依托多媒体开发虚拟化学实验室的研究

沈 超

农村义务教育学校的现状是大多数实验教学缺少基本条件，实验的预习与复习一直是通过纸质资料的学习进行的。从教学时间和实验室管理上也无法保证学生进入实验室操作实验，仅凭文字性的资料很难让学生获得对实验的正确理解和全面认知，甚至有的学生会怀疑实验现象的真实性，实验教学效果自然大打折扣。在这样的情况下学生在实验操作中不是手忙脚乱就是无所适从，不知从何下手，甚至会损坏实验仪器，无形中增加了学生实验的难度，同时也存在着严重的安全隐患。在考前复习时，常常发现学生对实验理解甚少，对实验步骤不清晰，无法灵活应用。

建立虚拟化学实验室可以在一定程度上解决这种不利的局面，学生在进行分组实验室前先通过虚拟化学实验室进行模拟操作，理解和掌握要领。在虚拟化学实验室中，有化学备课组提前制作的实验辅助课件和演示视频，学习小组可以在一体机上进行动手操作。还可以让某一小组到教师一体机上进行操作演示，让其他小组通过观察找出问题进行交流。信息技术融入化学实验不但能激发学生的学习兴趣，还让培养学生的创造性思维成为可能，更重要的是实验的安全性大大提高了。

一、如何创建虚拟化学实验室

虚拟化学实验室依托一体化现代多媒体教学示范室内的一体机建立，实验室拥有46台高性能一体机，能满足建立虚拟实验室的需要。

虚拟化学实验室要有一整套化学实验教学课件和演示视频组成的操作系统，这些教学课件和视频由化学备课组分工制作完成，操作系统由信息中心的教师将内容创建到一起，学生就能像正常玩计算机游戏一样去操作实验，触摸屏的使用更是增加了学生实验的真实感，实验操作中出现了问题或是错误操作都会出现语音或文字提示，让学生切实体验到错误操作的危害，实际效果极其明显，记忆时间明显很长。

教师根据实验把化学仪器和化学药品分类放入指定的位置，并对绝大部分实验制作相应的教学课件和视频及动画，供教师和学生选择，计算机模拟的实验现象非常明显，加上动画、文字、语音等效果的渲染，使得实验效果大大增强。人性化的图形界面非常有利于学生的操作，多种常用的实验仪器矢量图有很强的真实感。操作系统中的设备很多，学生要根据实验的需要自行选择。对教材中的实验采用模块化设计，每一个实验都事先推荐了相应的化学药品清单，学生也可以根据自己的理解添加药品或仪器，操作简单、容易。这样就能实现与计算机之间的实时互动，通过学生近乎真实的模拟操作，规范学生正确地完成操作过程和观察实验现象。例如，在氢气还原氧化铜的实验中，学生最容易出现的错误就是先通氢气，然后再点燃酒精灯进行加热，虚拟实验系统会产生意想不到的试管炸裂和玻璃破碎的声音，让学生意识到错误的发生。通过小组的讨论会找出刚才错误操作的成因，使学生的思维得到培养的同时，对错误操作造成的危害记忆更加深刻。另外，计算机模拟的实验结果为学生进入实验室操作进行对比埋下了伏笔，方便学生对实验的理解更深一层。学生对一些实验有想法、有改进，可以在虚拟化学实验室中先模拟，再与教师、学生交流，极大地培养了学生的创造性思维。在真正进入实验室进行实际操作前，可以先进入虚拟化学实验室进行模拟演练，大大提高实验教学的效率。另外，学生可以通过“实验预习→虚拟化学实验室→实际实验操作（包括教师指导）→虚拟化学实验室”这样的模式巩固所学知识，为社会实践奠定扎实的基础。

二、有效使用虚拟化学实验室

虚拟化学实验室包含所有初中化学教材中涉及的实验内容，因而只适合初中学生学习化学时使用。同时虚拟化学实验室注重对学生动手操作能力的培养，因此比较适合学校组织开放型实验探究活动，使它的利用率大大提高。

每天的课外活动时间是虚拟化学实验室的开放时间，学生可以在教室或宿舍通过网络进入虚拟实验室，收看相关课件和实验视频，这样学习积极性和主动性就有明显提高，体现了以学生为主体的精神。在学生进入实验室前，教师明确要求学生必须先到虚拟实验室模拟演练。教师可以利用课堂对学生进行简单的培训和演示。

化学备课组把提前完成的课件、视频、动画，放入系统中便于所有学生使用。也常加入一些PPT，Flash等多媒体课件帮助学生更好地理解和掌握实验。在进实验室操作前，教师提前把实验任务布置给学生，由学生通过阅读课本、查阅资料，填写化学备课组制定的实验预习报告单，然后在虚拟实验室中通过模拟演练后填写完成实验模拟操作的预设问题，自习课上利用小组之间的交流进一步理解相关实验知识和实验技能，也可以通过与教师交流解决这些问题。最后，由教师带领学生进入化学实验室进行操作，撰写实验报告。如果学生还是有疑问可以再次进入虚拟实验室，对已做的实验再次进行模拟演练，与真实的实验多次进行对比，这样反复的探究使学生的记忆变得更加深刻。

三、结语

虚拟化学实验室的建立和使用使学生充分认识和探索事物发展的内在规律，同时为学生的自我动手能力、思维创新能力以及实验探究能力都奠定了良好的基础。虚拟实验室的有效开放和充分利用，给学生创造一个相对自由且自主的学习环境，让学生在实验操作之前就对实验有了充分的理解，在巩固实验的同时培养了学生的实验思维，还消除了一些不安全实验的危害。学生实验探究能力提高，联系生活实际解决实际问题，在学有所用的过程中培养了学生的创新思维，让理论知识和基本实验技能在生活中得到体现，进一步增强学生探究意识，促进教学改革和创新。多媒体技术在化学教学中的引入增强了知识的趣味性，提高了学生的创新能力，借用信息技术设备的交互性，通过对学生视觉、听觉、触觉等多种感官的调用更进一步增强了实验效果。在使用中也存在一些问题：虚拟化学实验室建立之初，化学备课组要提前准备大量的课件、视频等资料，无形中增加了工作量；实验室管理人员时间投入加大，对管理也提出了更高的要求；学生的课外活动时间不能随意被占用等。这都需要在学校具体的工作计划和教学管理中给予支持，才能使虚拟化学实验室完全发挥其应有的作用。