基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式的创新设计
虚拟仿真技术在化学实验教学中的应用

《虚拟仿真技术在化学实验教学中的应用》摘要:依据化学实验课程的特点和要求,在实验教学过程中引入虚拟仿真技术,(二)正确安排虚拟仿真实验与常规实验的关系,扬长避短,合理安排两者比例,充分发挥虚拟仿真技术教学的优势,二者相辅相成,既有真实的动手操作练习,又有灵活可靠的虚拟实验教学环境,使学生真正掌握实验知识,达到虚拟仿真实验教学的真正目的于颖【摘要】依据化学实验课程的特点和要求,在实验教学过程中引入虚拟仿真技术。
通过理论分析和教学实践,探索出虚拟仿真技术在化学实验教学中的最佳应用办法,解决了传统实验教学中面临的诸多现实问题,加深了学生对化学理论知识的理解,促进了创新人才的培养,实现了化学实验教学的资源优化和操作简洁化。
【关键词】虚拟仿真技术,化学实验,教学改革化学是一门实验课很强的学科,传统的化学实验课中教师要花费大量的时间向学生讲解实验原理、操作步骤和注意事项,学生实验技能训练时间有限,很难在规定的时间完成既定的目标,开设的实验内容多限于验证性实验和模仿训练,缺乏创新性实验。
实验仪器投资大,维护复杂,实验过程中许多有毒、有害物质造成环境污染日益显现等。
虚拟仿真实验教学技术正是因此应运而生的新型辅助教学手段,是对传统教学模式的补充和完善,解决了实验教学中传统的教育思想、教学方法和教学手段存在的问题。
已逐渐成为化学实验教学资源中不可缺少的部分,为化学学科发展开辟了一个全新的领域。
一、虚拟仿真实验的优越性虚拟仿真实验是利用计算机上各种虚拟的仪器设备取代传统的实验仪器,依照实验目的、要求与过程组装成一个完整的实验系统来完成实验的,聚合了教、学、练、考、管、评等完备的教学功能,具备高仿真性、安全性、专业性和效率高的特点。
与传统实验相比,虚拟仿真实验在化学实验教学中强大优越性体现在:(1)有助于转变现有的以教师为主导的单一实验教学模式。
(2)避免了实验带来的风险,无安全隐患,保证了学生实验中的人身安全。
(3)不受空间和实验时间的限制,可以随时随地的在高度自主性和交互性的虚拟环境中完成化学实验教学任务,具有很大的开放性和较强的扩展性。
有机化学实验仿真平台的搭建——资源利用最大化

在 完 成仪 器库 制作 的基 础 上 , 据 有 机 实 验 教 材 和 教 学 大 纲 , 择 制 根 选 在实验过程 中的盲 目性和对实验课程 的不重视 。为了弥补这种缺陷 。 学 作 了 典 型 的 有机 实验 动 画 。 使
() 1 基本操作实验 :玻璃工制作》. 《 《普通蒸馏 和沸点 测定》, 重结 晶 《
【 键 词 】仿 真 实验 关 有机化学 有机 化 学 实验
图 中所做的玻璃仪器视 觉效果 与真实 的玻璃仪器非 常接近 , 这也是制
有 机 化 学 是 化 学 专 业 的 一 门 重 要 的 基 础 课 程 , 时 也 是 一 门原 理 性 、 同
应 用 先 进 的 多 媒体 技 术 制 作 仿 真 实 验 平 台 , 既让 学 生 有 更 多 的途 径 学
习巩 固知识 , 同时还可以保 证学生 的健 康不 受损害 , 现有机 化学实验 的 实 绿 色化 。
一
直 以来学生对有机实验课 的预 习和复 习都 是通过 课本 上的文字 叙
述来 学 习的 , 单 调 呆 板 , 生 理 解 起 来 有 困 难 。 而 仿 真 实 验 平 台 的 搭 内容 学
