论文部分内容阅读
虚拟实验室技术为广大师生创设了一个虚拟的实验环境，可以在软件中进行各种实验操作，使化学教学更加符合化学以实验为基础的学科特征，更能激起学生参与教学的主动性与积极性，对于优化教学结构、深化教学改革、提高教学有效性意义重大。
随着信息技术的广泛运用，多媒体辅助教学虽然在很大程度上改变了传统的黑板加粉笔教学的单一性与枯燥性，极大地丰富了教学内容，这可激发学生兴趣，提高教学效率。但是从化学学科的内在学习规律上来说，众所周知，化学是一门以实验为基础的学科，理论教学与实验操作并重。实验既是化学的重要教学内容，同时也是极其重要的学习手段，实验在整个化学教学体系中占有重要作用。要想让学生更好地学习化学，就要遵循化学学科学习规律，即要让学生在具体的实验操作中学习化学知识，这样学生才能达到对知识的真正理解与掌握，才能灵活地运用于实践，创造性地解决生产生活实践中所存在的问题。
虚拟实验室是现有实验室的数字化与虚拟化，基于虚拟现实技术所构建的实验系统。有了虚拟实验室技术，我们就可以借助计算机所创设的虚拟实验室系统来完成各种实验操作，包括那些在实验室根本无法完成的实验。让学生全程参与到实验操作中来，这样更利于学生掌握基本的实验仪器的使用方法，收集与分析实验数据等。虚拟实验室技术将化学教学带入了一个新的里程，推动了化学教学改革，是提高学生化学素养与课堂教学有效性的重要手段。现结合具体的教学实践与研究对虚拟实验室技术在初中化学教学中的具体运用简要论述如下。
1 激发学生学习积极性，让学生真正参与到实验操作中来
以往的实验基本上是机械地按照教材上所设定的实验方案与步骤进行，学生参与实验的积极性不高，缺乏思考的独立性。这样的实验大多流于形式，学生并未真正地参与到实验中来，自然无法取得最佳的教学效果。利用虚拟实验室技术则可以让学生根据所学知识来设计真正属于自己的个性化实验方案，从实验方案的设计到具体的操作、数据的收集、结果的分析全部交给学生，这样给予了学生更大的空间与权利，学生参与学习的积极性更高，更能以主体身份主动参与到实验中来，从而能够更好地发挥实验的桥梁作用，使得学生真正成为实验的主人、化学学习的主人。
如在学习“水的净化”时，我们就可以让学生当个小小净化员，运用所学化学知识与生活经验来自行设计“水的净化”方案，并让学生亲自来进行预设的实验。这样的设计将教学与具体的生活实践相结合，将学习的主动权交给学生，全程由学生主动参与。这样的教学更具形象性、操作性与实践性，更加切合初中生的心理特点与认知规律，更能激起学生内心强烈的求知欲，从而大幅度提高学生的教学参与度，提高主动性、积极性与主体性，使得学生进行快乐学习。这样的教学自然能取得事半功倍的效果。
2 突破现实实验室的种种限制，让学生有更多参与实验的机会
在教学中我们可以不用考虑教学仪器的损坏、安全问题等，可以排除诸多的顾虑与干扰，突破教学时间、空间与教学条件等的限制，将抽象深奥的化学知识寓于动态性的模拟实验中。让学生进行大胆地操作、假设与推断，为学生营造开放的教学环境、愉悦的教学氛围，这样更能激起学生内心强烈的好奇心与求知欲，使学生主动而积极地参与到虚拟实验的操作与新知的学习中来。这样学生便可以拥有更多亲自操作实验的机会。
如一些易燃易爆的气体、强酸强碱的实验存在很大的安全隐患，学生如果操作不当会产生严重后果，甚至会对威胁到学生的人身安全。在以往的教学中这类实验往往被教师过滤到，不让学生操作。有了虚拟实验室，此类实验我们便可以放心大胆地让学生进行操作。采用虚拟实验室技术，可以让学生来亲自操作点燃不纯的氢气，当学生看到启普发生器爆炸的那一刻，学生脸上表现的是震惊与恐惧，这样自然就会引起学生的高度重视，使学生深刻认识到在点燃可燃性气体时一定要验纯。
3 为师生提供互动学习平台，让学生在实验中展开互动探究
新课改倡导自主合作探究式教学。在具体的教学中，我们要实现学生的主体地位与教师的主导地位，以虚拟实验为平台为广大师生构建开放的互动学习平台，让师生在虚拟实验中进行主动探究与积极互动，从而确立学生的学习主体地位，让学生真正掌握实验方法，学会自主探究，真正地学会学习。虚拟实验室技术的一大优势就在于理论与实验同步，可以在实验中进行主动思考与积极思维，在学生之间、师生之间展开充分的交流与激烈的讨论，对实验的各个环节展开全面探究。这样学生和教师便可以以虚拟实验为平台，在主动探究中获取知识、掌握基本的实验操作技能。
