“仿真化学实验室”在农村初中化学教学中的应用

    陈权

    [摘? ?要]“仿真化学实验室”是一款实验教学软件，它提供一个虚拟的化学实验室，教师或学生可以在其中自由搭建实验仪器进行仿真实验，利用动态教学模型实时模拟真实实验现象和过程，使“仿真化学实验室”产生和真实实验一致的实验效果。“仿真化学实验室”利用它那直观形象、准确逼真、声色兼备，提高了实验的趣味性和学生的学习兴趣，特别适合实验条件有限的农村初中用来开展化学实验教学。

    [关键词]仿真化学实验室;农村初中;实验教学

    [中图分类号]? ?G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ?A? ? ? ? [文章编号]? ?1674-6058（2019）32-0070-02

    随着信息技术走进农村学校课堂，改变了学校教育不均衡的局面，拉近了农村学校与城镇学校教育的差距。“仿真化学实验室”也悄然走进农村初中化学课堂，其应用，不但改变了农村化学教师的教学理念，也促进了农村化学教师的专业发展，逐渐成为农村初中化学实验教学的新模式。那么，仿真化学实验室在课堂教学中的应用，相对于常规的课堂演示实验，在教学上有哪些突出表现呢？下面笔者结合自己在课堂中应用仿真化学实验室进行实验教学的实践经验，对此做如下归纳。

    一、仿真化学实验室更能吸引学生的注意力

    在农村初中，化学一直都是学生学习的薄弱科目，究其原因，除了教师的教法不当和教学缺乏艺术性等主观原因外，一方面能吸引学生注意力、使学生感兴趣的课堂实验效果不理想，教师在讲台上操作实验时许多学生根本看不清，实验的直观性较差;另一方面，有些具有危险性或受条件限制而学生又很感兴趣的实验，教师只是通过讲解实验现象和过程敷衍了事，大大降低了学生的学习兴趣。

    仿真化学实验室中直观形象的三维动态实验仪器，可实现逼真的演示效果，弥补常规演示实验直观性差和实验效果不理想等不足，更能吸引学生的注意力。例如，在“质量守恒定律”一课的实验中，对于托盘天平等仪器的使用操作，如果教师在讲台演示的话，由于天平等仪器偏小，许多学生根本看不清教师的具体操作步骤，更看不清器材上的数字、符号及指针等的变化，演示效果不理想。但如果采用仿真化学实验室来模拟操作，由于在屏幕上的仿真器材图像较大，仿真实验具有三维视觉和动态变化，全班学生都能看得清清楚楚且直观、形象，操作也简单，仪器还可随意选择，用手指或点笔拖动就可以进行实验，教师和学生都可以操作。学生的注意力完全被它的仿真效果所吸引，在好奇心的驱动下学生主动参与学习。

    二、仿真化学实验室有利于提升实验效果

    在化学教学中，经常会遇到有些实验在课堂中不能进行，教师只能通过图解分析的方法让学生了解的情况。图解教学不但直观性差，实验的现象和过程也只能由教师口述，教学效果很不理想。如在“水的净化方法之蒸馏法”的观察活动中，由于农村初中条件有限，水的蒸馏实验几乎都是由教师通过图片引导学生分析蒸馏过程和蒸馏现象来完成的，实验教学的效果可想而知。

    在这个实验中如果应用仿真化学实验室进行仿真模拟实验教学，可有效突破课堂实验的条件限制，利用3D动态的模拟仿真功能，让抽象的实验过程形象逼真地表现出来。学生不但能观察到酒精灯的燃烧和水的沸腾过程，还能观察到温度计中温度的变化和蒸馏水的形成过程，比教师进行演示实验操作的效果更好。教师结合实际的教学需要，可以把教师的模拟演示操作变为学生上台模拟演练。教师通过问题式引导让学生思考如何操作，促进学生通过自主学习或合作交流得出操作的方法。这样在教师的引导下，学生通过自主探究，深入剖析实验的过程，真正掌握实验的原理和正确的操作方法，告别“教师演示，学生看”的被动学习模式，提升了实验学习效果，培养了自主探究能力。

