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摘要:nb虛擬仿真實驗室是以虛擬仿真技術為核心，結合多媒體技術、圖形圖像學以及專業(yè)理論知識來構建實驗模擬訓練的系統，主要在計算機軟件中以動畫視頻的形式呈現。文中從宏觀角度闡述NB虛擬仿真實驗室在中學化學實驗教學的課前預習、課堂教學、課后預習中的應用，明確NB虛擬仿真軟件對調動學生學習化學實驗積極性、培養(yǎng)學生自主學習能力和科學探究能力的重要影響。

關鍵詞:NB虛擬仿真實驗室;化學實驗教學

一、前言

NB虛擬仿真實驗室是一款為初高中教師和學生打造的實驗教學及學習工具，包含初中77個、高中139個實驗資源供學生練習。除此之外，該軟件中還設計了化學實驗儀器庫、實驗藥品庫，囊括了中學化學實驗中能用到的所有儀器和藥品。因此，通過該軟件能夠實現學生自主設計實驗，組裝實驗儀器并進行實驗。在中學化學中，有一部分實驗有毒或者在操作過程中存在一定危險。這也是這部分實驗在中學化學教學中難以開展的原因之一。如果將NB虛擬仿真軟件融入到這些有毒、有危險的化學實驗中進行有效教學，能夠在很大程度上打破這些實驗在教學中的局限性，對激發(fā)學生學習化學實驗的興趣，培養(yǎng)學生的自主學習能力，促進學生科學探究和創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展都有會產生有利影響。下面將以氯氣的相關實驗為例，闡述如何在具有一定危險的化學實驗教學中應用NB虛擬仿真軟件。

二、NB虛擬仿真實驗室在教學中的應用策略

(一)課前有效預習調動學生積極性，為課堂教學奠定扎實基礎

首先，教師根據教學內容設計任務單。任務單一方面讓學生清楚預習要做的工作，包括熟悉實驗原理和相關操作，另一方面引導學生對所學實驗有進一步思考。因此，在任務單里不要設計太多的問題讓學生感到負擔，而是以開放性問題為主，以期了解每個學生真實的預習情況。學生根據任務單以及課本中相關知識在課前利用NB軟件進行操作。學生在“精品資料”庫中找到氯氣與金屬反應、與氫氣反應的實驗進行操作練習，很快就能熟悉這些實驗所用到的藥品和儀器。達到引導學生掌握實驗原理與實驗基本操作的目的。另外值得一提的是，該仿真軟件能夠呈現逼真的實驗現象［1］，如反應的聲音、反應的顏色變化，操作錯誤也會觀察到相應的現象。圖1所示為氯氣與銅、鐵、鈉及氫氣的操作過程。這在一定程度上給學生真實實驗的體驗，從而激發(fā)學生學習化學實驗的興趣。氯氣與銅、鐵以及氫氣的反應裝置都比較簡單，學生很容易就能掌握操作過程。氯氣與鈉的反應還涉及實驗前鈉塊的處理，學生需要對金屬鈉的相關性質進行復習。而且氯氣與鈉的反應相對其他幾個較為復雜，操作的過程也存在差異。在摸索實驗操作的過程中能夠促使學生思考產生這種差異的原因。通過課前使用NB虛擬仿真軟件，學生對接下來要學習的實驗內容有初步的了解，對實驗中涉及的舊知識進行復習，提出新實驗中存在的問題，為課上學習新實驗的相關知識奠定扎實的基礎。