主 动 手 能 力 , 且 与 其他 专 业 实 验 有 着 良好 的 衔 接 性 , 学 生 实 验 技 能 的 咖 啡 因》 , 部 分 综 合 性 实 验 操 作 比 较 复 杂 , 及 的 装 置 和 步 骤 比 较 多 , 并 对 等 这 涉 培 养 非 常重 要 。
可 以让学生对各种仪器的安装和操作 要点更加熟练 , 有机 实验的操作认 对 与实际的实验过程一致。例如 肉桂酸 的合成截图效果如下 :
习的效果。对于远程教育的学 生, 以在 网上看 到实验 的整个过 程 。 可 内容 。 可 也 又有针对性地训练 了 1~ 2项基 本操作 ; 以模拟实验操 作。这样不仅可 以提 高学生 学 习的兴趣和 有机化 学教学 的
智慧实践教学案例分享(3篇)

第1篇一、背景随着信息技术的飞速发展,教育领域也在不断变革。
智慧教育作为一种新型的教育模式,将信息技术与教育教学深度融合,为教师和学生提供了更加便捷、高效的学习环境。
智慧实践教学作为一种以学生为中心,注重学生个性化发展,强调实践与理论相结合的教学方式,已成为当前教育改革的重要方向。
本文将分享一个智慧实践教学案例,旨在为教育工作者提供参考和借鉴。
二、案例简介案例名称:基于智慧教室的化学实验课教学教学对象:高中一年级学生教学目标:1. 让学生了解化学实验的基本原理和操作技能;2. 培养学生的实验操作规范性和安全意识;3. 提高学生的观察、分析和解决问题的能力;4. 激发学生对化学学科的兴趣。
三、教学设计1. 教学内容本节课以“物质的溶解性”为主题,通过实验探究不同物质在水中的溶解性,让学生了解溶解度的概念,并掌握溶解实验的基本操作。
2. 教学方法(1)智慧教室环境下的教学:利用智慧教室的多媒体设备,展示实验操作步骤、实验现象等,提高学生的学习兴趣。
(2)翻转课堂:学生课前通过观看视频、阅读教材等方式自主学习,课堂上进行实验操作和讨论。
(3)小组合作:将学生分成若干小组,每组负责一个实验,共同完成实验操作和数据分析。
3. 教学过程(1)导入:通过多媒体展示溶解实验的视频,激发学生的兴趣,引导学生思考实验目的。
(2)自主学习:学生观看实验操作视频,阅读教材,了解实验原理和步骤。
(3)实验操作:学生分组进行实验操作,教师巡回指导,确保实验安全。
(4)数据分析和讨论:各小组对实验数据进行分析,讨论实验结果,总结实验规律。
(5)总结:教师引导学生总结实验原理、操作步骤和实验现象,加深学生对溶解度的理解。
四、教学效果1. 学生兴趣浓厚:智慧教室环境下,多媒体设备的使用,使学生对化学实验产生了浓厚的兴趣。
2. 实验操作规范:通过小组合作,学生掌握了实验操作规范,提高了实验技能。
3. 分析能力提升:学生在实验过程中,学会了如何观察、分析和解决问题,提高了分析能力。
仿真在化学实验教学中的应用探讨

2 1世 纪 是 信 息 和 知 识 经 济 时 代 , 育 的 任 务 教
是 培 养具有 创 新 精 神 和 能 力 的 高 素质 人 才 , 此 因
一
切 有 利 于 创 新 能 力 培 养 的 现 代 教 育 技 术 都 得 到 了快速 、 分利 用 , 真 技术 实验 在教 学 中 的普及 充 仿
2 传 统 的 化 学 实 验 教 学 现 状
实 验 是 化 学 学 科 的 基 础 , 是 实 验 引 探 法 实 也
用仿 真技 术 可 将 不 同 的实 验 进 行 模 拟 仿 真 , 不 化
可见 为 可见 , 静 态 为 动 态 , 抽 象 为 直 观 , 复 化 化 化 杂 为 简 洁 , 大 地 增 强 教 学 的 表 现 力 提 高 教 学 的 极 效率 。实 践证 明 , 真 实 验 可 以 极 大 地 提 高 学 仿
第2 6卷 第 3期
V0 . 6 No 3 12 .
