虚拟实验在初中化学教学中的有效运用

季晓强

虚拟实验是近年来日益流行的一种新型实验形式，以信息技术为依托，通过计算机、网络、多媒体等设备建构虚拟的实验环境，模拟实验操作流程与现象，或者播放实验视频，具有降低实验风险、节约资源等优势.初中化学教师在教学中可有效应用虚拟实验，准确清晰地呈现实验过程与现象，带领学生观察、思考与讨论，使他们深刻直观地理解化学原理.

一、设计虚拟实验，注重形式多样

在初中化学课程教学中，实验教学属于一种直观性极强的教学手段，学生能够直观看到实验流程与现象，帮助他们深刻掌握化学变化的原理、现象及物质的组成与性质，虽然在真实实验中可以实现这一目的，不过部分实验受条件与内容的限制难以充分展示.这时，初中化学教师在课堂教学中需有效运用虚拟实验，利用信息技术设计出多种多样的实验形式，为学生带来更为丰富的体验，转变以往的实验与学习方式，促使他们更好地认知化学知识.

例如，在教学“走进化学实验室”过程中，本课题主要讲述化学实验室的规则、常见仪器的名称与使用、药品的取用、加热、洗涤仪器等基本实验操作等知识.当讲到“加热”和“蒸发”时，教师先演示加热试管内液体、固体的真实实验，及蒸发盐水的简单实验，讲述使用酒精灯、试管、蒸发皿等仪器的注意事项.不过仅靠这些实验学生难以真正掌握加热类实验的注意事項，教师可应用虚拟实验模拟更多加热液体与固体的实验，故意呈现一些错误操作，如把试管口对着人出现烫伤事故、试管壁上有水加热时爆裂、用冷水冲洗热试管导致爆裂、没有在酒精灯外焰加热试管底部的固体等，使学生直观看到错误示范，有助于正确方法的掌握.

二、引入虚拟实验，促进学生探索

在初中化学教学过程中，要想有效运用虚拟实验，教师需考虑到教学实际情况，包括实验内容、实验目的和所需器材及现象等，将一些操作难度较高或具有一定危险性的实验虚拟呈现，以此降低操作难度和消除危险.当然教师也要结合学生的知识经验与认知能力，灵活运用多媒体设备播放实验视频，或者运用3D软件模拟实验操作，以不影响整体教学效果为前提科学设计虚拟实验，满足他们的学习需要，使其顺利完成任务，收获相应的知识与技能.

在“溶解度”教学实践中，教师先演示真实实验：在两支盛有10 mL水的试管里分别缓缓加入氯化钠和硝酸钾，振荡，设问：这个实验说明什么？引领学生结合实验现象知道在一定温度下的水中，氯化钠和硝酸钾都不能无限制的溶解，揭示饱和溶液与不饱和溶液的概念.然后把硝酸钾溶液加热、氯化钠溶液加水，使其观察现象，让他们初步理解溶液“浓”“稀”与饱和、不饱和的之间的关系.由于在真实实验中难以涉及所有化学药品，教师可运用多媒体设备辅助教学，将大量化学药品的溶解情况以视频形式播放，搭配相应的溶解度曲线，引导学生观察温度对固体物体溶解度的影响，组织他们讨论规律，并理解溶解度曲线的意义.

三、应用虚拟实验，提升学习能力

对于初中化学教学来说，实验不仅是一种常规的学习方式，还是培养学生严谨态度与探究精神的关键手段，在真实实验中，通常以教师的个人意志为主，虽然能够确保实验效果完美，不过在一定程度上不利于他们自主学习意识与能力的发挥.这就要求初中化学教师在实验教学环节可以合理应用虚拟实验，为学生提供丰富的自主学习内容，使其自由观看实验视频，分析实验操作流程、现象、结果与原理，从而培养他们的自主学习能力.

在开展“燃烧的条件”教学时，教师谈话导入：燃烧与人类的生活息息相关，请你们根据对燃烧的了解，猜想燃烧需要的条件有哪些？学生结合生活经验知道可能需要可燃物、氧气与达到燃烧所需要的最低温度，然后组织他们分组设计实验方案，分别验证燃烧是否需要这三个条件.之后，教师可以通过虚拟实验来操作，模拟出各个实验方案的结构，使学生认真观察和分析实验现象，使其思考、回答正确结论，让他们知道这三个条件都需要.随后教师设疑：燃烧的三个条件只需满足其中一个条件还是缺一不可？利用多媒体设备演示虚拟实验“水火相容”，要求学生解释实验现象，引领他们得出可燃物燃烧的三个条件需同时满足的结论.

总之，在初中化学教学活动中有效运用虚拟实验，是对传统教学的一大突破，教师应极力发挥出现代化信息技术的优势，围绕固有的教材内容科学开发虚拟实验，为学生带来丰富的学习资源，进而提高他们的化学知识水平与综合学习能力.