(二)課上打破以教師講授為主的教學模式，創(chuàng)設以學生為主的教學環(huán)境

進入課堂后的教學，主要以學生分享對任務單中問題的理解為主，因此教師需要盡可能給予學生充分的時間和空間進行交流。首先，隨機選取學生用虛擬軟件進行實驗操作，操作結束后請其他學生進行點評，以此來檢驗學生的預習情況。這一步主要是交流討論實驗原理以及實驗操作的規(guī)范性，引導學生掌握化學實驗的基本知識和基本操作。其次，引導學生通過實驗總結氯氣的相關性質，以達到提升學生提取信息、歸納總結能力的目的。如通過對比鐵絲分別和氧氣、氯氣反應的現象、產物，結合學生已有的氧化還原的相關知識，引導學生總結氧氣與氯氣氧化性的強弱關系。第三，學生分享自己在預習過程中遇到的問題。大部分學生解答問題的能力很強，但發(fā)現問題的能力很薄弱。而發(fā)現一個有價值的問題往往比解決這個問題更有意義，所以希望通過這樣的方式培養(yǎng)學生善于發(fā)現問題、發(fā)現有意義問題的能力。最后，引導學生發(fā)現虛擬仿真軟件的優(yōu)缺點。如在上述有關氯氣的實驗中，虛擬仿真軟件能夠在保證安全的情況下呈現逼真的實驗現象，但是金屬與氯氣反應生成“煙”和氫氣與氯氣反應生成“霧”的現象并不明顯。任何事物都有兩面性，虛擬仿真軟件能夠在很大程度上克服學生對化學實驗的抗拒，甚至能夠激發(fā)學生學習化學實驗的興趣，但教師在運用虛擬仿真軟件進行教學時，還應該引導學生明白虛擬仿真軟件并不是完美的，還有很多不能替代真實實驗環(huán)境的地方。希望通過這樣的方式，逐漸引導學生辯證地看待事物，辯證地看待化學、學習化學。運用虛擬仿真軟件進行課堂教學需要教師注意以下幾方面的問題:首先，課堂教學時間有限，教師需要在適當的時候對課堂進行把控，以免學生在簡單、淺顯的問題上花費較多時間;其次，教師應該積極地參與到學生的討論中，除了認真聽取學生的想法外，還要對學生的想法給予及時的反饋，引導學生對問題有正確和深入的理解。

(三)課后發(fā)揮NB虛擬實驗室的綜合功能進行復習，培養(yǎng)學生科學探究的學科素養(yǎng)

在課后復習中有效地運用虛擬仿真軟件，對鞏固學生課堂上所學的知識、提升學生解決綜合實驗問題的能力也有很大的幫助。首先，教師根據學生在課堂上的反饋，引導學生認識自己在基礎知識和基本技能方面的掌握情況，在課后有針對性地利用虛擬仿真軟件進行練習，重點熟悉實驗原理和實驗操作步驟。雖然學生只能通過點擊鼠標進行操作，不能真實地接觸實驗儀器進行操作，但是虛擬仿真軟件中的操作都是比較規(guī)范的，在反復練習的過程中會對學生產生潛移默化的影響。其次，虛擬仿真軟件對學生進行復習最大的價值在于在學習了簡單的單一實驗后，可以將各個實驗綜合起來設計一體化實驗或者復雜的綜合實驗。如在學習完氯氣的制備、氯氣的化學性質、氯水的化學性質后，引導學生在課后設計制備、除雜、凈化、性質檢驗等一體化的綜合實驗。由于不存在安全問題，學生可以在軟件上反復進行修改、檢驗實驗設計的合理性，直到設計出合理、滿意的實驗裝置。教師收集學生的設計，并選擇課時進行展示，對學生的設計進行及時的反饋。通過這樣的方式，一方面能夠對氯氣的相關性質進行整合，加強對所學知識的理解和記憶;另一方面，學生設計綜合實驗的過程，實際上是學生對知識進行深度加工的過程。在這個過程中學生需要不斷地思考怎樣設計更加合理。有利于發(fā)展學生的科學探究能力和創(chuàng)新意識。