钦
州
学
院
学
报
21 0 1年 6月
J n .,01 ue 2 1
J OUR AL OFQI Z N N HOU UN VE ST I R IY
仿 真 在 化 学 实验 教 学 中 的 应 用 探 讨
李 家 明
( 钦州学 院 化学化工学 院 ,广西 钦州 5 5 0 ) 30 0
综 合 性 和 研 究 性 的 实验 。还 可 突 破 时 间 、 间 的 限 空
制 , 难 为 易 , 静 为 动 , 快 变 慢 , 断 吸 引 学 生 化 变 由 不 注意力 , 发学 生对 实验 的兴 趣 。因为 无污 染 、 激 无
虚拟实践教学改革案例(3篇)

第1篇一、背景随着科技的飞速发展,虚拟仿真技术逐渐成为教育领域的新宠。
虚拟实践教学作为一种新兴的教育模式,通过模拟真实环境,让学生在虚拟世界中完成实践教学,有助于提高学生的实践能力、创新能力和团队协作能力。
化工专业作为一门实践性很强的学科,对学生的实践能力要求较高。
本文以某高校化工专业为例,探讨虚拟实践教学改革的案例。
二、改革目标1. 提高学生的实践能力:通过虚拟仿真技术,让学生在虚拟环境中完成实践教学,提高学生的动手操作能力和解决实际问题的能力。
2. 培养学生的创新能力:通过虚拟实践教学,激发学生的创新思维,培养学生的创新能力和创业精神。
3. 提升教学质量:利用虚拟仿真技术,实现教学资源的优化配置,提高教学效果。
4. 降低教学成本:虚拟实践教学可以减少实验室建设和设备投入,降低教学成本。
三、改革措施1. 构建虚拟仿真实验平台(1)选择合适的虚拟仿真软件:根据化工专业的特点,选择具有良好仿真效果、易于操作的虚拟仿真软件,如LabVIEW、ChemCAD等。
(2)搭建虚拟实验环境:根据实际实验需求,构建虚拟实验环境,包括实验设备、实验材料、实验流程等。
(3)开发虚拟实验案例:针对化工专业不同课程,开发具有代表性的虚拟实验案例,如化学反应、蒸馏、萃取等。
2. 优化教学流程(1)调整教学大纲:将虚拟仿真实验纳入教学大纲,明确虚拟实验在实践教学中的地位和作用。
(2)设计教学方案:根据虚拟实验案例,设计教学方案,包括实验目的、实验步骤、实验分析等。
(3)开展虚拟实验教学:在课堂上,教师引导学生进行虚拟实验,讲解实验原理、实验步骤和实验现象。
3. 加强师资队伍建设(1)开展虚拟仿真技术培训:组织教师参加虚拟仿真技术培训,提高教师运用虚拟仿真技术进行教学的能力。
(2)鼓励教师开展虚拟仿真实验研究:支持教师开展虚拟仿真实验研究,探索虚拟实践教学的新方法、新途径。
4. 完善考核评价体系(1)建立虚拟实验考核标准:制定虚拟实验考核标准,对学生在虚拟实验中的表现进行评价。
化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学设计与探索

化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学设计与探索化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学设计与探索一、引言化学实验室课程是培养学生科学素养和实践能力的重要组成部分,然而,由于实验室条件、设备和实验操作的复杂性,化学实验的进行往往存在一定的安全风险。
为了提高学生的安全意识和实验技能,传统的实验教学模式已经不能满足现代教学的需求。
虚拟仿真实验作为一种现代教育手段,为学生提供了进行实验操作和探索的机会,同时又避免了实验操作过程中的危险性。
本文将探讨化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学的设计与探索。
二、虚拟仿真实验教学设计虚拟仿真实验教学设计是将化学实验室场景模拟到计算机软件中,让学生通过虚拟实验操作来感受实验的过程和结果。
下面将介绍一种基于虚拟仿真实验的化学实验室安全教育教学设计。
2.1 实验目标本次实验的目标是让学生了解化学实验室的基本安全规则、熟悉常见的实验设备和仪器,并能正确操作和使用它们。
2.2 实验内容本次实验主要包括以下三个部分:(1)介绍化学实验室的基本安全规则和常见的危险品;(2)展示常见的实验设备和仪器,包括试剂瓶、量筒、分液漏斗等;(3)进行虚拟实验操作,让学生模拟进行实验操作,如称量试剂、调配溶液等。
2.3 实验步骤(1)学生通过计算机软件登录虚拟实验室系统,并了解实验目标和内容。
(2)学生学习化学实验室的基本安全规则和常见的危险品,通过虚拟实验室的教学模块进行学习。