如实验室制取氧气时是先撤导管还是先撤酒精灯，这是一个重要的知识点。为了让学生真正的理解，我们可以在虚拟实验室中进行实验，让学生认真观察、积极思考。学生通过虚拟实验观察到先撤酒精灯后移导管，水会倒吸，试管爆炸。这样，学生便可以深刻地认识到要先移导管。同时可以有效训练学生思维，培养学生创新能力。虚拟实验室将学生的认知空间由教材延伸到宽广的现实生活空间，将学生置于一个宽广的学习空间中，这样更利于学生从生活中提取信息，积累表象，为学生的思维活动打下坚实的基础。这样更利于学生从实践的角度来思考，更利于学生创新意识的增强与创造性思维能力的培养。
正因为虚拟实验室技术具有如此巨大的教学优势，现在已得到了各级学校的普遍认可与重视，被广泛引进。但它毕竟是一种全新的技术手段，还拥有很大的挖掘空间，也存在一定的局限性。虚拟实验室虽然可以模拟所有的实验，但是它与学生亲自操作实验所取得的效果是不一样的，它也不可能来代替现实中的实验操作。因此在教学中我们要客观认识，正确处理，对于一些学校条件具备、操作简便的实验要尽量让学生亲自动手来操作；学校条件不具备，或是存在安全隐患、对实验条件要求严格的实验在虚拟实验室中进行。真正的化学探究活动是无法离开真实的实验操作。在教学中我们要重视教师的演示实验与学生的亲自实验，要让学生在实验中认真观察、收集数据，从实验器材的准备、使用等方面加强锻炼，以提高学生的实验操作能力，培养学生观察能力，让学生在实验中得到能力的全面提高。这也是为学生更好地进行虚拟实验操作打下坚实的基础。
参考文献
[1]张学军，梁相梅.基于初中化学虚拟实验的“双案”教学设计[J].现代教育技术，2012（1）.
[2]徐有平.初中化学虚拟实验的设计研究[J].软件导刊：教育技术，2011（11）.
[3]焦龙，张群正.运用虚拟实验室技术提高分析化学课程教学质量的探索[J].陕西教育学院学报，2011（27）.
[4]吕浩，王文永，徐旭.化学虚拟实验室在中学教学中的应用[J].现代中小学教育，2012（4）.
随着信息技术的广泛运用，多媒体辅助教学虽然在很大程度上改变了传统的黑板加粉笔教学的单一性与枯燥性，极大地丰富了教学内容，这可激发学生兴趣，提高教学效率。但是从化学学科的内在学习规律上来说，众所周知，化学是一门以实验为基础的学科，理论教学与实验操作并重。实验既是化学的重要教学内容，同时也是极其重要的学习手段，实验在整个化学教学体系中占有重要作用。要想让学生更好地学习化学，就要遵循化学学科学习规律，即要让学生在具体的实验操作中学习化学知识，这样学生才能达到对知识的真正理解与掌握，才能灵活地运用于实践，创造性地解决生产生活实践中所存在的问题。
虚拟实验室是现有实验室的数字化与虚拟化，基于虚拟现实技术所构建的实验系统。有了虚拟实验室技术，我们就可以借助计算机所创设的虚拟实验室系统来完成各种实验操作，包括那些在实验室根本无法完成的实验。让学生全程参与到实验操作中来，这样更利于学生掌握基本的实验仪器的使用方法，收集与分析实验数据等。虚拟实验室技术将化学教学带入了一个新的里程，推动了化学教学改革，是提高学生化学素养与课堂教学有效性的重要手段。现结合具体的教学实践与研究对虚拟实验室技术在初中化学教学中的具体运用简要论述如下。
1 激发学生学习积极性，让学生真正参与到实验操作中来
以往的实验基本上是机械地按照教材上所设定的实验方案与步骤进行，学生参与实验的积极性不高，缺乏思考的独立性。这样的实验大多流于形式，学生并未真正地参与到实验中来，自然无法取得最佳的教学效果。利用虚拟实验室技术则可以让学生根据所学知识来设计真正属于自己的个性化实验方案，从实验方案的设计到具体的操作、数据的收集、结果的分析全部交给学生，这样给予了学生更大的空间与权利，学生参与学习的积极性更高，更能以主体身份主动参与到实验中来，从而能够更好地发挥实验的桥梁作用，使得学生真正成为实验的主人、化学学习的主人。
