初中化學教學中虛擬仿真實驗的實施策略

摘 要：虛擬仿真實驗是一種創(chuàng)新的教學模式，近年來在初中化學教育領域備受推崇，將其與傳統(tǒng)化學實驗教學措施相結合，不但可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，也能激發(fā)學生參與化學實驗探究的主觀能動性，從而構建更加精彩的化學實驗課堂。對此，教師可就初中化學教學中虛擬仿真實驗的實施策略進行探討，以此提升化學實驗教學的創(chuàng)新性和趣味性，強化學生的探究能力與化學素養(yǎng)，為初中化學教育體系打開全新的發(fā)展格局。

關鍵詞：初中化學;虛擬仿真實驗;教學策略

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2022）16-0033-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.16.011

化學是一門強調實驗探究的科目，但是就初中化學實驗教學的現(xiàn)實情況來講，由于受到多種因素的限制，很多實驗課程都面臨較大的開展阻力，不僅降低了初中化學整體的教學水平，也導致學生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)陷入困境。實施虛擬仿真實驗可以有效改善這種局面，其既可以輔助化學實驗教學，也能擴充化學課堂教學容量，是優(yōu)化學生化學素養(yǎng)與綜合素質發(fā)展的必要舉措。因此，在新時期的初中化學教學中，教師應該加強引入虛擬仿真實驗，重塑化學實驗教學模式，提高學生的實驗探究能力與創(chuàng)新意識，從而使初中化學教育體系煥發(fā)全新的朝氣與生機，下面我們就針對這一目標展開簡單策略探析。

一、初中化學教學中虛擬仿真實驗的實施價值

隨著我國信息科技的飛速發(fā)展以及教育信息化改革的不斷深化，虛擬仿真實驗的教學功能逐漸被凸顯出來，教師將初中化學課程與虛擬仿真實驗相結合，無論是對于促進化學實驗教學創(chuàng)新還是強化學生的實驗探究能力來講都具有非凡的現(xiàn)實意義。

經過深入分析研討，我們將初中化學教學中虛擬仿真實驗的實施價值歸納為以下兩方面：第一，虛擬仿真實驗具有優(yōu)越的教學優(yōu)勢，可以促進初中化學教學模式的創(chuàng)新和改革。虛擬仿真實驗和傳統(tǒng)化學實驗教學模式相比較，其教學優(yōu)勢是有目共睹的。首先，虛擬仿真實驗具有低成本、無污染的特點，有助于構建化學綠色實驗課堂。其次，虛擬仿真實驗的開展不受時空條件限制，可以顯著拓展初中化學實驗教學空間。教師在新時期的初中化學教學中積極實踐虛擬仿真實驗，不但可以促進初中化學教學模式的創(chuàng)新和改革，也能推動傳統(tǒng)實驗教學與先進信息技術的融合發(fā)展，從而收獲更加豐碩的化學教學成果。

第二，實施虛擬仿真實驗有助于增強化學課堂的探究性，加快學生化學核心素養(yǎng)的成長步伐。虛擬仿真實驗兼具了創(chuàng)新性和趣味性。在初中化學教學中應用虛擬仿真實驗，一方面可以發(fā)揮學生的主體性，點燃學生參與實驗探究的熱情;另一方面也能為學生創(chuàng)設智能化、具象化實驗情境，從而加快學生化學核心素養(yǎng)的成長步伐，同步滿足化學教學改革以及學生綜合素質發(fā)展的需要。

二、初中化學教學中虛擬仿真實驗的實施策略

（一）教師深化思想認識，明確化學虛擬仿真實驗的設計原則

虛擬仿真實驗屬于一種新興教學模式，在初中化學教學領域的起步時間比較短暫，部分教師對虛擬仿真實驗的理解仍然存在一定的偏差，致使虛擬仿真實驗的實踐成效并不是十分理想。教師作為優(yōu)化初中化學實驗教學模式的領航角色，必須深化對虛擬仿真實驗的思想認識，明確化學虛擬仿真實驗的設計原則。這樣一方面可以提升教師教學觀念的先進性，另一方面也能促進虛擬仿真實驗在初中化學教學中的常態(tài)化應用，從而重整化學教學目標，推動初中化學實驗教學智能化、信息化發(fā)展。