(3)学生学习常见的实验设备和仪器的使用方法,通过虚拟实验室的模拟演示进行学习。
(4)学生进行虚拟实验操作,通过软件模拟称量试剂、调配溶液等实验步骤,并观察实验结果。
(5)学生根据实验结果进行总结和分析,回答相关问题。
三、教学效果分析虚拟实验教学相对于传统实验教学方式具有一定的优势。
首先,虚拟实验可以模拟各种实验操作和现象,让学生更好地感受到实验的过程和结果。
其次,虚拟实验操作可以无限次重复,让学生可以更好地掌握实验步骤和技巧。
化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学设计与探索

242Univ. Chem. 2023, 38 (12), 242–249收稿:2023-05-08;录用:2023-07-12;网络发表:2023-08-08*通讯作者,Email:*****************.cn基金资助:支撑双一流学科高水平人才培养的基础实验教学新体系的探索与实践(JG2021Z07);北京科技大学本科教育教学改革项目(JG2022M52)•化学实验• doi: 10.3866/PKU.DXHX202305005 化学实验室安全教育虚拟仿真实验教学设计与探索柳荫*,陆慧丽,张玮玮,柴成文,袁文霞,常璐璐,郭丽芳北京科技大学自然科学基础实验中心,北京 100083摘要:高校化学实验室事故种类繁多,已引起了社会的广泛关注,对学生的安全教育刻不容缓。
利用三维可视化、网络通信、多媒体、人机交互等技术,构建了化学实验室安全教育虚拟仿真教学系统。
该系统把化学实验室(无机化学实验室、有机化学实验室、分析化学实验室、物理化学实验室)涉及到的 “典型事故案例”“隐患排查”“事故急救与逃生”等内容制作成可交互的虚拟仿真实验,为学生提供了高度仿真的虚拟实验环境,使学生“身临其境”学习如何解决火灾、药品灼伤、气瓶泄漏、触电等安全事故。
这种虚实结合的教学方式,增强了学生的学习兴趣,避免了演练实操的不安全和高成本问题,提高了学生的安全技能和解决问题的能力,达到了安全教育的目的,推进了三全育人的教育方针。
关键词:安全教育;虚拟仿真;化学实验室;人机交互中图分类号:G64;O6Design and Exploration of Virtual Simulation for Safety Education in Chemical Laboratory TeachingYin Liu *, Huili Lu, Weiwei Zhang, Chengwen Chai, Wenxia Yuan, Lulu Chang, Lifang Guo Basic Experimental Center for Natural Science, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.Abstract: The occurrence of accidents in college and university chemical laboratories has raised significant concerns in society, emphasizing the need for effective safety education for students. In response, a virtual simulation teaching system for safety education in chemical laboratories has been developed, incorporating 3D visualization, network communication, multimedia, and human-computer interaction. This system transforms “typical accident cases”, “hidden trouble investigations”, and “accident response and evacuation” scenarios in different chemistry laboratory settings (including inorganic chemistry, organic chemistry, analytical chemistry, and physical chemistry) into interactive virtual simulation experiments. These