虛擬實驗在初中化學教學中的應用

【摘

要】隨著信息技術的發(fā)展，計算機輔助教學成了當前初中化學教學中的一種重要方式，但是由于電腦操作的復雜性影響了學生對于化學知識的掌握。因此，虛擬實驗在初中化學教學中的應用顯得尤為重要，這就需要教師將復雜的步驟簡單化，并使學生多次進行實踐操作掌握這一應用?！娟P鍵詞】初中化學；虛擬實驗；教學應用虛擬實驗利用了計算機強大的功能可以使實驗操作變得更靈活，且能高效完成。虛擬實驗技術不僅能夠提高化學課程實驗開展質量，還可以為學生帶來更直觀真實的實驗感受。因此，基于初中化學實驗教學，教師應在課堂上利用虛擬實驗將初中化學知識點轉化為實驗操作演示，這兩種教學模式相結合，使學生能夠輕松地掌握化學實驗知識，提升課堂教學效率。一、虛擬實驗中化學教學活動存在的問題在虛擬實驗教學過程中，如果僅依賴教師采用傳統(tǒng)方式進行教學活動，會出現以下兩個問題。第一個問題就是教師沒有合理地運用虛擬化學教學模式在不同教材或學科背景下對知識點進行教學，學生也難以根據教師所教授內容進行理解；第二個問題就是無法很好地適應當下學習方式的轉變，因此也無法實現更好的融合。當前很多初中化學教師會通過多媒體等多種形式進行教學活動，但是出于各種原因不能很好地調動學生學習的積極性和主動性。目前，我國初中階段的化學教學活動大多仍以傳統(tǒng)教學方式進行，由于其特殊性，使很多中學化學教師對虛擬化學教學模式缺乏足夠的認識，也沒有進行更新和創(chuàng)新。特別是部分教師認為，運用虛擬化學教學模式不需要對教學內容進行更新，因此，學生無須了解即可直接通過網絡和傳統(tǒng)教學方式進行教授，這無疑使初中化學與網絡、新媒體之間的聯系更加緊密，在一定程度上也使得化學元素周期表、元素符號等課程與課堂教學之間形成了相互聯系，難以實現有機融合，這也使得學生對虛擬化學的應用越來越缺乏興趣。除此之外，初中化學教師在進行虛擬化學教學模式時還存在一些誤區(qū)：一是部分教師認為虛擬化學教學模式并不復雜，也沒必要革新傳統(tǒng)教學方式；二是部分教師認為只要能夠利用虛擬實驗進行教學活動即可；三是部分教師認為虛擬實驗教學模式雖然可以幫助教師實現高效教學，但是仍然會受到傳統(tǒng)教學模式和新興教學模式存在的矛盾和沖突等因素共同影響。在學生日常生活中，其通常會通過一些網絡媒體平臺進行學習，但是由于使用形式比較單一，也存在一些弊端。在課堂教學中，雖然初中化學教師已經很好地將虛擬實驗運用到了教學實踐中，但是在教授不同學科背景知識時，由于新媒體的局限性導致學生對化學知識掌握不佳，很多初中生對虛擬實驗不夠熟悉。而且目前很多初中生通常只能夠通過傳統(tǒng)媒體進行學習，難以充分實現教學內容的融合。如果虛擬實驗無法充分融入初中化學課堂教學，那么就很難實現化學課內知識與課外知識的有機融合。當前，初中化學教師通常會通過多媒體進行知識講解或是展示相關教學視頻，但是往往由于教學內容所限等而無法實現較大程度上的融合。這就導致很多初中化學教師只注重多媒體平臺中所包含的知識或視頻內容，而忽視了對于化學課程中所蘊含的課程內容分析與思考活動，導致其無法將自己所教授知識真正地融入虛擬實驗中，無法開展教與學活動。二、基于虛擬實驗開展初中化學深度學習的策略（一）確定虛擬實驗學習目標，抓住課堂知識要點學習目標的制訂是教師授課過程的第一環(huán)節(jié)，是化學任務合理順利開展的重要起點。只有明確了科學合理、切實可行的學習目標，學生才能在課堂學習過程中不盲目，順著教師的課堂思路了解本節(jié)課的重點所在，再根據教師布置的課堂學習任務，進行后續(xù)的課堂學習。因此，確定虛擬實驗的初中化學學習目標至關重要。比如，在教授“空氣中氧氣含量的測定”內容時，教師可以根據學生對課堂內容的學習情況進行學習目標的制訂，再在課堂教學中引入教學背景，使導入內容更形象化。教師可以在此前利用多媒體技術進行虛擬化學實驗，使學生了解到實驗中應注重的細節(jié)，而后向學生展現學習目標，隨后再次講述出課前故事，如某一初中在進行“空氣中氧氣含量的測定”實驗過程中，因為失誤，紅磷的取量未達到要求，而導致實驗無功的結果，使學生在思索中明白實驗步驟正誤的重要性。教師引導學生關注本節(jié)課的知識點，激發(fā)其學習興趣，使學生能夠在生動形象的學習情境中獲得良好的學習體驗。當學生可以通過觀察虛擬實驗中的視頻資料完成實驗時，教師可以讓學生進行實踐，如給出實驗所需物品讓學生上臺進行實踐，隨后進行點評及時指出誤區(qū)，使之加深印象并將其記錄下來。而后教師可利用多媒體技術為學生提供在同一實驗過程中各種失誤所引發(fā)不同的實驗結果，使學生在觀看虛擬實驗視頻的思考中對實驗步驟的記憶更加深刻，從而完成這一導入環(huán)節(jié)的內容呈現。在此過程中，教師借用虛擬實驗教學使教學導入內容變得更精彩，激發(fā)學生化學學習的興趣，提高其化學運用能力。