劉穎

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)蓮花學校 江蘇蘇州 215123

突破傳統(tǒng) 打造仿真實驗這柄利器

劉穎

江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)蓮花學校 江蘇蘇州 215123

化學實驗作為激發(fā)學生興趣、啟發(fā)學生思維、培養(yǎng)學生能力的一種重要手段，始終是化學教學的基礎(chǔ)。然而，傳統(tǒng)的化學實驗由于其本身的危險性、耗能性、可操作性等問題，在課堂教學的利用中始終有著一定的局限。而仿真實驗的出現(xiàn)，無疑能夠?qū)鹘y(tǒng)化學的種種問題進行適當?shù)慕鉀Q，也使得化學教學得以沖出瓶頸，得到新的發(fā)展，成為化學教學改進的一柄利器。

1 仿真實驗的靈活性能增強學生的學習調(diào)控能力

在傳統(tǒng)實驗中，要改變一個反應(yīng)的條件，就需要進行一個相關(guān)的對比實驗，而在此基礎(chǔ)上，就要準備相應(yīng)數(shù)量的實驗儀器和藥品等。如九年級化學教材中過氧化氫制取氧氣的實驗，可設(shè)計的對比實驗包括反應(yīng)的溫度、過氧化氫的濃度、催化劑的種類、催化劑的質(zhì)量等多個實驗，此時若進行傳統(tǒng)實驗，則需耗費的藥品、儀器、時間等相當于一個大工程勞作。因此在教學過程中，受到種種條件的限制下，許多對比實驗就停留在課堂講解的范疇而不能落在實處。

而仿真實驗的靈活性主要表現(xiàn)為：在虛擬實驗的過程中，學生能方便地改變事物的條件并觀察在條件變化過程中所發(fā)生的變化，這樣既有利于學生獲取豐富的感性認識，便于學生根據(jù)自己的假設(shè)分析實驗數(shù)據(jù)，更能針對學生的實驗過程，刺激學生探究實驗的結(jié)果，從而體驗知識的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學生進一步提出問題與尋求解決問題的興趣。

2 仿真實驗的直觀性便于突破微觀化學反應(yīng)

化學變化的微觀變化過程，往往是學生突破化學學習的一大難點。如在教學中通過觀察酚酞的顏色變化推斷出微粒在不斷運動，但是對于學習成績居于中下等的學生而言，由于其空間想象能力的匱乏，他們不能想象出微粒運動的過程和狀態(tài)變化，因此只是簡單記憶，認為微粒在不斷運動。同理，在酸堿鹽的教學過程中，需要通過大量的化學實驗認識酸、堿、鹽之間發(fā)生的化學反應(yīng)，而從微觀角度認識該反應(yīng)的實質(zhì)又是教學的一大難點。

仿真實驗的直觀性則可以很好地解決這個問題。如在虛擬實驗室中進行化學實驗，學生將采集到的一個氧原子和兩個氫原子結(jié)合在一起，眼前就會出現(xiàn)一個網(wǎng)狀的水球，這就是他自己創(chuàng)造的水分子。在氫氧化鈉和稀鹽酸的反應(yīng)過程中，學生在傳統(tǒng)實驗過程中觀察到指示劑顏色的變化，對于酸堿中和反應(yīng)有了宏觀的認識。而利用仿真實驗制作的Flash動畫，可以展示出氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)時氫離子和氫氧根離子結(jié)合為水分子的過程，對于酸堿中和反應(yīng)的概念也就理解得更加深刻。

3 仿真實驗的數(shù)據(jù)性有利于增強學生認知能力

在新時代的背景下，化學試題的方向越來越趨近于真實實驗、實際數(shù)據(jù)的計算，而定量的變化往往是化學實驗中比較難控制和描繪的畫面。如在稀鹽酸和石灰石制取二氧化碳的實驗中，學生可以通過產(chǎn)生大量的氣泡認識到反應(yīng)產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，但是二氧化碳氣體的生成與時間之間是否是一條直線？還是一條先平緩后陡直再平緩的曲線呢？由于實驗的局限性，只能通過教師的講解抽象地理解變化的過程，而在學生頭腦中難以形成印象，更逞論自行認知了!

在虛擬實驗室中，學生就可以很輕松地解決數(shù)據(jù)問題。如學生可以通過輸入各種參數(shù)，形象化地控制整個實驗進程。在制取二氧化碳實驗過程中，電腦會自動根據(jù)測定的二氧化碳的質(zhì)量與時間的關(guān)系，在坐標軸中形成相應(yīng)的曲線，便于在實驗中直觀地呈現(xiàn)不同的實驗結(jié)果，對于提高學生的認知能力、增強教學效果起到極強的促進作用。

4 仿真實驗的虛擬性更符合綠色環(huán)保和安全意識

傳統(tǒng)實驗中，硫的燃燒、一氧化碳還原氧化鐵等實驗往往對環(huán)境有著一定程度的污染，這是很難解決的問題；而一些實驗如氫氣的爆炸等存在一定的危險，更是限制了一定情況下該實驗的執(zhí)行情況。

仿真實驗在一定程度上可以緩解這些情況帶來的危害。如在虛擬實驗室中完成的高錳酸鉀制氧氣的實驗中，學生可以親自體會先熄滅酒精燈帶來的后果，而不必擔心玻璃炸裂帶來的物品損耗和炸裂危險。在虛擬環(huán)境中，學生可以放心地去做一些有毒性、破壞性、綜合性和研究性的實驗，既可免除這類化學反應(yīng)帶來的環(huán)境危害，又可以避免失誤帶來的破壞性。更值得注意的是，它將平時只能紙上談兵的錯誤后果真實地呈現(xiàn)在學生面前，而這種經(jīng)驗會遷移到學生的實際生活實踐中，也增強了實驗教學的效果。

綜上所述，仿真實驗在教學中具有很多傳統(tǒng)實驗不可比擬的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)教學的基礎(chǔ)上，增進仿真實驗，是對實驗教學的改進，是對化學教學的推動。隨著仿真實驗計算的不斷向前發(fā)展，化學教學也將不斷改進、不斷提高。

10.3969 /j.issn.16 71-489X.2012.21.119