simulations provide students with a highly realistic virtual experimental environment, enabling them to effectively learn how to respond to safety incidents such as fires, chemical burns, gas leaks, and electric shocks. By combining virtual and real knowledge, this teaching approach enhances students’ engagement, eliminates the risks and costs associated with practical training, and improves their safety skills and problem-solving abilities. Ultimately, this course achieves the objectives of safety education and aligns with the educational policy of “three complete education”.Key Words: Safety education; Virtual simulation; Chemistry laboratory; Human-computer interactionNo. 12 doi: 10.3866/PKU.DXHX202305005 243实验室安全是教育事业不断发展、学生成长成才的基本保障[1,2]。
浅谈虚拟仿真实验在基础化学实验教学中的利与弊

山 东 化 工
SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2020 年第 49 卷
浅谈虚拟仿真实验在基础化学实验教学中的利与弊
张 雄ꎬ王 莉
( 浙江外国语学院跨境电子商务学院 科学技术学院ꎬ浙江 杭州 310023)
摘要:化学实验教学是化学理论教学的基础ꎬ虚拟仿真化学实验的引入促进了绿色化学实验教学改革的进程ꎬ结合我校基础化学实验虚
设工作的通知» ꎬ由此开启了我国虚拟仿真实验的研究之门ꎮ
与传统化学实验相比ꎬ虚拟仿真实验有诸多的优势ꎬ如:可以节
省昂贵实验试剂及仪器设备采买的费用ꎬ节省实验室用地的开
支ꎬ尤其可以规避污染实验对环境的危害ꎬ同时降低危险化学
实验的风险ꎬ有利于学生创新实验的设计ꎮ 但是与真实实验场
景相比ꎬ虚拟实验最大的弊端在于有些实验环节与实际情况脱
拟仿真实验的实践经验ꎬ对虚拟仿真化学实验在实验教学中的利与弊进行了阐述ꎮ
关键词:虚拟仿真实验ꎻ实验教学ꎻ利与弊
中图分类号:G642. 423 文献标识码:B 文章编号:1008 - 021X(2020)01 - 0170 - 01
2013 年教育部« 关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建
课后报告” 的形式ꎮ 为防止安全事故发生及高效率进行实验ꎬ
实验预习环节是非常重要的ꎮ 由于学生平时实验预习处于无
人督促状态ꎬ一些自律性较差的学生根本不预习ꎬ进入实验室
进行实验时处于被动进行状态ꎬ学生通常是看着教材被动进行
操作ꎬ有时由于仪器数量不足ꎬ学生仪器缺乏实验草草收场也
时有发生ꎬ达不到应有的实验教学目的ꎮ 引入虚拟仿真实验
以此为引导进行实验内容的重新组合ꎮ 例如无机化学实验中
[Co( NH3 ) 6 ] Cl3 的制备实验要用到浓盐酸ꎬ氨水等污染较大ꎬ组
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式的创新设计摘要实验教学是中学化学教学中体现化学学科特色的重要认知实践活动,而实验教学模式是沟通教学理论和教学实践的桥梁,是教学理论的具体体现,也是教学实践的抽象概括。
基于信息技术支持下的化学仿真实验平台(时空性、交互性、仿真性、智能性),改革创新化学实验教学模式,必将对学生科学素养的全面发展具有不可替代的作用。
关键词中学化学仿真实验实验教学教学模式美国《2061计划》强调“公民应具备将自然科学、社会科学与信息技术相结合的科学文化素养”[1]。
我国《基础教育课程改革纲要》倡导“大力推进信息技术在教学中的普遍应用,充分发挥信息技术的教学优势,逐步实现学生的学习方式、教师的教学方式、师生的互动关系的有效变革”[2]。
