沈文晶

【摘 要】培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，是高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，因此，任課教師應(yīng)提高認(rèn)識，將其融入到相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中。實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的重要知識點(diǎn)，教師應(yīng)注重在實(shí)驗(yàn)中滲透學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識培養(yǎng)工作，尤其應(yīng)與時俱進(jìn)，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，巧妙運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量與效率。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);虛擬實(shí)驗(yàn);科學(xué)探究;創(chuàng)新意識

虛擬實(shí)驗(yàn)是信息技術(shù)發(fā)展而來的產(chǎn)物，指借助多媒體、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等技術(shù)，在計算機(jī)上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的軟硬件操作環(huán)境。實(shí)踐表明，將虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到高中化學(xué)教學(xué)，可很好的激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，因此，教師應(yīng)充分認(rèn)識到虛擬實(shí)驗(yàn)的重要性，積極采取措施，不斷提高虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)意識與水平。

一、高中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)分析

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)突出，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，趣味性強(qiáng)。多數(shù)學(xué)生對信息技術(shù)充滿興趣，而虛擬實(shí)驗(yàn)基于信息技術(shù)。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)平臺便可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，猶如“打游戲”能很好的激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。其次，操作方便。虛擬實(shí)驗(yàn)只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模檬髽?biāo)拖動實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)藥劑，便可完成實(shí)驗(yàn)裝置的連接，實(shí)驗(yàn)操作方便。另外，可有效避免實(shí)驗(yàn)不當(dāng)引發(fā)危險，安全性高。最后，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺由專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開發(fā)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，易于觀察，可大大提高實(shí)驗(yàn)效率。

二、高中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用原則

借助虛擬實(shí)驗(yàn)，可靈活組裝各種實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新。但為獲得良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，教師應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意把握以下原則：

1.適可而止原則

高中化學(xué)教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)主要用于輔助教學(xué)，仍不能完全替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，因此，教師應(yīng)正確處理虛擬實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，靈活應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)開展教學(xué)，但不能對虛擬實(shí)驗(yàn)過分依賴，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，適可而止。

2.合理規(guī)劃原則

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，為獲得預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識的提升，教師應(yīng)進(jìn)行合理規(guī)劃。一方面，明確虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。開展虛擬實(shí)驗(yàn)時，要求學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)原理，靈活運(yùn)用所學(xué)敢于探究與創(chuàng)新，鞏固學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)施的同時，不斷提升科學(xué)探究、創(chuàng)新能力。另一方面，合理安排虛擬實(shí)驗(yàn)時間。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂時間寶貴，教師應(yīng)從整體上對虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行把握，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排合理的時間，提高虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

3.注重總結(jié)原則

虛擬實(shí)驗(yàn)是一種新的實(shí)驗(yàn)方式，教師運(yùn)用中難免遇到一些問題，因此，為更好的發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，使其更好的為高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，教師應(yīng)做好虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用總結(jié)，反思虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足，積極采取有效措施進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，不斷提高虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用水平。

三、高中化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略

為更好的應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，教師應(yīng)立足以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，做好虛擬實(shí)驗(yàn)理論學(xué)習(xí)，不斷尋找與總結(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用策略。

1.認(rèn)真學(xué)習(xí)虛擬實(shí)驗(yàn)知識

虛擬實(shí)驗(yàn)涉及的專業(yè)知識較多，對教師的要求較高，不僅要掌握高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更要能夠熟練操作虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，因此，為提升學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識做好鋪墊，教師應(yīng)認(rèn)真落實(shí)以下內(nèi)容：一方面，向相關(guān)的技術(shù)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)虛擬實(shí)驗(yàn)操作理論，明確虛擬實(shí)驗(yàn)平臺功能以及相關(guān)工具的操作方法（如圖1所示，虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺）。

另一方面，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，先嘗試著進(jìn)行操作，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以更好的向?qū)W生傳授虛擬實(shí)驗(yàn)操作方法、操作技巧，避免學(xué)生走彎路，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。另外，為提升虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，教師應(yīng)抱著持續(xù)學(xué)習(xí)意識，積極參與聽課以及教學(xué)研討活動，注重向經(jīng)驗(yàn)豐富的教師學(xué)習(xí)、請教，借鑒他人成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一套適合自己的方法。

2.做好虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用演練

為使學(xué)生更好的應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺做相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，更好培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，教師應(yīng)采取措施，提高學(xué)生的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺操作能力。一方面，教學(xué)實(shí)踐中，注重虛擬實(shí)驗(yàn)平臺知識講解，使學(xué)生不僅認(rèn)識，更要掌握虛擬實(shí)驗(yàn)平臺操作理論。另一方面，結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)，鼓勵學(xué)生嘗試著應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)問題及時詢問教師，使學(xué)生盡快掌握虛擬平臺操作方法，以及操作時的注意事項。

例如：鋁熱反應(yīng)是高中化學(xué)重要的化學(xué)反應(yīng)之一，化學(xué)反應(yīng)方程式為：

因?qū)嶒?yàn)為放熱反應(yīng)，具有一定的危險性。教學(xué)實(shí)踐中，教師可以“鋁熱反應(yīng)”為例，要求學(xué)生在虛擬平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在降低危險性的同時，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟，更深刻的記憶與掌握鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2所示）。

