为有源头活水来——仿真实验在化学教学中的实践

为有源头活水来——仿真实验在化学教学中的实践
摘要：实验教学是化学教学的一个重要环节，它对培养化学学习的兴趣起着重要作用。

但是我在实验教学中也存在一些困惑：有些实验操作对于学生第一次作很困难，有的实验药品具有安全隐患等问题，通过尝试，我在实验教学的基础上引入了仿真实验。

仿真实验对在教室中无法演示的有毒实验和危险实验的展示、学生分组实验中容易出现的违规操作的演示、课后复习或总复习的快速回顾、实验时间长的实验变“快速实验”等有显著效果。

关键字：化学；仿真实验；实验
九年级化学作为学生化学学习的入门教学，其学习难度并不高，但是如何培养学生长期、持久化学学习兴趣是化学教学的一门艺术，值得所有化学教师思考与探索。

化学是一门以实验为基础的科学，需要化学教师在教学中结合教学内容并联系生活实际努力创设实验情景，既可以激发学生化学学习兴趣也可以使化学学习更为轻松、愉悦，对化学原理、方法的感悟更为真切，对化学思维能力训练以致化学素养的培养有着重要作用！
一、背景与困惑
初中化学教材上出现的实验大约有80个，如果我们能将这些实验全部都在教学中进行，再将一些课本上提到的实验也进行演示，那么对于学生学习兴趣的提升是有很大好处的。

但是在实验教学中也会存在一些问题，比如有些实验操作存在困难，有些实验药品具有安全隐患等问题，所以我就在实验教学的基础上还引入了仿真实验。

二、思考与尝试
仿真实验是不需要普通意义上的实验器材，而是利用FLASH技术开发的最富真实感的实验，可直接在电脑上在线模拟操作，老师和学生都可以操作。

在中教材上的实验，条件允许的情况下，我都安排分组实验；条件不允许，为了现象的直观性，我就安排演示实验，既不能做分组实验也不能做演示实验的，我不愿意用讲解的形式告知学生实验现象和实验结论。

在以前的教学中，我经常用实验动画教学的形式模拟实验，或者借助别人的视频实验来讲解，学生能清晰的看清楚实验的过程。

但是这样也存在一些问题，动画或视频都是按照原先设定的实验步骤和实验结论进行，学生也只能按照教师原先的设定来看到实验现象和得出实验结论。

这样的教学在一定程度上束缚了学生，在有些实验上学生提出异议，我们也只能在理论的基础上进行讲解，而不能进行实验验证。

去年我校引入了仿真实验，解决了视频教学和动画教学中存在的问题，下面就我在教学中的一些应用进行分享。

三、变革与创新
（一）有毒实验和危险实验教室里无法演示。

有毒实验在初中阶段主要是涉及一氧化碳相关的实验。

教材第六单元课题3
中CO的燃烧和CO还原CuO的实验，教材中没有要求进行实验也没有实验装置，因为CO有毒，不大可能安排演示实验更不可能进行分组实验。

仿真实验的引入就解决了这一难题，学生可以仿造第六单元课题1木炭还原氧化铜的实验先进行设计实验，设计中可能存在争议，实验前是先通CO还是先加热，实验结束后是否停止加热后就立即停止通CO。

在以前的教学中只能给学生进行分析，然后得出结论：实验前应先通CO再加热，实验后应停止加热后还要再通一段时间的CO 直到冷却。

但是在仿真实验中就可以依照学生提出的实验顺序进行实验，看到实验开始时先加热再通CO中间的双通管就会炸裂，而先通CO再加热实验照常进行，所以学生很清楚的知道，应先通CO再加热。

当实验结束后，先停止通入CO再停止加热，学生就会发现过了一会儿产生的红色物质又变成来了黑色。

至于原因，这个时候分析解释起来就很容易了，学生理解起来也容易了。

而在下学期的时候碰到炼铁的原理的实验，一氧化碳还原赤铁矿时，学生再进行实验设计时就能够手到擒来了。

危险实验主要是和浓硫酸有关的实验。

每个浓硫酸的实验都可以安排演示实验，学生也能够清晰的观察到实验现象。

就是稀释浓硫酸时，水和浓硫酸的先后顺序学生容易混淆。

学生设计两种稀释方案，然后用仿真实验进行实验，通过两种方案的现象对比，得出正确操作，那么学生对于浓硫酸加入水中稀释的现象就会印象深刻了，这个时候在进行演示实验。

（二）学生分组实验中容易出现的违规操作，会带来不良的后果，不能演示。

教材中的第一个分组实验是用高锰酸钾加热制取氧气，并用排水法收集两集气瓶氧气，还要用木炭和铁丝检验氧气的化学性质。

由于是首个分组实验，实验中又有很多注意事项，我总是需要逐一给进行讲解，但是学生每次都还是要出现这样或者那样的问题。

有了仿真实验后，在学生分组实验之前将实验进行演示，先在试管口不放棉花，学生能够看到水槽中水变成紫红色；然后让试管口向上倾斜，发现试管口产生的冷凝水会回流回试管，然后发现试管炸裂；收集好两集气瓶氧气后，熄灭酒精灯，将导管继续放在水槽中，学生能够看到水槽中的水会倒流回试管，然后试管炸裂。