首先，虛擬仿真實驗具有系統(tǒng)性、交互性、仿真性以及智能性等特征，強調對互聯(lián)網教育資源的深度開發(fā)，追求為學生模擬真實的化學實驗情境，使學生擁有充足的化學實驗和自主探究機會。教師只有透徹掌握虛擬仿真實驗的特點和功能，才能引領學生更好地通過虛擬仿真實驗揭示化學概念知識的本質。

其次，教師在為學生設計化學虛擬仿真實驗時，應該始終堅持三個基本原則，即虛實結合原則、優(yōu)勢互補原則以及能實不虛原則。其中虛實結合原則主要是指教師在應用虛擬仿真實驗時，應該在真實實驗的基礎上運用虛擬仿真技術，這樣既可以彌補常規(guī)化學實驗失敗率較高的缺陷，也能讓學生得到真實的操作探究訓練，從而達到事半功倍、虛實共促的實驗教學效果。優(yōu)勢互補原則主要是指教師應該明確傳統(tǒng)化學實驗模式和虛擬仿真實驗的優(yōu)缺點，善于開發(fā)、整合二者優(yōu)勢，彌補其中存在的不足，這樣既不會脫離化學實驗教學的主題，也能為學生提供新穎的虛擬仿真實驗感受，從而進一步增強初中化學實驗教學實效性。能實不虛原則主要是指教師應該科學把控虛擬仿真實驗的實施比重，雖然虛擬仿真實驗具有諸多教學優(yōu)勢，但其在初中化學教學中的應用初衷，也是為真實實驗教學服務的。初中化學課程知識并不是非常艱深，很多開展難度低、污染程度小的實驗課程完全可以沿用常規(guī)實驗模式，教師必須遵循能實不虛原則，根據(jù)具體的教學需求甄別是否需要實施虛擬仿真實驗，這樣才能實現(xiàn)虛擬仿真實驗在初中化學教學中的科學運用[1]。

（二）整合化學課程資源，為學生制定最佳的虛擬仿真實驗方案

雖然虛擬仿真實驗在初中化學教學中的應用空間非常廣闊，但是教師在實際運用中仍然要采取科學的方式方法，這樣才能借助虛擬仿真實驗創(chuàng)建全新的化學實驗教學模式，從而最大限度地增強虛擬仿真實驗的實用性和可操作性?；诖?，教師在初中化學教學中實施虛擬仿真實驗時，應該整合化學課程資源，為學生制定最佳的虛擬仿真實驗方案，這樣一方面可以優(yōu)化虛擬仿真實驗的實踐步驟和流程，另一方面也能將其教學價值最大化發(fā)揮出來，從而使初中化學整體的教學水平邁入更高的層次。

首先，教師應該將初中化學教學中涉及的實驗課程進行統(tǒng)計歸類，確定虛擬仿真實驗具體的實施場景和領域，這樣既可以為虛擬仿真實驗的有效應用鑄造扎實的根基，也能更好地發(fā)揮虛擬仿真實驗的化學輔助教學功能。

其次，化學教學是一個動態(tài)化的過程，尤其是化學實驗課程，受到多重因素的影響，實驗成果存在一定的不可控性，學生參與實驗探究時的思維活性和生成狀態(tài)都會隨著實驗的推進發(fā)生相應轉變，教師在為學生制定虛擬仿真實驗方案時應該全面考慮這些問題，對虛擬仿真實驗的實施方式進行靈活調適，這樣既可以切實強化學生的化學實驗探究技能，也能讓學生真是感知到化學現(xiàn)象的變化規(guī)律，從而培植學生的宏觀辨識和微觀探析能力，提升虛擬仿真實驗與初中化學教學的適應性[2]。

