浅议虚拟实验室在实验教学中的应用.doc

浅议虚拟实验在实验教学中的应用

【摘 要】农村实验教学现状和对学生探究能力培养的要求，迫使我们寻求新的实验模式——虚拟实验。合理的组织虚拟实验室，应用虚拟实验，对改变传统实验教学模式，达成实验教学最优化,促进教学质量提高意义重大。
【关键词】虚拟实验 实验教学 应用

九年义务教育《物理.化学课程标准》指出：物理（化学）是一门注重实验的自然科学基础课程，应让学生经历实验探究过程。因此要培养学生的科学探究能力，就必须让学生参与实验，多让学生在实验中学习、体验、收获。而实验教学的现状如何呢？
一、农村初中实验教学的现状
现状1：师生不重视。在许多教师的心目中，实验课一直被误认为是课堂教学的附属品，非要学生实验时，就让学生根据现有的实验指导书，在规定的有限实验时间内，按给定的仪器设备，规定的实验步骤完成实验的全过程，学生只是在验证结论，教师也只是在演示，缺乏对整个实验过程的全面了解，且大部分实验步骤明确，不能有效培养学生发现问题、分析和解决实际问题的能力。加上能真正让学生自由实验的时间少，因此不能按照自己的设想进行探索实验，实验效果较差，学生探究能力的培养就不说了。
现状2：仪器设备严重不足，甚至老化落后，实验室形同虚设。这是农村学校存在的普遍现象。学生在实验中，往往10个8个一组，让每个同学动手的机会就少了。加上由于仪器设备的陈旧，很多实验根本无法做。
现状3：由于学校经费的短缺，实验仪器设备不能及时更新。但由于信息技术发展飞速，各种信息设备更是层出不穷，代表当今最新技术的仪器设备在学校实验室里更是不可能出现，学校也不可能去添加更新。
这些现状都制约着实验室的发展，也直接影响着对学生探究能力的培养，怎么办呢？虚拟实验的有效利用可以解决些问题。
虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
二、虚拟实验室在学科教学中应用
虚拟实验室的实现，将有效缓解很多农村学校在经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，而且能够突破传统实验对“时、空”的限制，无论是学生还是教师，都可以自由无顾虑地随时随地上网进入虚拟实验室，操作仪器，进行各种实验，有助于提高实验教学质量。其具体应用表现在以下几个方面：
一是模拟实验可以强化实验操作，增强实验效果和知识的传授。
如实验室用KMnO4加热制O2，为了避免学生操作失误造成危险，始终要求学生试管口要略向下倾斜、实验结束时为要先撤导管、再熄灭酒精灯等问题，决不允许任何同学违规操作。对此但是学生总是不理解。为了解决这个疑惑，我们就可以利用网上虚拟实验，有意让学生进行一些错误操作，这样既消除了学生心中的疑虑，又达到了我们的实验目的。
二是模拟实验让不能在实验室开展的危险、有毒的实验得以实现。也能较好的展示大型机器的工作原理。
如物理学科中，对牛顿第一定律的学习，就可以让学生在模拟实验中感受阻力对运动的影响。也可以用模拟实验再现曹冲称象的故事和展示核潜艇的工作原理。
化学课中， S燃烧的演示实验，在空气中的燃烧现象不明显，不但不利于学生观察，更是有污染大气的SO2生成。那本实验利用虚拟演示，这些问题就迎刃而解了。又如CO等一些有毒气体实验对于实验操作条件差的农村中学是无条件做的，像这样的实验我们也可以利用虚拟实验软件来完成，同样可以达到相应的实验效果。
三是利用模拟实验可以增强学生对于实验的感官认识,提高课堂效率。
在学科教学中，利用微观模拟或者实验现象放大化，可以让学生更能深切体验实验，增强学生对于实验的感官认识,提高课堂效率。如生物中的细胞观察实验、人体血液循环系统的运行情况的观察，利用模拟实验效果是很明显的。又如对天体的认识也可利用模拟实验来完成的。
三、把握好虚拟实验室的定位，它也不是万能的。
虚拟实验只是实体实验的一个补充、完善和扩展。在当前的实验教学的现状面前，能解决其存在的一些问题。但由于它的实验真实感不强，无法让学生体会动手实验中出现的各种误差，也不能从根本上替代实体实验室达到有效培养学生动手操作与实践能力；另一方面，学生也不能体验出实际动手实验中出现的各种故障，限制了学生自主发现与思考能力的培养。也由于它是单机操作，合作性不强，不利于培养学生的合作能力和互助意识。
因此，我们在使用中，就不能完全以虚拟实验代替真实实验，只有结合教材内容、学生认知实际等，将二者应灵活运用，使其相辅相成，优势互补，实现实验教学的最优化。