收集氧气后，制得的两瓶氧气中都不留水，在做铁丝燃烧实验时，发现瓶底没有留水集气瓶炸裂。

通过对违规操作的演示，学生容易清晰的记忆并将之带到分组实验中。

我明显的感觉到今年的实验室制氧气的实验学生跟往年的不同。

学生基本没有出现手忙脚乱的情况；没有出现一例忘记塞棉花而导致水槽中的水变红的情况；没有出现一例发生装置中将试管口向上放置而导致冷凝水倒流回试管底部使试管炸裂的情况；没有出现一例在做铁丝燃烧实验时集气瓶底没有装水的情况；更加没有出现一例在用排水法收集时把取出导管和熄灭酒精灯顺序出现混乱而导致试管炸裂的情况……
（三）课后复习或总复习时，对实验进行快速的回顾。

课后的复习时，有的实验过后学生感觉比较模糊或者细节记不清楚，在课
后又不可能再重新实验帮助学生回顾，往常我常常将实验装置用图形的形式展示出来，这样也可以帮助学生进行简单的回顾，但是稍显单调和枯燥。

如果直接使用仿真实验，那么它能将每个细节都能快速的回顾，让学生能够再次回到实验的每个环节，速度快，也清晰。

比如二氧化碳的性质实验，步骤很多，上课做演示实验时速度也很快，而且有较多的对照实验在其中，课堂上的演示实验过后很多学生大致的现象能记清楚，但是细节就遗忘很多。

如二氧化碳与水的反应和碳酸不稳定的实验时，很多学生即使在看了演示实验过后实验现象记忆也不是很清楚。

所以如果这个时候再用仿真实验，大约用时1分钟，速度很快，但是也重复了之前的实验，让学生反复，理解记忆的效果也很好。

在总复习时，就更加凸显了仿真实验的重要性。

因为学习内容的时间间隔很长，有的已经过了将近一年，所以学生对很多实验的具体内容都已经很模糊，实验的细节更是记忆不清。

而在对实验进行总复习时，如果总是对应大量的练习和教师纯粹的讲解模式，让学生长期处于高容量和高强度的知识总结过程，那么学生势必会感觉到非常的枯燥无味，而且学习效率很低。

这个时候如果使用仿真实验，而且是采用学生在学生机上每个学生自己进行的实验，那么效果将大大的不同，学习效果和效率都会有很大的提高。

比如在实验室制取气体复习的时候，就可以将实验室制取氧气、实验室制取二氧化碳和实验室制取氢气三个实验合并，让学生自己在电脑上选取实验器材并且按照合适的顺序进行实验。

如果是进行的是正确的实验过程，那么对应正确的实验结果，如果学生做了错误的实验操作，那么对应的就是学生错误实验之后的现象，比如试管破裂、收集不到气体、或者提示收集到的气体不纯等。

这样学生就对实验的过程有了一个清晰的回顾。

而用到的复习时间也与之前的方法相差不大，但是掌握效果却是大大的不同。

（四）有的实验实验时间长，需要几个小时甚至几天的。

在做铝和硫酸铜的实验和铜和硝酸银的实验时，刚开始实验很快，学生分别能够观察到铝的表面有红色物质产生，铜的表面有银白色物质产生。

但是要观察到漂亮的“铜树”和“银树”在短短的上课时间就不可以，往常我也尝试过做好过后带到教室，但是由于移动时使试管震动，“铜树”和“银树”都会掉下来。

而溶液由蓝色变为无色需要时间也很久，所以通常都是通过反应方程式分析得出的。

而如果在演示实验过后再进行仿真实验，可以在仿真实验时加快实验的速度，迅速就能观察到“铜树”和“银树”的形成和溶液颜色的变化过程，学生印象会更加深刻一些。

（五）有的实验药品短缺，不能做演示实验或分组实验。

我们学校就常常存在几种实验药材短缺的情况，比如生石灰。

由于生石灰保存要隔绝空气和水分，而实验室保存生石灰时由于学校班级较多，每次等每个班都做完实验过后生石灰都已经完全变质了。

出现实验现象不明显或者根本没有实验现象的问题。

而且对生石灰与水反应要放出大量的热的实验，如果仅仅用少量的生石灰进行实验，只能让少量学生感受试管外壁的温度，如果使用大量的生石
灰进行实验，实验效果倒是明显，每个学生都能直接观察到，但是药品太浪费。

如果出现药品短缺的现象，实在不能进行演示实验和分组实验的，但靠讲解和视频，效果就不太理想，如果能进行仿真实验那么效果要好一些。

四、体会与建议
“问渠那得清如许？为有源头活水来。

”仿真实验的引入为我的教学工作带来了很多便利也带来了很多活力。

让我在实验教学时更加得心应手；在分组实验时也再没出现焦头烂额担惊受怕，学生总是不断出状况等情况；而在实验复习时，我就显得非常轻松，不用绞尽脑汁让学生回顾当时实验的详细步骤和实验现象……
当然仿真实验不是万能的实验，肯定不能完全的替代真正的实验，因为它毕竟只是网上在线模拟的实验，我们只能使用它的辅助功能来帮助和验证我们的实验，让我们的实验教学更加易于学生观察和理解掌握。