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1、化学实验走进电脑 武宁二中 郭奕富摘要 你进入过化学实验室吗？那一张张宽大、整洁的实验桌上整齐地排着烧瓶、试管、酒精灯、天平等实验器材。在这里我们可以在老师的指导下观察化学反应、检验各种物品的化学性质、了解物质的化学运动规律。实验室可以让学生领略到书本上没有的科学“风光”。能不能在自己的家里设一个实验室呢？如果每个学生能有一个家庭实验室，天天可以做实验，那对我们的学习会有多么大的帮助啊。随着现代信息技术的迅速发展，出现了虚拟实验技术，这样我们就可以实现这一“梦想”。关键词 现代信息技术 虚拟实验技术 模拟实验化学是一门以实验为基础的自然学科，实验在中学化学教学中占有很大的比重，它对提高学生的动
2、手能力、实践能力起到不可替代的作用。但由于实验条件的限制，有些实验的科学性、直观性、探索性和操作性的特点不能得到真正的体现，使实验不能充分地发挥其在教学当中的作用。现代信息技术应用于教学领域，已得到很大的发展。因此，我们也可以考虑把虚拟实验技术应用于教学实验中，这样可以克服实验条件的限制，提高演示实验的可见度性、增加演示实验的时效性、保障演示实验的安全性、加强学生实验操作的规范性。一、虚拟实验的优点（一）虚拟实验最大的优点是成本低，效率高。因为“软件即为仪器”，这样就可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验，同时也不会造成因使用不当，管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件
3、丢失等现象。同时虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备，而且还可以不受时空的限制方便地进行实验 。（二）虚拟实验形象，生动，直观。在电脑上做化学实验还可以观察到在普通化学实验室里看不到的现象。譬如可以使用一张新颖别致的三维立体分子观察器“看”到化学分子的内部结构，可以“看”到化学元素形成分子过程中的相互作用。电脑上的化学实验室将使我们得到书本上没有的知识，使我们把枯燥的理论学习变成融知识于娱乐中的趣的活动。 （三）虚拟实验及时、实时地反馈信息。节省做实验的时间，在传统实验室里做实验时，我们进行了错误地操作时，不能立即得到提示，很多时候我们会沿着错误继续做下去，这样就会浪费很多宝贵的时间。而在虚拟
4、实验室里，我们可以控制实验流程，在操作者进行了错误的操作时，实验就不能继续往下进行，显示操作错误。使实验者及时更正，避免了一步错，步步错的情况发生。（四）实验现象与实验数据的结合虚拟实验不但可以展示逼真的实验现象，还能提供准确的实验数据以供分析，把反应中各物质的量用数值和曲线的方式表现出来。（五）事例仿真化学实验室仿真化学实验室系列软件是专门针对中学化学教学而精心打造的，既是化学课堂中的教学平台、也是化学教师的课件制作平台和学生的交互式学习平台。它的出现将为现有的化学教学注入新的活力，使许多抽象枯燥的概念说教变得清晰形象，使学生有如身临其境的感觉，极大提高了学生的学习兴趣和课堂教学效率。仿真化
5、学实验室为您在计算机中提供了一个虚拟的化学实验室、使多媒体教室变成实实在在的实验室。试管、烧杯、酒精灯、铁架台、烧瓶、锥形瓶、集气瓶、漏斗、导管等这些真实实验室中的仪器，在仿真化学实验室中也应有尽有。教师和学生可以自由的搭建实验仪器、添加药品，仿真化学实验室能智能的处理药品之间的反应，可以完全自由的搭建各种实验。例如制取O2、Cl2、CO2,把CO2通入澄清的石灰水中；在CuSO4溶液中滴入NaOH；用H2还原CuO；用NaOH中和滴定HCl溶液；分析醋酸钠的水解反应等等。计算机虚拟化学实验具有形象、生动、直观、经济、有交互能力和使用方便等优点，甚至使学生能像科学家、技术专家那样进行科学研究，
6、进行一些在实验室难以操作的实验，从而使学生获得进行科学研究活动的经验，但也存在着明显的欠缺。二、虚拟实验的缺点在虚拟实验中，一些感觉特别是嗅觉、味觉和触觉，学生是无法体验的，加上虚拟实验的其他不“真实”性，学生也就不能形成对整个化学实验的正确感知，长时间使用这种计算机模拟实验将会造成学生对化学实验的感知缺陷。学生在这种不“真实”感性认识基础上形成的化学概念，理论和认识也必然会出现偏差，不利于培养学生耐心，机警、细心、耐挫等良好的心理。三、应对措施对于上些普通教学实验，不需要盲目追求虚拟实验技术，例如一些小的教学当中的化学实验还是传统方法更能让学生获得真实的试验经验，因为实物带给他们的体验是虚拟实验室不能代替的。例如，几种化学药品在某种条件下发生反应就可以产生一种新的药品，这带给实验者的体验更为真实，也更利于他们将经验迁移到真实的生活场景中去。总之，虚拟实验技术有其优点，也有不足之处，但利大于弊。虚拟实验不可能完全代替学生动手做实验，我们应合理地进行和分配化学实验以使实验的功效最优化。参考文献虚拟实验室综述仿真化学实验室应用理论探索虚拟现实技术及其在远程教学中的应用 - 101 -