初中化學虛擬實驗的設計及應用研究
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摘 要：隨著科技的進步和信息多樣化的發展，計算機技術的出現在越來越多的領域中得到了十分廣泛的應用，人們也逐漸離不開這些高科技，虛擬實驗便是借助多媒體和計算機等技術實現的一種仿真實驗被引進課堂，尤其是初中化學教學中后，獲得了顯著的教學效果。
關鍵詞：初中化學;虛擬實驗;設計及應用
化學是學生在系統學習階段最主要的基礎科目之一，初中則連接小學與高中，是九年義務教育的最后階段，也是人生重要的分水嶺，初中學生正處青春叛逆期，心理和身體各項機能發育尚不完全，特別容易浮躁，化學作為理工學科較之人文學科更容易枯燥，初中生又是剛剛開始接觸，因此，若是課堂設計枯燥乏味，則使得學生上課沒有積極性，也不利于對教材的正確理解，由此可見，如何調動學生的主動性和積極性，提高學生學習興趣，是初中化學教學設計中的重要內容。通過在初中化學教學中增加虛擬實驗的設計，能有效地調動學生的積極性，激發學習動機，從而增加對化學的學習興趣，提高對教材中內容的理解。
一、虛擬實驗
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虛擬實驗，顧名思義，是依托虛擬仿真技術進行實驗，虛擬內容包含實驗環境、實驗儀器、實驗設備、實驗對象和信息資源等，對實驗所需要的條件和實驗過程進行模擬，從而達到實驗目的，較之傳統實驗方法，虛擬實驗有無可比擬的優越性，除了成本低、操作性強、節省資源之外，也更直觀、更安全可靠，在科研和教育中有十分廣泛的應用，并獲得一致好評。虛擬實驗一般分虛擬實驗操作練習、替代實物實驗室、實物實驗后進行分析三種類型。
?。ǘ┨摂M實驗在初中化學教學中的意義
《初中化學新課程標準》中倡導化學教學應多采用以科學探究為主的多樣化學習方式，強化評價的診斷、激勵與發展功能。傳統的初中化學教學方法并不能滿足現代教學內容，也無法達到《初中化學新課程標準》中對教師以及學生的要求，教學效果并不十分理想，因此，初中化學課堂中，虛擬實驗的設計及應用顯得十分必要。
二、初中化學虛擬實驗的設計及應用
?。ㄒ唬┏踔谢瘜W實驗教學現狀
隨著教育改革的逐漸深化，初中教育漸漸從重理論知識與技能到重創新與素質培養，化學實驗也相應地得到更多的重視，成為初中化學教學中不可獲取的部分。從目前的情況來看，初中化學實驗教學雖然取得了一定成績，但從總體上來說，學生的學習效果還不盡如人意。主要存在一些問題，實驗教學安排較少，甚至成為擺設，主要是因為實驗環境、實驗設備、實驗儀器等受到限制，教師無法正常開展有效的實驗教學，因而采取了老舊的、以教師為主導，的授課模式，從而把生動的化學實驗課變成枯燥、僵化的演講，不能有效激發學生學習的主動性和積極性。學生缺乏明顯的學習動機，化學實驗教學受到挑戰。虛擬實驗的引進有效地解決了這些問題，虛擬實驗不受環境、設備、儀器甚至實驗對象的限制，使得化學實驗在時間和空間上獲得更大的選擇余地，讓初中化學實驗教學變得更為靈活生動。
?。ǘ┏踔谢瘜W虛擬實驗的應用實例
案例一：高錳酸鉀制取氧氣
①利用多媒體組織學生觀看虛擬實驗室的實驗操作
?、谠谔摂M教室中簡單講解實驗原理和實驗步驟
③進入虛擬實驗室，向學生展示所需要的實驗設備、工具和材料等
?、茳c擊進行實驗
⑤學生利用計算機自主進行虛擬實驗，觀察現象
?、藿處煾鼡Q條件或者實驗劑量，讓學生再次進行虛擬實驗，觀察現象并進行思考
?、呓處熀蛯W生針對虛擬實驗進行交流和討論
?、嘟處熯M行總結
?。ㄈ┏踔谢瘜W應用虛擬實驗的優點
1.降低實驗風險，安全可靠
化學實驗是十分嚴謹的科學實驗，在實驗過程中，任何一項不起眼的因素都有可能造成實驗的失敗，而且化學式樣中涉及到的化學物品在不同程度上具有危險性，因此需要實驗人員在實驗過程中秉承嚴謹的科研精神規范地操作。但在初中化學實驗教學時，難免需要學生自己動手操作，如何使用實物實驗，如何保證學生的安全，一直成為初中化學老師頭疼的問題。虛擬實驗則大大降低了實驗的風險，在虛擬空間中進行實驗操作，操作過程更為精準也更加安全可靠。
2.提高學生知識，簡單便捷
虛擬實驗具有人性化的設計，給予學生更多的操作空間，并且在實驗過程中，教師可以根據改變條件讓學生了解在不同的實驗條件下可能出現不同的實驗現象，虛擬實驗的時間短，為課堂節省不少時間，又方便操作，大大提高了學生的知識和初中化學實驗課的效率。
3.減少資源浪費，節約環保
實物實驗中，無論什么實驗都是耗材的一個過程，化學實驗由于對條件、器材、劑量要求的苛刻，不僅很容易造成浪費資源，又沒有達到實驗目的的結果。虛擬實驗完全依靠科學技術進行仿真實驗，降低資源浪費的同時也節省了學校的開支，并且實驗過程中不會產生廢棄物，十分的環保。
隨著上世紀末的改革開放，中國社會發生深刻的變革，除了在經濟領域，當代教育領域也受到了改革春風的影響，《初中化學新課程標準》對初中化學教育提出了新的要求，意味著傳統的教學方式需要轉變，虛擬實驗是結合現代科技與新課標的較為理想的教學方式，已經得到一定程度上的應用，虛擬實驗不僅能豐富化學教學課堂，拓展學生的視野，提高學生的整體素質，也能有效降低實驗資源的浪費，更將成為考核教師素質和學校軟實力的標準之一。
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