虚拟实验室在“二氧化碳制取的研究”的应用

方彦

（广东省珠海市紫荆中学桃园路校区）

摘 要：虚拟实验室增强了实验教学的功能，将学生和实验联系起来，为教师提供了一种新的教学方式，也为学生提供了一种新的实验方式。在使用虚拟实验室的过程中，如果能把虚拟的与真实的相比较，加强学习者之间的相互合作，并注重激发学习者的兴趣，促使其进行探究，那必将会产生巨大的教育价值。

关键词：虚拟实验室；化学；教学

义务教育教科书人教版化学九年级上册第一单元《走进化学世界》课题2的标题是《化学是一门以实验为基础的科学》。化学是初中的一门重要学科，而实验是化学学科的精髓。广东珠海市早在几年前就把化学实验操作作为中考的必经之路，只有实验考查及格的学生才有资格报考国家示范性高中，可见珠海教育部门对化学实验的重视。但是由于初三中考的压力大、教学进度的紧张、空间限制以及安全等多方面的因素，化学实验的应用并不理想。此时，虚拟实验室的提出对解决当前教学模式的状况起到了一些改善。

信息技术的高速发展在这个时代体现得淋漓尽致，如今“云教育”已经铺天盖地地来到我们各大高校、中小学以及各大培訓机构。以往，在报纸杂志上看到“数字教材”“慕课”等词语，觉得这是“高大上”的文章，而如今在中国知网的篇名栏里搜索类似这样的词语再也不是凤毛麟角了。

教育云资源库的内容很丰富，它包括日常教学资源以及与教育教学相关的数字资源。比如，课程同步教学资源、课程同步学习资源、课外拓展学习资源、仿真虚拟实验资源、德育教育资源、教育游戏资源、教师培训资源和网络服务资源等。见图1。

一、什么是虚拟实验室

所谓虚拟实验室，是指在计算机系统中采用虚拟现实技术

（VR技术）的各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实环境中一样完成各种预定的实验项目。笔者认为，在初中化学新课教学中，虚拟实验室是模拟化学仪器、药品及实验现象等虚拟实验环境，

便于学生操作的一种软件。它的目标是将学习者从大量的实验中解脱出来，节省大量的时间、人力、物力和精力，使之投入更深入的研究工作中。

二、虚拟实验室在“二氧化碳制取的研究”的应用

（一）虚拟实验室在“二氧化碳制取的研究”应用的原因

人民教育出版社义务教育教科书化学九年级上册第六单元《碳和碳的氧化物》课题2《二氧化碳制取的研究》一课，传统教学中的化学实验存在诸多的问题。实验室若安排组装仪器，由于操作不当或意外打碎、碰碎仪器的情况，增加了学校的经济负担。初三时间紧，任务重，教师为了教学进度，能不做的实验就会一带而过。由于地域限制，有的学校偏远，无法购买齐全药品和仪器，导致实验无法正常完成。

虚拟实验室增强了实验教学的功能，将学生和实验联系起

来，为教师提供了一种新的教学方式，也为学生提供了一种新的实验方式。

（二）虚拟实验室在“二氧化碳制取的研究”的应用

在二氧化碳制取装置的选取环节中，应用了虚拟实验室，学生根据“反应器”“胶塞组合”和“收集装置”的选择进行仪器组合。见图2。

在讲解了二氧化碳制取装置的内容后，学生明白了发生装置要考虑反应物的状态以及反应条件，收集装置要考虑二氧化碳能溶于水，并能与水反应，密度比空气大，只能用向上排空气法

收集。

让学生通过虚拟实验室来组装实验室制取二氧化碳的装置。此装置有“反应器”“胶塞组合”“收集装置”。“反应器”有五种选择，“胶塞组合”有两种选择，“收集装置”有三种选择，因此可选用的组合比较多。上课时，将学生分为六个化学小组，每组七人。为了激发学生的学习积极性和主动性，本环节由每小组派代表完成，并且要求每小组的仪器组装不能完全相同。第一组选用了“反应器”的第三个，“胶塞组合”的第二个，“收集装置”的第一个。本装置反应一直进行，直到一种反应物消耗完毕。第二组选用了“反应器”第二个，“胶塞组合”第一个，“收集装置”第一个。本装置不能随开随停，但可以通过加入长颈漏斗用酸量控制反应的量，或者在胶管上夹一弹簧夹来控制。第三组选用了“反应器”第一个，“胶塞组合”第一个，“收集装置”第一个，显示错误组合，胶塞组合装置不合适或全套实验装置不完全。第四组选用了“反应器”第五个，“胶塞组合”的选用有些犹豫，但最终没有选用，“收集装置”第一个。本装置即开即停，反应可以控制，可制备大量的气体，只能用于块状固体和液体的反应。第五组选用了“反应器”第二个，“胶塞组合”第三个，“收集装置”第一个。本装置可以通过注射器注射酸量控制反应，可以进行定量反应，并且能改变反应的剧烈程度，用注射器逐滴加入盐酸来控制反应的速率。第六组选用了“反应器”第一个，“胶塞组合”第四个，“收集装置”第一个。本装置即开即停，可以控制反应，但只能制备少量的气体，用于块状固体和液体的反应。

在传统教学中，本环节会利用课本展示出来的图，让学生自由组合，但做法死板，毫无兴趣可言，无法达到激发学生求知欲的目的。有的老师只展示不同装置组合的演示文稿，没有动态的画面，学习者学习时不能融会贯通。有的老师会展示部分不同装置的视频，不能面面俱到，播放视频不仅会浪费大量的时间，而且没有起到让学生探索的目标。

（三）虚拟实验室在“二氧化碳制取的研究”的应用策略

1.改变教师的理念尤为重要

在教学中，有一部分老师过度依赖新引入的信息技术，没有将之与课程实现有效整合，甚至出现了占用学生学习时间的现象，也有一部分老师不应用新的信息技术，还是用传统的教学方式进行教学，不理解新技术与原有信息技术的区别，甚至认为新技术干扰了正常的教学秩序，不利于学生探究成果的产生。

2.虚拟实验室在合适的课题中使用

原本学习的碎片化让学生专注度下降，但虚拟实验室的使用，不仅能让学生专注度提升，而且能提升学习深度。在本课题中，传统教学只停留在简单的发生装置和收集装置的组合。利用虚拟实验室，加入了胶塞的选择，这也是考题中的一个难点。利用虚拟实验室，“可控制反应的速率”和“可控制反应的发生与停止”的装置都能让学生深刻地体会到。当学习者选择错了装置，不再由老师解释，而是通过软件直接给出，让学生有焕然一新的感觉，并且记忆深刻。有的学生还会改编装置，创造出新的组装图。

3.虚实结合

在使用虚拟实验室的过程中，如果能把虚拟的与真实的相比较，加强学习者之间的相互合作，并注重激发学习者的兴趣，促使其进行探究，那必将会产生巨大的教育价值。使用虚拟实验室的同时，提升学生兴趣，提高参与度，如果想让学生达到好的学习效果，老师需要根据每个课题的实际情况，对教学设计加以调整，对实验要加以分析和总结，否则学生的学习热情就像昙花一现，不能真正地内化成自己的知识。

参考文献：

[1]云亮.智慧教育：互联网+时代的教育大转型[M].电子工业出版社，2016.

[2]吴美珠.虚拟实验室在中学生物实验教学中的应用[J].发明与创新（教育信息化），2015（2）：55-59.

编辑 范昕欣