借助虚拟试验培养学生科学探究与创新意识

沈文晶

【摘 要】培养学生的科学探究与创新意识，是高中化学核心素养的重要内容之一，因此，任课教师应提高认识，将其融入到相关教学内容中。实验是高中化学的重要知识点，教师应注重在实验中渗透学生科学探究与创新意识培养工作，尤其应与时俱进，结合具体实验内容，巧妙运用虚拟实验，不断提高教学质量与效率。

【关键词】高中化学;虚拟实验;科学探究;创新意识

虚拟实验是信息技术发展而来的产物，指借助多媒体、仿真、虚拟现实（VR）等技术，在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的软硬件操作环境。实践表明，将虚拟实验应用到高中化学教学，可很好的激发学生的科学探究与创新意识，因此，教师应充分认识到虚拟实验的重要性，积极采取措施，不断提高虚拟实验应意识与水平。

一、高中化学虚拟实验优点分析

与传统实验相比，虚拟实验优点突出，主要体现在以下几点：首先，趣味性强。多数学生对信息技术充满兴趣，而虚拟实验基于信息技术。实验中，学生通过虚拟实验平台便可进行实验，犹如“打游戏”能很好的激发学生的实验积极性。其次，操作方便。虚拟实验只需根据实验目的，用鼠标拖动实验器材、实验药剂，便可完成实验装置的连接，实验操作方便。另外，可有效避免实验不当引发危险，安全性高。最后，实验现象明显。虚拟实验平台由专业技术人员根据高中化学实验内容开发，实验现象明显，易于观察，可大大提高实验效率。

二、高中化学虚拟实验应用原则

借助虚拟实验，可灵活组装各种实验装置，进行实验探究与创新。但为获得良好的实验教学效果，教师应用虚拟实验时应注意把握以下原则：

1.适可而止原则

高中化学教学中，虚拟实验主要用于辅助教学，仍不能完全替代传统实验，因此，教师应正确处理虚拟实验与传统实验的关系，根據实际实验内容，灵活应用虚拟实验开展教学，但不能对虚拟实验过分依赖，应根据实验教学目标，适可而止。

2.合理规划原则

高中化学实验内容较多，为获得预期的教学目标，促进学生实验探究与创新意识的提升，教师应进行合理规划。一方面，明确虚拟实验教学目标。开展虚拟实验时，要求学生熟练掌握实验原理，灵活运用所学敢于探究与创新，巩固学生实验实施的同时，不断提升科学探究、创新能力。另一方面，合理安排虚拟实验时间。高中化学实验课堂时间宝贵，教师应从整体上对虚拟实验进行把握，根据实验内容安排合理的时间，提高虚拟实验教学效率。

3.注重总结原则

虚拟实验是一种新的实验方式，教师运用中难免遇到一些问题，因此，为更好的发挥虚拟实验的优点，使其更好的为高中化学实验教学服务，教师应做好虚拟实验应用总结，反思虚拟实验教学中存在的不足，积极采取有效措施进行改进与优化，不断提高虚拟实验应用水平。

三、高中化学虚拟实验的应用策略

为更好的应用虚拟实验，培养学生的科学探究与创新意识，教师应立足以往教学经验，做好虚拟实验理论学习，不断寻找与总结虚拟实验应用策略。

1.认真学习虚拟实验知识

虚拟实验涉及的专业知识较多，对教师的要求较高，不仅要掌握高中化学实验内容，更要能够熟练操作虚拟实验平台，因此，为提升学生的科学探究与创新意识做好铺垫，教师应认真落实以下内容：一方面，向相关的技术人员认真学习虚拟实验操作理论，明确虚拟实验平台功能以及相关工具的操作方法（如图1所示，虚拟实验室平台）。

另一方面，根据实验内容，先尝试着进行操作，不断总结经验，以更好的向学生传授虚拟实验操作方法、操作技巧，避免学生走弯路，提高实验教学效率。另外，为提升虚拟实验教学效率，教师应抱着持续学习意识，积极参与听课以及教学研讨活动，注重向经验丰富的教师学习、请教，借鉴他人成功经验，总结一套适合自己的方法。

2.做好虚拟实验应用演练

为使学生更好的应用虚拟实验平台做相关化学实验，提高学生学习的积极性、主动性，更好培养学生的科学探究与创新意识，教师应采取措施，提高学生的虚拟实验平台操作能力。一方面，教学实践中，注重虚拟实验平台知识讲解，使学生不仅认识，更要掌握虚拟实验平台操作理论。另一方面，结合相关实验，鼓励学生尝试着应用虚拟实验平台进行训练，发现问题及时询问教师，使学生尽快掌握虚拟平台操作方法，以及操作时的注意事项。

