。而虚拟实验室的出现,则可以让学生集中精力对实验进行全方位的研究,研究实验对象本身所具有的特殊规律,在实验过程中达到对相关知识的全方位掌握,相对于传统的实验方式,使学生在亲身体验中达到对知识更深层次的理解。同时,由于虚拟实验室的在线帮助功能,可以使师生实时掌握相关实验的实验要求以及要完成的具体目标,增强实验的针对性、有效性,有效增强教学效果。
  同时由于受到主客观条件的限制和制约,传统的实验方式很难多次重复进行操作,针对同一个实验进行重复操作的次数不多,这就在客观上加快了知识的遗忘,不利于学生对知识的掌握。而虚拟实验室则不然,学生可以根据自身的条件、根据自己对知识的掌握程度进行有针对性的、反复的模拟实验,这在无形中增加了学生的实验次数,取得了良好的教学效果。
  4 虚拟化学实验室应注意的几个问题及解决策略
  正确认识并充分发挥虚拟实验室在初中化学教学中的作用,还需要教师正确看待虚拟化学实验室这一新鲜事物。由于最本质的特征是运用一些高科技手段对相关实验进行模拟,与现实中的实验在真实感上还是有很大差距的,因此,长期单纯依靠虚拟实验室进行教学,会在一定程度上造成学生实验真实感不强,体会不到亲自动手实验所带来的成功。同时由于是单纯的虚拟操作,与现实的实验操作相比较,学生的动手能力与实践能力、创新能力等都得不到很好的发展。由于虚拟实验是一种模拟的操作过程,这就造成即使学生在实验中出现一些偏差,甚至是出现严重错误等,他们也很难体会到真实的情景感受。
  在实际的教学过程中,教师要正确认识和发挥虚拟化学实验在初中化学教学中的作用。不能以虚拟实验室完全代替真实的实验过程,这样会使学生丧失真实的情感体验,体验不到真实的实验效果。应根据实际教学的需要,把虚拟实验与真实实验二者结合起来,灵活运用,根据每节课的具体教学要求、教学实践及学生的实际情况,来确定是否使用虚拟实验以及如何使用等问题,这样才能使虚拟实验室真正地为教育教学服务。
  同时,最重要的一点在于广大教师要正确认识虚拟实验在教学中的真实作用,它只是作为教师进行教学的重要载体,是为了实际的课堂教学服务的。一节课质量的好坏、教学效果的优劣,在很大程度上取决于教师作用的发挥程度,取决于教师的教育方法,这才是提高课堂效率的根本所在。因此,在教学中,教师还要加强对先进的教育教学理念的学习、研究与运用,同时运用虚拟实验室等高科技手段配合实际的教育教学活动,才能真正促进化学教学质量的提高。
  参考文献
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