基于初中化学虚拟实验平台的虚拟实验教学设计与应用初探

摘 要：虚拟实验是利用计算机技术以及网络技术在电脑设备上进行相关实验的模拟过程。该教学模式下，由于每个人都会配备电子实验设备，学生无需像往常一样过分关注教师的操作流程，只需在屏幕上观看和操作相关实验即可，最大限度地避免了由于未能看清教师操作而引发的学习效果不佳问题。本文对初中化学虚拟实验平台的虚拟实验教学设计与应用进行了研究。

关键词：初中化学；虚拟实验平台；应用途径

在传统的初中化学教学模式下，实验设备不足，严重影响了教学实验演示效果，且未能给学生提供亲身参与实验操作的机会，导致学生对化学实验操作过程掌握不佳。虚拟实验教学模式的应用，可有效解决上述问题，引导学生参与到实践操作中，使其在获取知识的同时，不断提升动手能力。

一、传统化学实验课堂教学中的不足和缺陷分析

在传统的教学模式下，教师习惯性地先讲解理论和实验原理，待学生有了一定的基础后，便一边讲解一边动手操作。在此过程中，由于学生未能看清教师的实验操作流程，易对学习效果造成不良影响，甚至使其逐渐失去化学学习兴趣。另外，在实验操作过程中，由于教学器材的质量不可控，且教师在正式应用之前也并未进行故障检查，进而使整个实验过程存在着一定的安全隐患。

二、虚拟实验应用于初中化学课堂教学的优势

1.提升课堂效率

例如，在讲解“铁在氧气中燃烧”的实验时，以往的教学模式下，教室后排的学生很难看清教师的操作流程，严重影响了学习效果。而将虚拟实验技术应用于化学实验教学中，可使学生通过屏幕仔细、全面地看清整个实验流程，进而有效提升课堂学习效率。

2.保证实验安全性

在虚拟实验课堂上，学生的操作只是按动鼠標和按钮，无需担心因实验操作失误而引发的安全问题。而在传统的教学模式下，安全事故时有发生，如在进行燃烧实验时，常有学生不小心将酒精洒出，进而导致实验台起火，造成不必要的损失。

3.避免资源浪费

初中化学实验常需消耗大量药品，而引入虚拟实验技术，不仅可节约设备和场地，同时也能大幅度减少实验材料耗损。很多实验药品在应用之后，经常发出一些毒害气体，长此以往，难免对教师和学生的身体造成损害。虚拟实验教学模式的应用无需担心上述问题，并可为学生提供一个健康、安全的实验环境。

三、初中化学虚拟实验平台的虚拟实验教学设计与应用途径

1.降低实验风险

在初中阶段化学课程教学中，很多实验都存在着潜在危险，同时，很多药品的应用也会对学生的身体造成不同程度的危害。将虚拟实验平台引入教学实践中，可以有效降低化学实验风险。例如，在初中化学“应用广泛的酸碱盐”章节中，涉及浓硫酸和强硫酸，不管是对其进行应用还是制作，均存在着一定的风险，一旦操作不当，便会对学生造成伤害。基于此，教师可通过现代先进技术的应用开展虚拟实验，利用Maya、Virtools等软件进行实验平台构建。通过该教学模式的应用，教师可在虚拟的环境中展示出真实度较高的实验效果，使学生真切地看到每一个实验操作环节，不仅丰富了初中化学实验的教学形式，同时，也有效避免了安全问题的发生。

2.提升学生的认知

提升学生对实验的认知是虚拟实验教学的另一显著功效，其可深化学生对实验过程的分析和对实验现象的观察，进而加深学生对相关知识的理解和体会。例如，在“氧气还原反应”实验中，教师便可在虚拟实验室中，使用一氧化碳还原氧化铜。操作过程中，教师可人为地将颜色调节得更加明显，进而突出黑色固体变成红色固体的实验现象，并通过高科技技术，将这一现象扩大，从而加深学生的记忆和理解，不断提升教学质量。

3.减少资源浪费

化学实验中，很多药品和仪器设备都十分珍贵，如若学生对实验操作技巧不熟悉，便极易造成资源、材料的浪费问题，严重时还会造成器材损毁。为此，将虚拟实验引入教学中，让学生通过观察来展开实验并领会具体的操作方式，以此避免资源、材料的浪费问题。例如，教师在讲述实验操作时，应告知学生试管加热的正确方式，若由于操作不当导致试管破裂，不仅会造成设备浪费问题，同时，也会对学生的身体安全造成一定影响。但如果仅通过教师的讲述，学生往往印象不够深刻，为此，教师可将该危险操作通过虚拟实验的方式展示给学生，从而真正提升其重视程度。

综上所述，为避免和解决化学实验教学中的种种问题，教师可将虚拟实验教学模式应用其中，不仅能有效避免资源浪费和操作危险问题，还可大幅度提升教学效果，并引导学生真正参与到实验中，加深学生的学习感受和记忆，不断提升学习质量和效率。

参考文献：

[1]何先朗.初中化学课程虚拟实验的教学设计与应用研究[J].新课程（中学），2016（1）：226-227.

[2]徐永春.初中化学虚拟实验的设计及应用研究[J].中学课程辅导（教师通讯），2015（12）：96.

作者简介：曹明青（1976— ），男，四川乐山人，本科学历，研究方向：中学化学教学。endprint