實(shí)驗教學(xué)是化學(xué)教學(xué)中的重要環(huán)節,化學(xué)實(shí)驗是培養學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力的重要方式,有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和強烈的求知欲。但是因為一些實(shí)驗具有一定的危險性或者較麻煩,教師可能不會(huì )讓學(xué)生們自己去操作,借助虛擬仿真實(shí)驗,可以有效的解決一些傳統實(shí)驗教學(xué)中的問(wèn)題,學(xué)生更易獲得要習得的知識,提高學(xué)習效率。
化學(xué)中的實(shí)驗有危險操作實(shí)驗、器材/藥品損耗試驗、周期長(cháng)的實(shí)驗、微觀(guān)實(shí)驗等類(lèi)型,貫穿整個(gè)化學(xué)教學(xué)過(guò)程,理論脫離了實(shí)際會(huì )導致淺顯的知識變得深奧,因此實(shí)驗在教學(xué)中占有重要地位。
危險操作實(shí)驗
《粉塵爆炸實(shí)驗》
干燥的粉塵遇明火會(huì )燃燒,在有限的空間內劇烈燃燒會(huì )發(fā)生爆炸。氣密性不好、氧氣耗盡等都會(huì )影響實(shí)驗成功與否,同時(shí)該實(shí)驗操作起來(lái)危險性較高,實(shí)驗操作要保障學(xué)生的安全問(wèn)題。
《硫分別在空氣和氧氣里燃燒》
硫燃燒生成有刺激性氣味的有毒氣體二氧化硫,易被濕潤的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸,對眼及呼吸道粘膜有強烈的刺激作用,大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息,對師生身體健康有嚴重影響。
《濃硫酸的腐蝕性與稀釋》
稀釋濃硫酸時(shí)應將將濃硫酸沿著(zhù)燒杯內壁慢慢注入水中,并不斷攪拌,假如學(xué)生將水倒入濃硫酸中可能會(huì )導致液體飛濺灼傷皮膚。
器材/藥品損耗實(shí)驗
《加熱高錳酸鉀制取氧氣》
該實(shí)驗中需要注意的事項比較多,如試管口是否向下傾斜、試管口是否塞入棉花球、是否預熱試管、是否先移除導管再移除酒精燈等等,其中假如學(xué)生沒(méi)有先移除導管再移除酒精燈,會(huì )導致水槽中的水倒吸損壞實(shí)驗儀器。
《一氧化碳還原氧化鐵》
在實(shí)驗時(shí),如果沒(méi)有先通入一氧化碳氣體排盡玻璃管的空氣,加熱時(shí)玻璃管內的一氧化碳與空氣的混合氣體發(fā)生爆炸,損壞實(shí)驗儀器,還可能因儀器炸裂而導致學(xué)生受傷。
周期長(cháng)的實(shí)驗
《鐵釘銹蝕條件的探究》
實(shí)驗大概需要一周的觀(guān)察時(shí)間,無(wú)法在課堂上直觀(guān)展示變化過(guò)程,不方便學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗現象,使實(shí)驗教學(xué)環(huán)節不連貫,不利于課堂教學(xué)。
微觀(guān)實(shí)驗
《分子運動(dòng)現象的實(shí)驗》
該實(shí)驗中,使用濃氨水量比較大,且氨分子的擴散過(guò)程不明顯,不便于學(xué)生觀(guān)察。開(kāi)放環(huán)境下,氨氣逸散到教室內,也會(huì )影響師生健康。
《二氧化碳的性質(zhì)》
將裝滿(mǎn)二氧化碳氣體的集氣瓶沿著(zhù)杯壁慢慢地倒入,觀(guān)察蠟燭是如何熄滅的,因二氧化碳無(wú)色無(wú)味,學(xué)生只能看到蠟燭的熄滅猜測原理;同時(shí)二氧化碳與水的反應,學(xué)生也不能直接的觀(guān)察出現象。
虛擬仿真實(shí)驗
虛擬仿真實(shí)驗可以有效的解決以上實(shí)驗問(wèn)題。虛擬的實(shí)驗器材可以避免真實(shí)實(shí)驗操作所帶來(lái)的各種危險,提供一個(gè)安全的實(shí)踐空間,加深學(xué)生對實(shí)驗安全規范的認識,降低實(shí)驗事故發(fā)生概率。
常規實(shí)驗中不可避免地消耗藥品或者實(shí)驗儀器,同時(shí)實(shí)驗產(chǎn)生的氣體等危害物質(zhì)污染環(huán)境,虛擬仿真不僅節約了實(shí)驗藥品而且環(huán)保,綠色零污染,有利于樹(shù)立學(xué)生的綠色環(huán)保理念。
化學(xué)實(shí)驗中一些耗時(shí)較長(cháng)、不宜觀(guān)察的實(shí)驗,在課堂上是很難呈現的,運用虛擬仿真技術(shù)可以動(dòng)態(tài)化的展示分子結構,宏觀(guān)與微觀(guān)現象有效結合,將概念性的知識形象化展示。
虛擬仿真技術(shù)可以有效突破各種限制,為教學(xué)提供便利,節約真實(shí)實(shí)驗的簡(jiǎn)單操作時(shí)間,提高實(shí)驗教學(xué)效率。在虛擬仿真實(shí)驗中,學(xué)生可以自由的操作與設計實(shí)驗,有效培養學(xué)生的操作、分析、設計能力和創(chuàng )新意識,更容易獲得相關(guān)的知識內容?;瘜W(xué)老師不敢讓做的實(shí)驗,虛擬仿真實(shí)驗統統可以實(shí)現。