    三、仿真化学实验室有利于提高课堂教学效率

    平常为了做好课堂实验，在上课之前，教师往往需要花很多时间去準备;另外，有些实验过程耗时较长，如“空气中氧气含量的测定”实验，实验过程中由于温度变化较慢，要等瓶内温度降到室温至少需要半节课的时间。等温度冷却到室温时，学生的实验兴趣也“冷却”了。由于实验时间较长，或造成这节课的教学目标不能完成，或造成实验“走过场”的现象，达不到实验探究的目的。又如在“水的电解”实验的观察活动中，通直流电后，由于两电极产生气泡的速度比较慢，要产生明显的体积比要花一定的时间，并且电解水装置上的水和玻璃都是透明体，学生很难看得清楚，而要检验两极上气体的性质也很难操作。

    应用仿真化学实验室进行以上实验，不但可以解决时间过长的问题，还可以完成实际实验操作中不能完成的步骤，如水电解中氢气和氧气性质的检验。在仿真化学实验室中，仪器的选择、安装连接、装药、进行实验，用点笔按实验要求去操作就能完成，辙换实验时也无须拆装，点击几下就能完成，操作方便，且实验数据准确，气泡产生过程等模拟效果逼真，提高了学生的学习兴趣。实验演示的效果比实际操作明显提高，整个实验过程和现象，学生都能观察得清清楚楚。应用仿真化学实验室进行实验，大大缩短了实验时间，留有更多的时间让学生思考和练习，大大提高了课堂教学效率。

    四、仿真化学实验室能增强实验的趣味性

    仿真化学实验室作为辅助教学的工具，不但能完成传统化学课堂中一些很难完成的实验和一些效果不明显的实验，而且不需要考虑安全问题。仿真化学实验室借助虚拟的仿真技术和多媒体技术，虚拟出直观形象、逼真准确的仿真实验教学环境，能够营造师生互动、生生互动的交互式实验教学氛围，增强课堂教学的趣味性，最大限度地激发学生的学习兴趣。例如，在科粤版初中化学“质量守恒定律”的实验中，往装有小块石灰石的锥形瓶内滴入稀盐酸，不管玻璃管上缚不缚气球，由于稀盐酸和石灰石反应生成二氧化碳的质量较少，天平指针并没有明显的变化，大部分学生很难看清楚稀盐酸和石灰石是否发生了反应，实验结果容易造成学生误判的尴尬局面。同时，这样的课堂缺乏趣味性。如果此实验应用仿真化学实验室进行教学，在实验4-7中学生不但能清楚地看到稀盐酸滴下来与石灰石发生反应产生气泡的虚拟现象，还可以观察到玻璃管中的气体形象地排出和天平指针明显摆动的动态过程;而在实验4-8中同样能观察到反应的现象和气球膨胀的3D动态变化，实验效果非常明显。而在人教版“质量守恒定律”的实验中，实验药品白磷有毒，如果用缚气球的方法，由于气球膨胀产生升力，易造成实验结果偏差较大;如果用玻璃棒穿过橡胶塞，伸入锥形瓶塞紧，然后加热引燃白磷，容易使橡胶塞蹦出，安全性差，实验成功率较低。而通过仿真化学实验室进行操作，则不用考虑实验安全性问题，且虚拟的实验现象和实验结果具有传统实验无法比拟的效果，大大增强了课堂实验的趣味性，有利于提高实验教学的有效性。

    总之，应用仿真化学实验室进行仿真实验教学，有着传统课堂演示实验教学不可比拟的优势，当然也有不足之处。仿真化学实验室毕竟只是虚拟的，不利于学生实验动手操作能力的培养，如导管和胶塞的安装、连接等规范性操作是需要进行实践性练习的。在教学中如果能把仿真模拟操作和常规课堂实验操作有机结合，取长补短，课堂实验教学效率将会得到显著提高。由于农村学校条件有限，仿真化学实验室还不能广泛应用于学生的分组探究实验，只能用于教师课堂模拟演示实验或让学生上台操作演练等。随着信息技术在教学中的广泛应用和教学条件的进一步改善，仿真化学实验室在课堂教学中将会得到更为广泛的应用。

    （责任编辑 罗? ?艳）