边炜炜
山东省枣庄市第三中学 277100
摘要：信息技术的普及和应用极大改变了传统的社会生产生活方式，同时，也为教学领域带来极大改革，尤其以虚拟仿真技术的使用最为新奇。对此，本文也将以高中阶段的化学课堂设计为切入点，从实验教学出发，分析虚拟仿真技术的基本特点和优势，并探讨这一技术在高中化学实验教学中的应用方法，希望能够给相关教学工作者带来一定的参考和启示，为构建更加高效的现代化课堂，仅作抛砖引玉之用。
关键词：高中化学；虚拟仿真技术；实验教学；应用方法
引言：
化学是一门逻辑性和实践性兼具的自然学科，其知识的学习仅仅依靠理论背诵是远远不够的，必须要经过一定的实践才能论证猜想。这就意味着，教师需要让学生走进化学实验，打开探索的大门，培育学生的操作能力和技能。但不可否认的是，部分教材上的实验对资源和设备都提出了严格的要求，并不是所有学校都可以满足相关条件。在这种情况下，虚拟仿真技术作为三维空间下的情境模拟工具，就理应得到更加高度的重视和关注。
一、分析虚拟仿真技术的基本特点和优势
（一）弥补条件缺口
当下，有相当一部分学校都没有配备完善的实验器材，实验室的条件也存在一定程度的不足和缺陷，这就使得那些本应该展示出来的实验，被简化为教师的口头讲解，学生无法从中理解抽象的规律和定理。但在虚拟仿真技术的引导下，硬件上的不足也可也得到相应的缓解，学生可以通过虚拟实验室接触到各种类型的实验，获得更加丰富的经验和感性认知，进而加深对知识点的印象和理解。
（二）资源友好
虚拟实验室的构建依赖于虚拟软件的应用，这就节省了许多实体投资，节省了资源和经费，学校也可以保障学生和教师的操作安全，提高实验室的使用效率，维持好操作纪律和秩序。
（三）安全性
高中阶段的化学已经涉及到许多危险的实验，教师为了维护学生的安全，经常会用口头讲解的方式让学生学习实验原理，用板书取代实际操作，学生无法真正感受到实验的过程和结果，只能获得一些抽象性的概念，他们的感性认识尤为不足。例如，浓硫酸的稀释，氢气的验纯等等，这些都存在安全隐患和风险。亦或者，化学实验需要使用不同类型的玻璃容器，譬如把温度计插入玻璃管内的时候，就存在折断或者是破碎的风险。但虚拟实验室的应用却可以降低这种安全事故发生的可能性。例如，在用高锰酸钾制取氧气的时候，学生需要掌握先撤酒精灯还是先撤导管这一知识点，教师就可以利用虚拟仿真技术，为学生模拟出先撤酒精灯的后果——试管爆炸，提醒学生注意操作事项，在大大提高操作安全性的同时，也可以让学生多次调整实验过程，大胆放开手脚。
二、分析虚拟仿真技术在高中化学实验中的应用
（一）注入趣味性元素
化学知识是严谨且客观的，无论是知识结构还是理论体系，学生都需要做出分析和总结，需要具备一定的操作能力和观察能力。从高中化学教材中也可以看出，许多章节都展现了趣味实验，这些都可以成为学生探究的重要参考。但在时间和空间等条件的限制下，学生不可能完全展开不同的实验，所以，教师就可以利用虚拟仿真技术为课堂注入趣味性元素，把抽象知识转化为具象性的内容，打破时间和空间的限制。例如，在学习铁和铜的获取及应用的时候，教师就可以借助虚拟技术AR/VR，在课堂上模拟出“喷雾作画”这一实验，让学生观察化学反应的细节和过程，带给学生视觉上的冲击和感染，给学生以身临其境之感。当学生观看完毕之后，教师可以为学生介绍实验的基本原理，帮助学生理解核心概念，懂得知识的迁移应用。也就是说，虚拟仿真技术可以突破器材的限制，在完整展现实验的基础上，帮助学生挖掘化学的魅力和价值，感受操作的美感[1]。
（二）引导学生团结合作
团结协作能力是学生应当具备的能力和品格，涉及到学生自身的学习理念和为人处世原则，能够支撑学生掌握更多的社会技能。化学实验本身就涉及到不同的操作步骤，仅仅依靠学生个人是无法完成的，甚至有可能出现重大失误和偏差。而虚拟仿真技术的应用，可以为学生提供更加自由且广阔的舞台，学生也可以充分发挥想象力和创造力，自行设计实验步骤和流程，与他人及时沟通自己的想法。例如，在学习氯气的性质时，教师要让学生按照个人兴趣爱好和价值取向选择实验方法，敲定实验内容和操作，然后再为学生介绍氯气的化学知识，对虚拟仿真实验平台进行调试，保证软件运行的稳定和可靠。而后，把学生分成不同的小组，让学生各司其职，记录实验数据和信息，保障学生全程交流，为后续的操作奠定基础。教师需要把课堂的主动权真正还给学生，在学生执行任务的时候，给予必要的指导和点拨，鼓励学生开动脑筋，自行探索问题的答案。但值得注意的是，当学生在模拟实验中遇到共性难题的时候，教师要及时收集学生的反馈意见和建议，针对常见错误进行纠正，鼓励学生反思自己存在的不足和问题。在这里，虚拟实验平台也可以成为学生合作的舞台，网络资源和现实资源的结合可以让学生的眼界得到拓展[2]。
（三）保障安全性和真实性
笔者在上文中已经提到，部分化学实验对资源和条件的要求是十分严格的，一旦某一个环节出现了问题，就有可能引发安全事故。例如，在点燃可燃性气体的时候，如果没有提前验证气体的纯度或者是检查存在失误，那么就有可能出现爆炸现象，不仅会危及学生的安全，也会打击学生实验的信心。对此，教师就可以利用虚拟仿真技术，让学生能够处于安全且真实的环境中。例如，在制备气体的时候，部分气体具有毒性，能够损害人体健康，但虚拟仿真技术却可以免除直接危害，学生也可以从中吸取教训，认真遵循实验规范和标准。又比如，铜和浓硫酸反映得到的溶液，在实际操作环境下呈现深墨色，然而在虚拟仿真技术的引导下，呈现的是标准的蓝色。这也足以说明，教师需要利用虚拟仿真技术来印证实验的真实性，要让学生能够有比较和对照，能够从不同的角度分析实验的现象。
三、结束语
综上所述，持续性推动虚拟仿真技术在高中化学实验教学中的应用是合理且必要的举动，这是维护实验安全性和秩序的应有之策，也是引导学生展开联想和想象的有效措施。本文通过趣味元素的提炼，小组合作，安全性维护这几个角度，论述了虚拟仿真技术的实践方法，充分结合了高中化学的主要内容，尊重了学生的主体地位，具有理论上的合理性与实践上的可行性，能够作为教师的参考依据。在未来，教师也需要进一步引导学生用虚拟仿真技术调节实验参数。
参考文献：
[1] 王春. 虚拟仿真技术在中学化学实验教学中的应用探索[J]. 教育与装备研究, 2020, v.36;No.341(12):19-22.
[2] 王楠, 吴晓红. NB虚拟仿真软件在中学化学实验教学中的应用研究[J]. 教学仪器与实验, 2020, 000(005):73-76.