最后，教師在初中化學教學中為學生制定虛擬仿真實驗方案時，必須設置清晰明確的實驗目標和實驗流程，讓學生能夠更加有的放矢地開展化學虛擬仿真實驗學習。

具體的教學措施大體上可以分為三部分：第一，教師在為學生確立化學虛擬仿真實驗探究目標時，不僅要將課程重點知識設置為實驗探究核心，還要充分發(fā)揮虛擬仿真實驗對學生觀察能力、模型認知和構建能力以及科學探究精神的強化功用，這樣才能從源頭上提升化學虛擬仿真實驗的精準性和全面性。

第二，教師在細化分解化學虛擬仿真實驗教學流程時，應該基于發(fā)揮教師主導作用和學生主體性兩大根本目標，有計劃地設計虛擬仿真實驗中的學生活動和教師活動，使學生在虛擬仿真實驗中擁有足夠的自主性探究學習空間，養(yǎng)成和同伴協(xié)同發(fā)現(xiàn)和解決化學問題的良好習慣和能力。同時教師也能適時介入修正學生對化學虛擬仿真實驗的錯誤理解、操作，以及一些非理性思維，對學生進行更有深度的實驗指導和啟發(fā)，這樣整體的化學課堂教學環(huán)境就會趨向生態(tài)化發(fā)展，化學虛擬仿真實驗的實施成效也會顯著提高。

第三，教師在優(yōu)化和完善化學虛擬仿真實驗教學方案時，還應該著力彌補虛擬仿真實驗反饋機制上存在的缺陷，畢竟學生的實驗探究和創(chuàng)新意識大部分都是在交流反饋中逐漸形成的，教師唯有在虛擬仿真實驗反饋機制的優(yōu)化上傾注更多精力，才能切實促進學生開展思維對話式化學實驗探究。因此，教師應該加強化學虛擬仿真實驗教學時間管理，留出充足時間組織學生對實驗成果和化學模型展開反饋交流，通過師生共同探討解決一些存在歧義的問題，進一步增強學生的證據(jù)推理和模型認知能力，使學生養(yǎng)成良好的交流反饋習慣，從而借助化學虛擬仿真實驗提升學生的理性思考能力、質疑精神、批判精神以及創(chuàng)新精神。

（三）聯(lián)系實際生活，激發(fā)學生參與化學虛擬仿真實驗的興趣

虛擬仿真實驗本身具有較強的趣味性和創(chuàng)新性，但是對于初中生來講，這畢竟是一種陌生的學習模式，部分學生的認知能力和信息素養(yǎng)都不夠完善，所以參與化學虛擬仿真實驗探究的熱情并不是十分高漲。任何教學手段的應用和推廣都不能脫離實際生活，初中化學教學中的虛擬仿真實驗也不例外?；瘜W現(xiàn)象的本質和規(guī)律提煉于自然世界，教師實施虛擬仿真實驗的核心目標也是為了幫助學生更順利地在實驗現(xiàn)象中抽象得出化學模型，進而增強學生的證據(jù)推理和模型認知能力。除此之外，將生活元素與化學虛擬仿真實驗相整合，也能引導學生盡快熟悉虛擬仿真實驗，促使學生在真實的生活情境中更流暢地開展虛擬實驗探究，從而調動學生的探究積極性，提高虛擬仿真實驗在初中化學教學中的實施效果。

基于此，教師在初中化學教學中實施虛擬仿真實驗時，應該夯實生活化教育觀念，根據(jù)具體的實驗內容對接學生的日常生活。這樣一方面可以拉近學生與虛擬仿真實驗之間的距離，充分激發(fā)學生參與化學虛擬仿真實驗探究的興趣，引導學生通過虛擬仿真實驗開展有效的證據(jù)推理和邏輯分析，最終得到完整的化學模型;另一方面，教師在實施虛擬仿真實驗過程中滲透生活元素，也能真正實現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實的碰撞融合，使學生的知識視野和科學思維得到同步拓展，從而利用虛擬仿真實驗促進學生化學核心素養(yǎng)與多元化知識技能體系的順利構建[3]。

