楊海青 劉世貴

摘 要：大數(shù)據(jù)時代，信息技術發(fā)展迅猛，網(wǎng)絡全面覆蓋到人們日常生活中，給人們的生活、工作以及學習提供諸多便利。這充分體現(xiàn)出信息技術對教育教學的重要性，也說明了為何要借助虛擬仿真實驗來輔助高中化學教學。高中化學課程包含諸多抽象的理論知識，離不開大量的實驗教學，這些化學實驗普遍需要用到很多的儀器設施，對于初學者來說具有一定的操作風險，因此將虛擬仿真實驗與高中化學相結合，能夠保障學生的人身安全，節(jié)省器材消耗，提高實驗成功率，提升教學效果。

關鍵詞：虛擬仿真實驗;高中化學;實驗教學;應用策略

中圖分類號：G63 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2022）09-0189-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.09.087

伴隨著信息技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐漸滲透到課堂教學中，并彰顯出顯著的應用價值。在這一背景下，結合信息技術積極開展虛擬仿真實驗教學，優(yōu)化實驗教學模式，已經(jīng)成為研究和關注的重點。隨著實驗教學重要性的不斷凸顯，廣大教育者相繼提高了對高中化學實驗教學的重視程度。虛擬仿真實驗能夠給學生帶來真實體驗，調動視覺、聽覺、觸覺等多種感官，營造一個生動逼真的實驗環(huán)境，從而在虛擬的實驗中達到既定的教學目標。虛擬仿真實驗對實驗教學內容進行了豐富和拓展，促使高中化學實驗學習的廣度和深度得到相應的延伸[1]。

一、高中化學課堂中虛擬仿真實驗教學現(xiàn)狀分析

（一）“內容”和“骨架”分離

將高中化學教學與虛擬仿真實驗相結合，若想取得理想教育成效，還需要有專業(yè)素養(yǎng)的教師作為支撐，現(xiàn)階段，有很多公司都能提供虛擬仿真技術，而進行虛擬仿真實驗教學的實施者，只有具備極強專業(yè)素養(yǎng)的教師才行。面對這一要求，高中化學教師要提升自身的教學能力、專業(yè)素養(yǎng)，設計目的明確、簡單易懂、知識點豐富的虛擬仿真實驗內容，之后將其專門交給軟件公司來開發(fā)，進而保障虛擬仿真實驗的順利開展。然而，受資金欠缺等因素所影響，一些公司缺少相應的技術支持，難以實現(xiàn)“內容”所需的虛擬體系[2]。雖然專業(yè)軟件公司有技術優(yōu)勢，但缺少對學科知識的了解，導致開發(fā)過程中存在諸多問題，這與現(xiàn)行的化學實驗教學大綱存在顯著的差異，致使化學實驗教學效果大打折扣。

（二）學校方面

將高中化學教學與虛擬仿真實驗相結合的關鍵，是教師來引導學生對實驗原理與結論進行深入研究，進一步發(fā)展學生個性，引導其進行實驗創(chuàng)新，并在開展虛擬仿真實驗的過程中，驗證結果是否匹配設想。要想實現(xiàn)這一目標，學校和教師就要加大投入力度，積極開展實驗探究課，對軟件做好安裝與檢查工作。然而現(xiàn)實中，學校只能提供有限的儀器，很難給全體學生都提供創(chuàng)新的機會，這種情況不利于在高中化學教學中實現(xiàn)對虛擬仿真實驗教學的推廣與應用。

（三）學生方面

以往的高中化學實驗教學更加側重依賴教師的演示實驗，講授相關實驗原理，這種教學模式下，學生難以形成良好的學習體驗，普遍認為教學內容是枯燥乏味的，缺少實際操作的機會，更遑論大膽猜想與驗證。雖然虛擬仿真實驗教學模式的應用，能夠在各環(huán)節(jié)給學生提供更多體驗、參與的機會，但是由于諸多因素的影響，如教師自身的課程設計能力，學生借助仿真實驗進行猜想驗證的體驗與參與機會并不多。

（四）開放共享不足

調查發(fā)現(xiàn)，在借助虛擬仿真實驗開展化學實驗教學時，必須要具備健全的教學平臺共享機制、管理制度等作為外部保障。但是虛擬仿真實驗在開展過程中依然存在共享機制不夠健全、平臺管理制度不夠完善、知識產(chǎn)權歸屬不夠明晰等現(xiàn)象。在這種情況下，高中化學實驗教學中的一些虛擬仿真實驗只能在校內共享，難以在較大范圍內實現(xiàn)共享。這主要是因為虛擬仿真實驗在開展的時候，必須依托網(wǎng)絡的公共教學平臺，對優(yōu)質實驗資源進行共享、利用，并建立與其相關的機制。但目前尚未做到這一點。

二、虛擬仿真實驗在高中化學課堂教學中的具體應用

（一）化學實驗的分類與整合

化學實驗的種類不一，想要提高虛擬仿真實驗的應用效果，使其更具針對性，教師就要注重展開合理的分類、整合，讓各類化學實驗都能與虛擬仿真實驗建立聯(lián)系，從而提高其應用效率。就高中階段的化學學習而言，根據(jù)不同的實驗主題，可以劃分成由教師進行演示的實驗和由學生進行演示的實驗;而結合化學實驗結果予以定性，則可劃分成化學定性實驗、化學定量實驗等。因此，想要更好地將虛擬仿真實驗應用于高中化學教學中，教師還要聯(lián)系眼下化學教學領域中使用廣泛的實驗資源、化學教材、信息技術、學生認知水平等，對高中化學實驗進行以下類型的劃分：（1）基礎類實驗，包括基礎的實驗操作、化學藥品、安全措施等;（2）表征類實驗，包括結構表征、性質實驗、制備實驗以及數(shù)據(jù)處理;（3）創(chuàng)新類實驗，包括自制教具、探究實驗等;（4）綜合類實驗，包括科技實驗、生活實驗、工藝實驗。這種分類方法，既可以做到重復使用，還可以避免資源的浪費，從而促進化學教學效率的提升。