學(xué)生通過在虛擬平臺上做“鋁熱反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，意識到實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意以下問題：其一，為方便熔融物下落，應(yīng)將紙漏斗打濕，而且還應(yīng)剪孔。其二，反應(yīng)生成的熔融物溫度較高，為防止蒸發(fā)皿炸裂，應(yīng)在蒸發(fā)皿盛沙子。另外，教師應(yīng)注重鼓勵學(xué)生做好虛擬實(shí)驗(yàn)平臺操作總結(jié)，即，給學(xué)生留下一定的討論、思考時間，既要反思虛擬平臺應(yīng)用中的不足，又要根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果，反思實(shí)驗(yàn)過程，加深對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。

3.注重鼓勵學(xué)生科學(xué)探究

高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)充分把握高中生心理，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。一方面，運(yùn)用分組比賽教學(xué)法。教師可要求學(xué)生做好高中化學(xué)課前預(yù)習(xí)，結(jié)合高中生爭強(qiáng)好勝、不服輸?shù)男睦?，采用分組比賽方式開展教學(xué)，要求學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行探究。

例如，在講解“鈉、鎂及其化合物”內(nèi)容時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)探究鈉、鎂以及化合物的物質(zhì)性質(zhì)，看哪個小組探究的全面有深度，教師可通過方法小獎品的方式，給予獎勵，以不斷提高學(xué)生的探究熱情（如圖3探究鈉性質(zhì)的虛擬實(shí)驗(yàn)界面）。

另一方面，給予學(xué)生探究過程的引導(dǎo)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)探究中，部分學(xué)生會遇到一些問題，為避免挫傷學(xué)生探究積極性，教師應(yīng)注重走到學(xué)生身邊，了解學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)情況，在難點(diǎn)之處給予點(diǎn)撥，使學(xué)生“柳暗花明”，樹立良好的虛擬實(shí)驗(yàn)自信，更加主動、積極的投入到實(shí)驗(yàn)探究活動中。

4.積極提高學(xué)生的創(chuàng)新意識

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，僅僅掌握教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是不夠的。為更好的提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皩?shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識，教師還應(yīng)立足高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將提高學(xué)生的創(chuàng)新意識作為重要內(nèi)容加以落實(shí)，更好的滿足當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。一方面，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)為學(xué)生講解創(chuàng)新的重要性，尤其利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺開展教學(xué)時，教師可提出相關(guān)問題要求學(xué)生進(jìn)行思考、解答，如為了更好的獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該怎樣更換實(shí)驗(yàn)器材，并要求學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)效果。另一方面，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)積累優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)試題，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生布置新穎的實(shí)驗(yàn)試題，要求學(xué)生積極思考、靈活運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺不斷的進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練，使學(xué)生盡可能多的尋找實(shí)驗(yàn)方案，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的不斷提升。

例如：在講解原電池原理知識點(diǎn)后，為加深學(xué)生對原電池原理的理解，熟練掌握兩極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，教師要求學(xué)生根據(jù)教材內(nèi)容，應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺做相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示：

開始實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)了以下現(xiàn)象：電流比較微弱，而且電池放電效率太低，鋅極板有大量氣泡出現(xiàn)，影響觀察效果。針對實(shí)驗(yàn)中存在的不良問題，教師鼓勵學(xué)生聯(lián)想所學(xué)，借助虛擬實(shí)驗(yàn)平臺對原電池進(jìn)行改進(jìn)，最終改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)如圖5所示。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)克服了鋅極板有大量氣泡的現(xiàn)象，而且鹽橋能很好的說明內(nèi)電路中離子的遷移，加深學(xué)生對原電池原理理解的同時，進(jìn)一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

虛擬實(shí)驗(yàn)是一種新的實(shí)驗(yàn)形式，在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用取得良好效果。教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)充分認(rèn)識到虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，做好虛擬實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究，不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，為促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升奠定基礎(chǔ)。本文通過研究得出的結(jié)論有：

1.為更好的利用虛擬實(shí)驗(yàn)開展高中化學(xué)教學(xué)工作，教師不僅要加強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)理論學(xué)習(xí)，更要總結(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，明確虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用原則。

2.教學(xué)實(shí)踐中，教師還應(yīng)花費(fèi)大量精力，積極尋找與應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，既要注重反思與優(yōu)化教學(xué)中的不足，又要通過理論學(xué)習(xí)，向經(jīng)驗(yàn)豐富的教師請教，提高虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張晶.在科學(xué)探究和創(chuàng)新意識視角下化學(xué)遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D].哈爾濱師范大學(xué)，2018

[2]林瞻，王念泵.基于科學(xué)探究素養(yǎng)的高中化學(xué)探究性案例設(shè)計[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2018（05）：114-116

[3]崔亞男.基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計——以“鋁的重要化合物”為例[J].教育現(xiàn)代化，2017.4（40）：290-292

[4]楊蕾.基于虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[D].哈爾濱師范大學(xué)，2017

[5]陳愛香.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的研究[D].河南大學(xué)，2014

[6]甕秀秀.基于培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的元素化合物教學(xué)策略研究[D].四川師范大學(xué)，2018

[7]楊蕾.基于虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)[D].哈爾濱師范大學(xué)，2017

[8]王二利.新課標(biāo)下高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的有效教學(xué)策略研究[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2013