（二）利用虛擬試驗教學，掌握易錯知識點虛擬實驗教學模式是以學生為主體、以信息技術為指導而實施的一種科學教學模式。教師在傳授知識的同時，對學生在實驗過程中遇到的問題進行分析、總結。在學生提出問題后，教師可以通過信息技術細化問題并通過多媒體信息技術直觀的為學生展現出具體的實驗過程，而后引導學生自己獨立思考，解決自己實驗中遇到的問題。這不僅能夠使學生對學習情況有一個正確認識，而且能對化學發(fā)展過程進行跟蹤和觀察。在提出觀點和問題后會對學生是否掌握該知識或理論有一個全面準確的認識。教師對學生的知識掌握情況進行詳細分析后可以了解為什么要用化學虛擬試驗模式進行教學活動。這有利于培養(yǎng)學生探究問題與解決問題的能力，也有利于表達自己的想法，并將化學知識應用到實際生產生活中。比如，在進行課堂糾錯與更改的教學過程中，教師可以采用多樣化的化學教學模式，引導學生根據虛擬試驗對以往實驗中的易錯知識點進行分析，進而提高學生的學習積極性，更好地掌握所學知識。比如，學生可以以合作與競爭的方式進行一場實況的“化學競賽”，再根據虛擬試驗中的視頻素材對實驗的步驟、方法、易錯的方程式進行二次分析，然后教師把不同的易錯類型題寫在紙條上用抽紙條的方式進行提問，學生需要充分理解易錯題型才能進行解答。在這一活動中，教師與學生分別扮演裁判與參賽成員，教師將不同學習情況的學生進行分組，確保每組都有“領頭羊”。隨后對提出本節(jié)課的知識點的問題，由“領頭羊”帶領大家進行學習，最終讓各組的組長對其他組進行考驗，針對不同知識點進行問答。組長由教師進行抽查，累計得分評判名次。這樣便極大地激發(fā)每一位學生對化學問題的探索興趣，在多次對虛擬試驗視頻分析中學生便可以十分沉穩(wěn)地解答出教師所提問題，形象地加深了每一位學生對該節(jié)課程知識點的理解。由此，進行虛擬實驗進行課堂活動不僅有利于激發(fā)學生進行深度的化學學習，更能使學生對知識點進行穩(wěn)固的理解和留下深刻的印象。（三）利用虛擬實驗教學，創(chuàng)設化學學習環(huán)境對于化學教師而言，要想有效利用虛擬試驗教學提高初中化學課堂教學效率，就需要重視信息技術與化學學科的融會貫通，還要積極創(chuàng)新化學教學方法，不斷提升化學科學文化素養(yǎng)，讓科技信息技術與化學學科的融合真正起到促進作用。一方面，可以借助化學實驗設備、實驗室等完成不同知識點的學習和測試。例如可以在實驗室中設置一些有關實驗課程內容的實驗設備和實驗過程中所使用到的化學實驗器材等。另一方面可以借助網絡對化學知識進行更加深入的解讀。例如，在日常生活與社會實踐過程中，可以用虛擬實驗的方式呈現學生實驗現象以及實際實驗過程，通過這種方式培養(yǎng)初中生將基礎知識與技能轉化為創(chuàng)新能力的意識。學生可以通過電腦掌握到眾多實驗操作工具，這不僅能夠提高學生對于各類實驗操作技能，還能夠讓初中生進一步深化以及拓展各種實驗操作。如初中生在對某一問題展開研究時，首先要確定所研究的原理以及實驗現象，并且結合不同的實驗手段以及實驗現象展現出實驗結果。然后，在對實驗現象進行講解時，可以運用直觀視頻或動畫形式對實驗現象與結果進一步展示。例如可以利用PPT呈現“氫氧化鈉溶液的pH值”“鹽酸溶液pH值”等實驗現象，這樣就可以讓學生直觀地了解到酸性溶液pH值較低，堿性溶液pH值較高兩種情況之間的相互關系；還可以通過動畫形式為學生展現鹽酸溶液中鹽與堿存在著某種化學反應活性較高等原理時所引發(fā)的化學反應過程。同時，為了能夠讓學生更好地理解這些實驗現象與性質，可以將信息技術進行融合運用。例如在考察鹽酸溶液時，根據其酸性性質可以采用電腦圖形界面對氯化氫含量進行展示和演示等。（四）根據虛擬實驗教學，發(fā)揮小組合作優(yōu)勢在初中化學知識的學習中，由于教材內容的書面化，使學生難以結合自己實際的生活情況進行深入的學習。教師在教學過程中不僅要將教材的知識內容進行詳細講解，更需要在學生理解掌握教材內容的基礎上，結合生活內容對學生進行授課，并將學生分成小組進行問題探討。學生可以通過小組討論掌握知識點，將化學知識應用于實際生活，實現教學由課內到課外的發(fā)展。比如，教師在教授“水在直流電的作用下分解”時，可以利用信息技術將生活中常見且運用到“水在直流電的作用下分解”的事件進行展示，使學生了解在學習本節(jié)課后可以在生活中進行哪方面的應用，并利用虛擬試驗的教學模式講解這節(jié)課所講述的內容在日常生活中所發(fā)揮的作用。例如，教師可以在課堂上進行一次臨時的“化學知識答題競賽”，而后將學生分成多個小組，再將不同學習情況的學生進行分散確保每組都有組長。而后便由該組組長帶領大家進行對本節(jié)課的知識進行回顧，而后與實際生活相結合擬定出本組在思考后與實際生活相結合的題目，由組長對非本組組員進行問答，使非本組成員利用自己的知識來對本組所出的題目進行