（二）智能化操作

實現(xiàn)教育手段現(xiàn)代化，并對其進行推廣和創(chuàng)新，是開展虛擬仿真實驗的硬件基礎，也是提升學生課堂參與程度的關鍵。因此，高中化學教師應依據(jù)學生的參與程度，對智能化的操作方式進行劃分。

1.虛擬仿真實驗室智能操作。主要是指在特定的實驗室內，依據(jù)現(xiàn)代信息技術作為工具和手段，將其置于特定的化學實驗中開展仿真實驗?；瘜W試劑、反應、結果都可以借助特定的虛擬軟件，“真實”地呈現(xiàn)出來，使學生在生動形象的化學實驗場景中，深刻理解實驗過程中的相關知識，如量變知識、質變知識。另外，在具體的實驗教學中，教師還應緊緊圍繞學生的實際情況，結合實驗自動生成化學方程式，并在其中將化學實驗過程中所需要的藥品的性質、特點等全面地展示出來。

2.在“真實”情境中，指導學生親自參與虛擬仿真實驗。教師要指導學生在真實的情境中，遵循科學的實驗流程，借助虛擬場景中的藥品、儀器等開展虛擬實驗，在保證安全的前提下參與實驗實踐。這種模式可以使學生在虛擬的情境中，借助虛擬的實驗器材展開各種化學實驗活動。

現(xiàn)如今，很多發(fā)達地區(qū)內的學校，都已將“DIS數(shù)字化實驗系統(tǒng)”、虛擬仿真實驗室等與化學實驗教學之間進行了深入融合。相關的科研單位應加大研發(fā)工作，大力發(fā)展虛擬“實驗室”，使學生在虛擬的實驗情境中，高效完成化學實驗。同時，虛擬的實驗教學情境，也能更加智能、便捷、可重復。

（三）實驗視頻仿真操作

將虛擬仿真實驗教學與高中化學教學相結合，教師還可以在備課階段將虛擬實驗教學的視頻錄制下來，然后將其上傳到班級教學平臺上，包括班級微信群、QQ等，指導學生在課下自行選擇時間進行在線學習。首先，在課堂上給學生播放實驗視頻。教師在開展虛擬實驗教學時，可靈活借助多媒體的方式，給學生播放相關的教學視頻。這種教學視頻可以是教師自身錄制的實驗視頻，也可以是從資源庫中下載的優(yōu)質實驗視頻資源，通過多種網(wǎng)絡平臺的應用，對虛擬的化學實驗視頻進行直播、重復點播。視頻直播可指導學生進行課前預習，重復點播則可指導學生進行自主學習。其次，高中化學教師還可以制作3D或5D虛擬實驗視頻，并將其播放出來，不斷增強和強化學生的實驗體驗感，使學生在觀看過程中得到猶如自己實際操作的真實感。在此過程中，學生通過“真實”的感官體驗，能夠促進實踐意識的提升。學生在視頻觀看過程中，要積極展開“操作”，可以是對于實驗流程的模擬演練，也可以是實驗藥品的勾兌。

（四）注重教師素質的提高

雖然將高中化學教學與虛擬仿真實驗相結合，有利于保障實驗的安全性，節(jié)約實驗器材消耗，提高實驗學習效率，但是依然不能忽視教師在實踐教學中的重要地位。教師的教學水平直接影響最終的教學效果，學生在了解并接觸虛擬仿真實驗時，離不開教師的逐步引導與講授。由此可見，虛擬仿真實驗能否在高中化學教學中得到有效應用，最關鍵的一點就是教師是否具備相應的素質。首先，學校要重視加強信息技術教師和化學教師間的聯(lián)系，給化學教師創(chuàng)造更多開展虛擬仿真實驗教學的機會，不斷加教師資質培訓，促進其專業(yè)素質的提升。其次，高中化學教師應有意識地整合網(wǎng)絡資源，促進自身專業(yè)素質的提高，以便更好地開展對虛擬仿真實驗教學的創(chuàng)新及其特色模式的構建，并在此基礎上充分發(fā)揮虛擬仿真實驗教學的積極作用，實現(xiàn)高中化學教學水平的進一步提升。

綜上所述，對于高中化學教學而言，虛擬仿真實驗教學模式的應用具有重要意義，對達成高中化學實驗的程序化教學有著積極影響，同時虛擬仿真實驗教學能夠避免出現(xiàn)其他意外結果?；诖耍瑥V大教師應提高對高中化學實驗教學的重視程度，通過虛擬仿真實驗教學模式的有效應用，來促進高中化學課程質量的提升，給學生提供更多實踐機會，使其得到良好的學習體驗，從而更加喜愛高中化學這門課程，以此促進學習質量與效率的不斷提升。

參考文獻：

[1] 葉興琳，崔桃，喻國貞，等.基于線上線下和虛擬仿真實驗技術的有機化學實驗教學改革[J].廣東化工，2021（2）：174.

[2] 譚惠靈，郭慶，韓景倜.虛擬仿真實驗教學建設的認識論思考[J].中國多媒體與網(wǎng)絡教學學報（上旬刊），2020（12）：17.