如在学习“水的净化”时，我们就可以让学生当个小小净化员，运用所学化学知识与生活经验来自行设计“水的净化”方案，并让学生亲自来进行预设的实验。这样的设计将教学与具体的生活实践相结合，将学习的主动权交给学生，全程由学生主动参与。这样的教学更具形象性、操作性与实践性，更加切合初中生的心理特点与认知规律，更能激起学生内心强烈的求知欲，从而大幅度提高学生的教学参与度，提高主动性、积极性与主体性，使得学生进行快乐学习。这样的教学自然能取得事半功倍的效果。
2 突破现实实验室的种种限制，让学生有更多参与实验的机会
在教学中我们可以不用考虑教学仪器的损坏、安全问题等，可以排除诸多的顾虑与干扰，突破教学时间、空间与教学条件等的限制，将抽象深奥的化学知识寓于动态性的模拟实验中。让学生进行大胆地操作、假设与推断，为学生营造开放的教学环境、愉悦的教学氛围，这样更能激起学生内心强烈的好奇心与求知欲，使学生主动而积极地参与到虚拟实验的操作与新知的学习中来。这样学生便可以拥有更多亲自操作实验的机会。
如一些易燃易爆的气体、强酸强碱的实验存在很大的安全隐患，学生如果操作不当会产生严重后果，甚至会对威胁到学生的人身安全。在以往的教学中这类实验往往被教师过滤到，不让学生操作。有了虚拟实验室，此类实验我们便可以放心大胆地让学生进行操作。采用虚拟实验室技术，可以让学生来亲自操作点燃不纯的氢气，当学生看到启普发生器爆炸的那一刻，学生脸上表现的是震惊与恐惧，这样自然就会引起学生的高度重视，使学生深刻认识到在点燃可燃性气体时一定要验纯。
3 为师生提供互动学习平台，让学生在实验中展开互动探究
新课改倡导自主合作探究式教学。在具体的教学中，我们要实现学生的主体地位与教师的主导地位，以虚拟实验为平台为广大师生构建开放的互动学习平台，让师生在虚拟实验中进行主动探究与积极互动，从而确立学生的学习主体地位，让学生真正掌握实验方法，学会自主探究，真正地学会学习。虚拟实验室技术的一大优势就在于理论与实验同步，可以在实验中进行主动思考与积极思维，在学生之间、师生之间展开充分的交流与激烈的讨论，对实验的各个环节展开全面探究。这样学生和教师便可以以虚拟实验为平台，在主动探究中获取知识、掌握基本的实验操作技能。
如实验室制取氧气时是先撤导管还是先撤酒精灯，这是一个重要的知识点。为了让学生真正的理解，我们可以在虚拟实验室中进行实验，让学生认真观察、积极思考。学生通过虚拟实验观察到先撤酒精灯后移导管，水会倒吸，试管爆炸。这样，学生便可以深刻地认识到要先移导管。同时可以有效训练学生思维，培养学生创新能力。虚拟实验室将学生的认知空间由教材延伸到宽广的现实生活空间，将学生置于一个宽广的学习空间中，这样更利于学生从生活中提取信息，积累表象，为学生的思维活动打下坚实的基础。这样更利于学生从实践的角度来思考，更利于学生创新意识的增强与创造性思维能力的培养。
正因为虚拟实验室技术具有如此巨大的教学优势，现在已得到了各级学校的普遍认可与重视，被广泛引进。但它毕竟是一种全新的技术手段，还拥有很大的挖掘空间，也存在一定的局限性。虚拟实验室虽然可以模拟所有的实验，但是它与学生亲自操作实验所取得的效果是不一样的，它也不可能来代替现实中的实验操作。因此在教学中我们要客观认识，正确处理，对于一些学校条件具备、操作简便的实验要尽量让学生亲自动手来操作；学校条件不具备，或是存在安全隐患、对实验条件要求严格的实验在虚拟实验室中进行。真正的化学探究活动是无法离开真实的实验操作。在教学中我们要重视教师的演示实验与学生的亲自实验，要让学生在实验中认真观察、收集数据，从实验器材的准备、使用等方面加强锻炼，以提高学生的实验操作能力，培养学生观察能力，让学生在实验中得到能力的全面提高。这也是为学生更好地进行虚拟实验操作打下坚实的基础。
参考文献
[1]张学军，梁相梅.基于初中化学虚拟实验的“双案”教学设计[J].现代教育技术，2012（1）.
[2]徐有平.初中化学虚拟实验的设计研究[J].软件导刊：教育技术，2011（11）.
[3]焦龙，张群正.运用虚拟实验室技术提高分析化学课程教学质量的探索[J].陕西教育学院学报，2011（27）.
[4]吕浩，王文永，徐旭.化学虚拟实验室在中学教学中的应用[J].现代中小学教育，2012（4）.