一款高仿真的虚拟化学实验室：Chemist

盘俊春

随着虚拟仿真技术的发展，虚拟仿真实验已成为一种重要的学习方式，它能克服传统实验在时间、空间上的限制，让学生随时随地地进行实验操作，有利于学生更好地掌握实验知识。虚拟仿真技术在物理、化学等自然科学方面的应用比较广泛。前面我曾在文章《能随身携带的移动化学实验室：烧杯》中推荐过THIX公司开发的一款很好的化学实验APP软件，其实该公司还开发了另一款化学实验APP软件叫Chemist，它的功能不仅强大，而且仿真程度更高，下面我就来简单介绍一下它的使用方法。

Chemist的主要功能及特点

Chemist是THIX公司开发的系列仿真实验软件之一，是一款可以实现高仿真虚拟化学实验的手机应用，用户可以挑选对应的化学物质、器材等进行实验，可称得上是一个移动的化学实验室。

Chemist版本同时支持苹果和安卓系统的手机和平板。在安卓手机里安装并打开软件（官网下载地址：http：//thix.co/），启动后的主要操作界面如图1所示。

界面很简单，没有复杂的菜单，只是在界面上方有三类（器皿、物质和像火柴之类的常用物品）物品列表菜单，所有操作都是通过拖动物品列表中的物品来实现。点击菜单就可以打开物品列表，APP内拥有所有常见的化学物品，包括液态、气态和固态的各种化学物质。使用者可以随心所欲地添加它们，尝试在不同环境下做各种实验。

该APP有以下主要功能及特点：①高仿真虚拟环境。使用者可以体验完全真实的实验过程，三维的视觉和听觉效果给人带来身临其境的感觉。②丰富的化学物品。该软件包含大量的化学物品，其官网会不断更新化学试剂。③自动生成实验报告。完成实验之后，可以自动生成实验报告，记录所有的实验步骤，并且可以直接将其保存为图片或者以电子邮件的形式发送。

利用Chemist进行化学实验

利用Chemist可以模拟做几百种实验，很多操作方法和“烧杯”差不多，下面简单介绍一下如何利用Chemist做实验。

1.利用Chemist做燃烧实验

我们还是以高中化学钾与水反应实验为例，实验的目的主要是观察碱金属与水反应现象的区别。首先点击界面上方的器皿菜单，拖入一只烧杯，然后点击界面上方的物质菜单，该APP提供了化合物、固体颗粒、液体和气体四大类原料，选择“Liquid”液体里的水，把水加到烧杯里，这里加水方式更好，“烧杯”APP是每点击一次水物品就可加25度3.5ml左右的水，而Chemist将化学原料拖拽至试管或者烧杯处就会切换成一个倾倒状态，需要多少克，多少摩尔看个人需求，分量精度很好把握，上下拖动手指能改变加水的量，不用一次次加了。按相同的操作方法添加钾元素，反应发生一会就会自动在屏幕上显示化学反应方程式：2H2O+2K=2KOH+H2。模拟的化学反应和真实的实验现象几乎是一样的，很快钾就会和水发生剧烈反应，遇水燃烧后钾是发出耀眼白光，不一会烧杯就会发生爆炸破碎，图2～图4所示是加入钾的前中后三个实验的过程及结果。

2.利用Chemist做爆炸实验

以镁与氧气燃烧发生爆炸反应实验为例，首先点击界面上方的器皿菜单，拖入一个铁架台，然后拖入一个烧杯和一个酒精灯，把它们放到铁架台上，接着在物品列表中选中镁，Chemist中的物品名也是按英文字母顺序排列，如找镁，找到以英文字母“M”标示的位置即可。这里不用另加氧气，直接使用空气中的氧气就可以了。最后用手指点击酒精，选择“打开”就可以生火了，发现烧了一会儿，镁就会燃烧并发生爆炸。烧到最后烧杯也会发生破碎，如图5所示。

以上只是简单介绍了两个基本实验，其他的实验大家可以自己尝试去做，这里就不再举例了。这里再说说第三个物品菜单，里面有PH试纸、温度计、火柴这类辅助道具。例如，我们试用PH试纸做一个实验，点击界面上方的第三个菜单，就会弹出火柴这类辅助道具，我们选择PH试纸，把它拖到装有氢氧化纳溶液的烧杯里，就会发现PH试纸的颜色会发生改变（如图6所示）。

类似的像温度计、火柴这类辅助道具的使用方法也差不多，大家可自行尝试。

另外，再簡单说说这一APP的其他操作功能。主界面左下角有一个按钮，它是用来保存实验结果的，当完成整个实验后，我们可以点击界面左下角的按钮，在弹出的菜单中选择直接将其保存为图片或者发送电子邮件。主界面右下角有三个按钮：第一个是重新开始新的实验，第二个是设置物品要显示的标签，第三个是设置声音等系统参数。

总的来说，利用Chemist进行实验的整个过程都非常逼真，3D效果的视觉和听觉能给我们带来身临其境的感受。更重要的是利用它进行实验非常安全，操作失误可以重来，而且它具有实时计算功能，每时每刻都会记录实验带来的反应结果，同学们还可以实时点击查看其中的化学反应方程式的变化和各种物质成分的组成与变化。总之一句话，它值得大家拥有。