首先，基于實施化學虛擬仿真實驗的虛擬結合原則和能實不虛原則，教師在發(fā)展生活引領的虛擬仿真實驗教學時，可以將虛擬仿真實驗對接學生的日常生活，截取生活中常見的化學現(xiàn)象引出虛擬仿真實驗的目標和內容，為學生的科學思維和生活認知經驗搭建溝通渠道，激發(fā)學生參與虛擬仿真實驗探究的內驅動力。這樣，學生勢必會發(fā)自內心地對虛擬仿真實驗課程產生親近感和了解的興趣，教師組織學生開展后續(xù)深度實驗探究的阻力也會得到有效緩解。

其次，雖然化學虛擬仿真實驗不受時空條件的限制，但是其探究目標的本質仍然是揭示生活中的化學現(xiàn)象，如果化學虛擬仿真實驗孤立于日常生活之外，則喪失了其根本的實施意義，學生的證據(jù)推理能力和模型認知能力都會受到不同程度的負面影響。因此，教師在將化學虛擬仿真實驗和學生的生活實際相締結過程中，必須始終堅守優(yōu)勢互補原則，加強整合生活資源、傳統(tǒng)真實實驗以及虛擬仿真實驗，引導學生在虛擬仿真實驗中直觀地感受化學變化規(guī)律以及模型構建過程，利用學生熟悉的生活場景消解學生的思維阻滯，搭配傳統(tǒng)真實實驗培植學生的變化觀念和平衡思想，鍛煉學生的實驗操作技能，從而推動學生科學探究精神和化學思維能力的橫向和縱向拓展，使化學虛擬仿真實驗教學和學生的生活認知聯(lián)系得更加緊密，彰顯化學虛擬仿真實驗的實施功用。

（四）組織合作探究，鍛煉學生自主實施化學虛擬仿真實驗的能力

教師在初中化學教學中實施虛擬仿真實驗的核心目標，不單單是為了引入智能化教學技術，更重要的是創(chuàng)新學生的化學實驗探究方式，引領學生主動開展自主探究活動，利用虛擬仿真實驗開發(fā)學生的智慧潛能，多層面完善學生的化學核心素養(yǎng)與綜合性思維。想要達成以上目標，小組合作探究教學是必不可少的。

首先，教師可以用虛擬仿真實驗的方式為學生呈現(xiàn)化學探究任務，鼓勵學生展開自主性思考、合作完成虛擬仿真實驗，這樣既可以鍛煉學生自主實施化學虛擬仿真實驗的能力，也能激發(fā)學生的團隊精神和創(chuàng)新精神，從而改善初中化學實驗單一的教學格局，同步增強學生的互動學習能力和實驗探究能力。

其次，在學生合作開展化學虛擬仿真實驗探究的過程中，教師還應該重視引導學生進行細致的實驗觀察，加深學生對化學模型的認識，培養(yǎng)學生的觀察習慣、變化觀念以及平衡思想，使學生能夠以宏觀和微觀相結合的視角發(fā)現(xiàn)、解析化學問題，同時養(yǎng)成多角度、動態(tài)化分析化學實驗現(xiàn)象和反應的習慣，這些都可以顯著增強化學虛擬仿真實驗的實踐質量。

三、結語

綜上所述，虛擬仿真實驗是一種智能化教學模式，將其實踐于初中化學教學不但可以促進化學實驗模式的創(chuàng)新和改革，也能增強實驗教學的探究性和趣味性，是培育學生化學核心素養(yǎng)的必然趨勢?；诖?，教師應該順勢而為，遵循優(yōu)勢互補、虛實結合、能實不虛等原則，為學生科學設計虛擬仿真實驗方案，拓展學生的自主探究空間，強化學生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識，從而彰顯虛擬仿真實驗卓越的教學優(yōu)勢。

參考文獻：

[1] 李燃，吳蘭，王春.虛擬仿真實驗在初中化學實驗教學中的探索與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2021（6）：36.

[2] 胡麗麗，魏南南.虛擬仿真實驗在化學實驗教學中的應用分析[J].中學化學教學參考，2020（6）：62.

[3] 周曉敏，陳燕.中學化學教師對虛擬仿真實驗室的認可度與應用意愿度調查[J].化學教育（中英文），2019（21）：43.

[責任編輯 趙頌花]

作者簡介：王華（1976.7— ），男，漢族，甘肅民樂人，一級教師，研究方向：中學化學教學。