例如：铝热反应是高中化学重要的化学反应之一，化学反应方程式为：

因实验为放热反应，具有一定的危险性。教学实践中，教师可以“铝热反应”为例，要求学生在虚拟平台上进行实验，在降低危险性的同时，使学生进一步熟悉铝热反应实验步骤，更深刻的记忆与掌握铝热反应的实验现象、实验原理，实验装置（如图2所示）。

学生通过在虚拟平台上做“铝热反应”实验，意识到实验过程中应注意以下问题：其一，为方便熔融物下落，应将纸漏斗打湿，而且还应剪孔。其二，反应生成的熔融物温度较高，为防止蒸发皿炸裂，应在蒸发皿盛沙子。另外，教师应注重鼓励学生做好虚拟实验平台操作总结，即，给学生留下一定的讨论、思考时间，既要反思虚拟平台应用中的不足，又要根据实验效果，反思实验过程，加深对实验内容的理解。

3.注重鼓励学生科学探究

高中化学教学实践中，教师应充分把握高中生心理，灵活应用多种教学方法，鼓励学生进行科学探究。一方面，运用分组比赛教学法。教师可要求学生做好高中化学课前预习，结合高中生争强好胜、不服输的心理，采用分组比赛方式开展教学，要求学生根据预习内容，利用虚拟实验平台进行探究。

例如，在讲解“钠、镁及其化合物”内容时，教师应鼓励学生应用虚拟实验探究钠、镁以及化合物的物质性质，看哪个小组探究的全面有深度，教师可通过方法小奖品的方式，给予奖励，以不断提高学生的探究热情（如图3探究钠性质的虚拟实验界面）。

另一方面，给予学生探究过程的引导。利用虚拟实验探究中，部分学生会遇到一些问题，为避免挫伤学生探究积极性，教师应注重走到学生身边，了解学生虚拟实验情况，在难点之处给予点拨，使学生“柳暗花明”，树立良好的虚拟实验自信，更加主动、积极的投入到实验探究活动中。

4.积极提高学生的创新意识

高中化学实验内容较多，仅仅掌握教材中的实验内容是不够的。为更好的提高学生的实验能力以及实验创新意识，教师还应立足高中化学实验内容，将提高学生的创新意识作为重要内容加以落实，更好的满足当前高中化学实验教学要求。一方面，提高学生的创新意识。教学实践中，教师应为学生讲解创新的重要性，尤其利用虚拟实验平台开展教学时，教师可提出相关问题要求学生进行思考、解答，如为了更好的获得实验结论，该怎样更换实验器材，并要求学生通过虚拟实验验证实验效果。另一方面，提升学生的实验创新能力。教学实践中，教师应积累优秀的实验试题，结合教学内容，向学生布置新颖的实验试题，要求学生积极思考、灵活运用虚拟实验平台不断的进行创新训练，使学生尽可能多的寻找实验方案，促进学生创新能力的不断提升。

例如：在讲解原电池原理知识点后，为加深学生对原电池原理的理解，熟练掌握两极发生的化学反应，教师要求学生根据教材内容，应用虚拟实验平台做相关实验，实验装置如图4所示：

开始实验后，发现了以下现象：电流比较微弱，而且电池放电效率太低，锌极板有大量气泡出现，影响观察效果。针对实验中存在的不良问题，教师鼓励学生联想所学，借助虚拟实验平台对原电池进行改进，最终改进后的实验如图5所示。改进后的实验克服了锌极板有大量气泡的现象，而且盐桥能很好的说明内电路中离子的迁移，加深学生对原电池原理理解的同时，进一步提高了学生的创新能力。

四、结论

虛拟实验是一种新的实验形式，在教育领域中的应用取得良好效果。教学实践中，教师应充分认识到虚拟实验的优点，做好虚拟实验在高中化学教学中的应用研究，不断提高学生的科学探究与创新意识，为促进学生核心素养的提升奠定基础。本文通过研究得出的结论有：

1.为更好的利用虚拟实验开展高中化学教学工作，教师不仅要加强虚拟实验理论学习，更要总结虚拟实验教学经验，明确虚拟实验应用原则。

2.教学实践中，教师还应花费大量精力，积极寻找与应用虚拟实验教学策略，既要注重反思与优化教学中的不足，又要通过理论学习，向经验丰富的教师请教，提高虚拟实验应用水平。

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