初中化学虚拟实验的设计及应用研究

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　　摘 要：随着科技的进步和信息多样化的发展，计算机技术的出现在越来越多的领域中得到了十分广泛的应用，人们也逐渐离不开这些高科技，虚拟实验便是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，尤其是初中化学教学中后，获得了显著的教学效果。
　　关键词：初中化学;虚拟实验;设计及应用
　　化学是学生在系统学习阶段最主要的基础科目之一，初中则连接小学与高中，是九年义务教育的最后阶段，也是人生重要的分水岭，初中学生正处青春叛逆期，心理和身体各项机能发育尚不完全，特别容易浮躁，化学作为理工学科较之人文学科更容易枯燥，初中生又是刚刚开始接触，因此，若是课堂设计枯燥乏味，则使得学生上课没有积极性，也不利于对教材的正确理解，由此可见，如何调动学生的主动性和积极性，提高学生学习兴趣，是初中化学教学设计中的重要内容。通过在初中化学教学中增加虚拟实验的设计，能有效地调动学生的积极性，激发学习动机，从而增加对化学的学习兴趣，提高对教材中内容的理解。
　　一、虚拟实验
　　（一）基本定义
　　虚拟实验，顾名思义，是依托虚拟仿真技术进行实验，虚拟内容包含实验环境、实验仪器、实验设备、实验对象和信息资源等，对实验所需要的条件和实验过程进行模拟，从而达到实验目的，较之传统实验方法，虚拟实验有无可比拟的优越性，除了成本低、操作性强、节省资源之外，也更直观、更安全可靠，在科研和教育中有十分广泛的应用，并获得一致好评。虚拟实验一般分虚拟实验操作练习、替代实物实验室、实物实验后进行分析三种类型。
　　（二）虚拟实验在初中化学教学中的意义
　　《初中化学新课程标准》中倡导化学教学应多采用以科学探究为主的多样化学习方式，强化评价的诊断、激励与发展功能。传统的初中化学教学方法并不能满足现代教学内容，也无法达到《初中化学新课程标准》中对教师以及学生的要求，教学效果并不十分理想，因此，初中化学课堂中，虚拟实验的设计及应用显得十分必要。
　　二、初中化学虚拟实验的设计及应用
　　（一）初中化学实验教学现状
　　随着教育改革的逐渐深化，初中教育渐渐从重理论知识与技能到重创新与素质培养，化学实验也相应地得到更多的重视，成为初中化学教学中不可获取的部分。从目前的情况来看，初中化学实验教学虽然取得了一定成绩，但从总体上来说，学生的学习效果还不尽如人意。主要存在一些问题，实验教学安排较少，甚至成为摆设，主要是因为实验环境、实验设备、实验仪器等受到限制，教师无法正常开展有效的实验教学，因而采取了老旧的、以教师为主导，的授课模式，从而把生动的化学实验课变成枯燥、僵化的演讲，不能有效激发学生学习的主动性和积极性。学生缺乏明显的学习动机，化学实验教学受到挑战。虚拟实验的引进有效地解决了这些问题，虚拟实验不受环境、设备、仪器甚至实验对象的限制，使得化学實验在时间和空间上获得更大的选择余地，让初中化学实验教学变得更为灵活生动。
　　（二）初中化学虚拟实验的应用实例
　　案例一：高锰酸钾制取氧气
　　①利用多媒体组织学生观看虚拟实验室的实验操作
　　②在虚拟教室中简单讲解实验原理和实验步骤
　　③进入虚拟实验室，向学生展示所需要的实验设备、工具和材料等
　　④点击进行实验
　　⑤学生利用计算机自主进行虚拟实验，观察现象
　　⑥教师更换条件或者实验剂量，让学生再次进行虚拟实验，观察现象并进行思考
　　⑦教师和学生针对虚拟实验进行交流和讨论
　　⑧教师进行总结
　　（三）初中化学应用虚拟实验的优点
　　1.降低实验风险，安全可靠
　　化学实验是十分严谨的科学实验，在实验过程中，任何一项不起眼的因素都有可能造成实验的失败，而且化学式样中涉及到的化学物品在不同程度上具有危险性，因此需要实验人员在实验过程中秉承严谨的科研精神规范地操作。但在初中化学实验教学时，难免需要学生自己动手操作，如何使用实物实验，如何保证学生的安全，一直成为初中化学老师头疼的问题。虚拟实验则大大降低了实验的风险，在虚拟空间中进行实验操作，操作过程更为精准也更加安全可靠。
　　2.提高学生知识，简单便捷
　　虚拟实验具有人性化的设计，给予学生更多的操作空间，并且在实验过程中，教师可以根据改变条件让学生了解在不同的实验条件下可能出现不同的实验现象，虚拟实验的时间短，为课堂节省不少时间，又方便操作，大大提高了学生的知识和初中化学实验课的效率。
　　3.减少资源浪费，节约环保
　　实物实验中，无论什么实验都是耗材的一个过程，化学实验由于对条件、器材、剂量要求的苛刻，不仅很容易造成浪费资源，又没有达到实验目的的结果。虚拟实验完全依靠科学技术进行仿真实验，降低资源浪费的同时也节省了学校的开支，并且实验过程中不会产生废弃物，十分的环保。
　　随着上世纪末的改革开放，中国社会发生深刻的变革，除了在经济领域，当代教育领域也受到了改革春风的影响，《初中化学新课程标准》对初中化学教育提出了新的要求，意味着传统的教学方式需要转变，虚拟实验是结合现代科技与新课标的较为理想的教学方式，已经得到一定程度上的应用，虚拟实验不仅能丰富化学教学课堂，拓展学生的视野，提高学生的整体素质，也能有效降低实验资源的浪费，更将成为考核教师素质和学校软实力的标准之一。
　　参考文献：
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