信息技术已成为学生学习和教师教学的重要认知实践工具,信息素养已成为全体公民必备的基本素质。
实验教学是中学化学教学中体现化学学科特色的关键教学活动,不仅解决认识论问题(做什么),还涉及解决方法论问题(如何做)。
而实验教学模式是沟通教学理论(表现为认识论知识)和教学实践(表现为方法论知识)的桥梁,是教学理论的具体体现,也是教学实践的抽象概括[3]。
基于信息技术支持下的化学仿真实验平台,教育者围绕相应的实验教学目标,改革创新化学实验教学模式,可以有效地从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标科学落实“以提高学生科学素养为主旨”的课程目标。
1目前中学化学实验教学模式的现状目前中学化学实验教学模式普遍以“示范实验”为主,即化学教师选定主题→示范操作→解释结论→学生笔记。
容易导致:①在实验内容上,过分强调学科知识本位,不利于学生科学素养的发展;②在实验方法上,过分强调验证性实验,不利于学生主观能动性的发挥;③在实验功能上,过分强调实验技能训练,不利于学生问题解决能力的培养[4]。
因此,这种“示范实验教学模式”完全不符合新课程理念所倡导的“主动参与、乐于探究、勤于动手”的学习方式[5]。
缘由“示范实验教学模式”的普遍存在,主要包括两方面原因:客观性因素(教学条件)和非客观性因素(教学观念)。
[见表1]表1 目前中学普遍实施“示范实验教学模式”的原因分析由于“示范实验教学模式”的教学劣势和存在原因,笔者提出利用“基于信息技术支持下的化学仿真实验平台”来优化中学化学实验教学模式。
从“基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式”的实验设计、实验理论、实验程序、实验功能和实验案例等方面系统阐述化学实验教学模式,以资同仁参考借鉴。
2基于化学仿真实验平台下化学实验设计场景化学教育信息化的基本策略是实施信息技术与化学教学的整合,信息技术与化学教学整合的基本途径有:多媒体辅助教学、网络探究教学、手持技术教学、情景虚拟教学、实验仿真教学、娱教游戏教学等[6]。
而基于信息技术支持下的化学仿真实验平台具有跨时空性、强交互性、高仿真性、超智能性的特点,以其“严谨的科学性与开放的参与性”强烈冲击“传统实验教学模式”,以其“丰富的学习资源与便利的获取方式”有效保障“创新实验教学模式”。
2.1化学仿真实验平台简介“化学仿真实验平台”由南京金华科公司精心设计开发,既是化学课堂的教学平台,又是师生交互的学习平台。
“化学仿真实验平台”为师生提供了一个虚拟的化学实验室(器件箱、操作区、工具栏),用户围绕实验目标自主选择实验仪器、添加实验药品、控制实验进程,参与切身的实验体验、呈现逼真的实验现象、提供准确的实验数据,有效优化化学实验教学。
2.1.1 化学仿真实验平台之界面下载安装软件“化学仿真实验”,在电脑桌面上点击图标,启动“化学仿真实验平台”。
[见图1]图1 化学仿真实验平台界面2.1.2 化学仿真实验平台之操作在化学仿真实验平台下,用户在“器件箱”中选择实验仪器,在“操作区”中组装实验仪器,在“工具栏”中控制实验进程,有目的、有计划、有层次地完成化学仿真实验操作。
[见表2]表2 化学仿真实验平台的常规操作方法2.2 化学仿真实验设计场景基于化学仿真实验平台下化学实验设计,应倡导“学生主体、教师主导、合 作探究”的教学原则。
学生在教师的适当指导下,明确实验目标、确定实验内容、设计实验方案、操作实验活动、评价实验效果[7]。
基于化学仿真实验平台下化学实验设计场景包括:立足于化学实验目标、选择虚拟的仪器药品、模拟真实的实验进程、评估设计的可行问题[8]。
2.2.1 设计场景一、立足于化学实验目标化学实验目标是实验教学的始点,又是实验教学的终点。
化学实验目标决 定着:实验内容的组织、仪器药品的选择、实验进程的安排及实验效果的评估。
器 件 箱 工具栏 操作区基于化学仿真实验平台下化学实验设计,应根据化学课程标准、实验教学主题、学生原有知识,制定科学合理的化学实验目标。
[见图2]图2 基于化学仿真实验平台下化学实验目标的有效制定2.2.2设计场景二、选择虚拟的仪器药品立足化学实验目标,组织实验教学内容(实验原理、实验仪器、实验药品、实验步骤、实验现象、实验分析等)。
基于化学仿真实验平台下实验教学内容,应根据实验原理有针对性地选择合适的虚拟仪器和虚拟药品。
[见图3]SO2制备及其化学性质——仪器药品图3 基于化学仿真实验平台下化学实验仪器药品的虚拟选择2.2.3设计场景三、模拟真实的实验进程立足化学实验内容,利用虚拟仪器药品,设计适当实验装置。