三、總結

(一)NB虛擬仿真軟件在中學化學實驗教學中的價值與不足

教師運用虛擬仿真軟件進行實驗教學，課前、課上和課后的每個階段都應該有對應的教學方法。在課前運用虛擬仿真軟件主要是為了了解接下來要學習的內容，溫習自己已有的知識并提出自己在新實驗中存在的問題。因此，教師在設計任務單時要盡可能引導學生完成上述幾方面的任務。在課上運用虛擬仿真軟件主要的目的是熟練掌握相關實驗的反應原理和操作步驟，并解決學生在課前預習中存在的問題。教師需要給予學生充分的時間和空間進行交流討論，熟悉實驗的相關原理和操作，在此基礎上師生共同解決疑惑。課后運用虛擬仿真軟件一方面幫助學生加深對實驗原理和操作的理解和記憶，更重要的是引導學生整合實驗內容，設計綜合實驗，發(fā)展學生的科學探究能力。因此，在課后復習的過程中，教師要引導學生利用虛擬仿真軟件進行一體化的綜合實驗，并對學生的設計成果給予及時的反饋。課前預習為課上學習奠定基礎，課上學習是對課前預習的檢驗;課上學習為課后復習、拓展奠定基礎，課后復習又是對課上學習結果的檢驗。在整個教學過程中以學生的自主學習為主，最大限度地提升學生的自主學習能力，培養(yǎng)學生的科學探究能力。NB虛擬仿真軟件在中學化學實驗教學中的應用還存在一些問題，如軟件本身還存在一些不足，不能滿足中學化學實驗教學的要求，且利用虛擬仿真軟件進行化學實驗教學的方法、策略過于單一和簡單，不能引發(fā)學生的深度思考等。虛擬仿真軟件雖然不能替代真實實驗在化學實驗教學中的作用，但是對于一些有毒、有危險的實驗，有效的教學方法和策略在一定程度上對發(fā)展學生的科學探究能力、合作學習能力、自主學習能力都有重要作用。因此，教師在教學過程中應該善于挖掘有效的實驗教學方法和策略，不斷完善虛擬仿真軟件在中學化學實驗教學中的作用。當然，這一切都要基于更加完善、可靠的虛擬仿真實驗室系統。所以需要一方面不斷完善NB虛擬仿真軟件，另一方面開發(fā)更適應中學化學實驗教學的仿真實驗室系統，期待虛擬仿真軟件能夠有更好地發(fā)展。

(二)虛擬仿真實驗與真實實驗在中學化學教學中的地位及關系

從上面內容我們了解到虛擬仿真實驗能夠為學生預習實驗操作，一些復雜或具有危險性實驗的課上操作，課后鞏固復習實驗操作等提供機會和平臺。同時，虛擬仿真實驗能夠為學生自主設計實驗，搭建并檢驗實驗裝置的合理性，發(fā)展學生的思維能力提供可能性，而且其攜帶便捷，操作簡單易懂。虛擬仿真實驗為中學化學實驗教學提供了新的思路，但這并不代表虛擬仿真實驗能夠替代真實實驗在化學實驗教學中的地位。事實上，通過實踐發(fā)現真實實驗能夠在很大程度上激發(fā)學生學習化學的興趣，而且能夠加深學生對化學實驗操作的理解和記憶，提升學生的動手操作能力。而虛擬仿真實驗雖然能夠模擬真實實驗，但是學生進行操作時主要依靠點擊鼠標，無法真切地感受實驗操作的過程，無法提升學生的動手操作能力。因此，基于相應的教學內容，在實驗環(huán)境等客觀條件充分的條件下，學生應盡可能多地進行真實的實驗操作。虛擬仿真實驗和真實實驗有著各自的優(yōu)缺點，兩者之間能夠相互補充，因此在中學化學實驗教學中應該充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，運用合理的教學策略使兩者相輔相成，為中學化學實驗創(chuàng)設更加積極有效的教學途徑。

參考文獻:

［1］楊壯林，陳小莉，王巧艷，郭欣．淺談虛擬現實技術在中學化學實驗教學中的應用［J］．中學化學教學參考，2017，(16):55－56．

作者:王楠 吳曉紅