根据实验任务确定实验步骤、控制实验条件、注意实验事项,综合模拟真实的实验进程,切身体验化学仿真实验的“严谨的科学性与真实的参与性”。
[见图4]SO2制备及其化学性质——实验进程图4 基于化学仿真实验平台下化学实验仪器药品的虚拟选择2.2.4设计场景四、评估设计的可行问题立足实验目标和实验内容,通过选择虚拟的仪器药品和模拟真实的实验进程,评估实验现象及效果。
分析实验设计的可行性和问题性,找出实验设计的优缺点,优化整合为最佳的实验设计方案。
[见图5]图5 基于化学仿真实验平台下化学实验方案的评估设计3基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式3.1 理论概述[见表3]概念解释学生在教师的指导下,基于化学仿真实验操作平台,运用科学探究方法对化学相关问题进行解释并检验,从而得出结论的一种实验教学模式。
理论基础参考建构主义学习理论。
学生在创设的实验情境中,围绕科学探究的核心要素(问题、证据、解释、检验)进行协作、交流,使学生真正体验到对未知实验现象和变化规律的本质理解,更加有效地建构意义学习[9]。
教学程序教学功能1、强调以问题为中心,提高学生问题解决能力;2、选择虚拟实验仪器,模拟体验仿真实验进程;3、模拟科学探究过程,发展学生科学探究能力;4、重视小组合作学习,发挥师生团结协作能力。
表3 基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式的理论基础3.2 实验案例[见表4]实验主题基于化学仿真实验平台下实验教学模式——探究“氯水的漂白性”创设情境实验室制备氯气时,检验气体氯气的方法是:将气体通入装有潮湿/有色布条的广口瓶内,若发现布条褪色,证明该气体是氯气。
提出问题氯水中的什么物质使布条褪色,是氯气还是氯气与水反应生成的新物质(HClO)呢?猜想假设猜想1、氯水中部分残留氯气Cl2;猜想2、氯水中生成的新物质HCl;猜想3、氯水中生成的新物质HClO。
模拟实验设计实验探究方案实验1、将有色布条放入干燥氯气中;实验2、将有色布条浸入盐酸溶液中;实验3、将有色布条浸入氯水溶液中。
选择虚拟实验仪器模拟仿真实验进程收集证据得出结论能使有色布条褪色的是氯水中氯气与水反应生成的新物质HClO(具有漂白性)。
交流应用讨论1、氯气有毒,氯气溶于水后是靠它的毒性来杀菌消毒的吗?讨论2、用自来水养金鱼,为什么把水放在阳光下曝晒一段时间?表4 基于化学仿真实验平台下实验教学模式——探究“氯水的漂白性”4基于化学仿真实验平台下化学实验教学模式的反思化学仿真实验平台构建了适应信息时代的新型教学模式,有助于培养学生“获取信息、分析信息、加工信息”的基本信息素养。
师生应本着“辅助教学、优化教学、创新教学”的原则,将化学仿真实验平台与化学实验教学模式进行科学有效的整合。
切不可将化学仿真实验机械代替化学实验教学,否则将会产生系列负面效应:①妨碍学生动手实践操作能力的培养;②影响学生抽象逻辑思维能力的发展;③限制教师模范效应对学生情感的发展。
因此,化学教师应胸怀“提高学生科学素养”之大志,基于化学仿真实验平台下改革创新化学实验教学模式,使学生在高效模式中自主学习、合作学习、探究学习,从而激趣(激发学习动机)、获知(获取知识技能)、求真(勇于探索真理)、循理(遵循过程方法)、育德(培养科学态度)。
参考文献[1] 王后雄.新理念化学教学论[M].北京:北京大学出版社,2009:298.[2] 中华人民共和国教育部.基础教育课程改革纲要[M].北京:人民教育出版社,2001:18.[3] 郑长龙.化学实验课程与教学论[M].北京:高等教育出版社,2009:5.[4] 郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京:高等教育出版社,2003:12.[5] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[M].北京:人民教育出版社,2003:18.[6] 赵呈领,杨琳,刘清堂.信息技术与课程整合[M].北京:北京大学出版社,2010:36[7] 张希玉. 化学教学中如何应用信息技术培养创新精神[J].新校园,2010(8):13-14.[8] 蔡向阳,陈祥旭.化学实验仿真动画在化学课堂教学中的应用[J]. 化学工程与装备,2009(5): 207-208.[9] 蔡亚萍.中学化学实验设计与教学论[M].杭州:浙江教育出版社,2005:198.。