浅析仿真化学实验室在农村中学化学实验教学中的运用
赫章县古基乡初级中学 郎学虎
摘 要：
随着中国教育信息化技术迅猛发展，我们在我校已建设好的远程教育模式三的基础上建立了仿真化学实验室。通过计算机多媒体技术使化学实验在计算机上的虚拟再现，并通过网络技术使在远端的计算机可以访问，实现对化学实验进行模拟操控，仿真化学实验室不仅丰富教学手段、活跃了课堂气氛、提高了课堂效率，而且为教师和学生都提供能深入研究和学习的虚拟科技平台。
关键词：化学实验教学 仿真化学实验室 传统化学实验教学模式
化学是一门以实验为基础的自然学科，它研究的对象是物质的组成、结构和性能的关系，以及物质转化的规律和调控手段。而义务教育阶段的化学教学是以提高学生的科学素养为宗旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究的能力，使学生获得进一步学习和发展所需的化学基础知识和基本技能。
一、化学实验教学与仿真化学实验室
化学实验室是化学科学赖以产生和发展的基础，化学教学实验是指化学教学中教师或学生根据一定的化学实验目的，运用一定的化学实验仪器、设备、和装置等物质手段，在人为的实验条件下，改变实验对象的状态或性质，从而获得各种化学实验事实，达到化学教学目的的一种教学实践活动。
化学实验离不开实验室，而现今的农村中学的化学实验室由于经费、物力等因素的限制，造成了实验仪器、药品的不足，同时，在化学实验操作过程中的仪器的损坏、药品的浪费、有毒药品的使用和排放，严重影响农村中学化学实验教学的数量和质量，制约了化学实验教学的发展和提高。
随着信息技术的推广和普及，各类虚拟软件的出现，《仿真化学实验室》软件是其中的一种虚拟软件，它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。
二、仿真化学实验室分析
2.1化学三维分子模型展现实验过程中的微观变化
中学化学中的很多实验，需要学生不仅要观察掌握宏观的实验现象和实验过程中的变化，更重要的是要学生理解实验发生的原理，这就需要学生对实验过程中微观的变化产生感性的认识。如《分子和原子》教学，利用计算机技术可以把无法用肉眼观察到的分子的无规则的扩散移动这一微观变化模拟成宏观图景加以演示，弥补了化学实验难以
展现的微观世界的动态变化，计算机屏幕上以鲜艳的彩色图像展示出水分子在不同温度下的扩散。逼真的动画效果、听觉效果与视觉效果的融洽，学生眼耳手脑的全部调动并聚焦于一点，再加上软件的运用交错穿插在学生实验、老师讲解之间，教学效果达到了最佳状态，达到了教学的最优化，使学生对实验原理的理解透彻、掌握准确，对实验现象印象深刻、记忆牢固。
2．2仿真化学实验室实现实验容量无限和实验的零损耗
师生在学校的远程教育模式三的支持下，可以在仿真化学实验室中任意选择实验项目进行实验操作，人数上不受传统实验室大小的限制，为实验保障和实验开展提供较大的方便，减轻了实验室管理人员的劳动强度，更从根本上解决了普遍存在的实验室经费保障不足的问题。同时，学生观看了演示实验和进行了模拟操作后，使其在进入传统实验室后可以更为顺利完成实验，减少了误操作，提高了一次实验成功率，大幅度减少实验中化学药品的损耗，更有利于环保 。
2．3仿真化学实验室突破了传统实验对时空的限制
传统化学实验教学模式是近距离性的，学生必须在指定时间指定地点进行实验，而平时则没有机会进入实验室进行学习。建立仿真化学实验室能够使这一问题得到有效缓解，无论是学生还是教师，都可以自由、无顾虑地随时到学校机房进入仿真化学实验室，操作仪器，进行实验。
2．4仿真化学实验室可实现化学实验教学的一体化
化学仿真化学实验室除了能进行“实验”外，在教学上还能够同时满足其他教学的需求：实验预习、实验教学课件的制作、实验演示、实验方程式的书写、实验数据检验与分析环、实验报告、等等，整个实验教学的过程均可在网上实现和完成，有利于化学理论课和化学实验课的整合。
2．5仿真化学实验室可以打破一些传统实验室的限制，开办更多的实验 一般实验室会受经费、场地、试剂等等制约，导致某些实验难以开办，通过仿真化学实验，可以将一些实验在虚拟的环境中完成，包括一些剧毒性、破坏性、综合性和研究性的实验。
2.6中学化学百科丰富了师生的课外知识，提高了对化学学科的了解
中学化学小百科元素周期表、化学药品、概念常识、化学家、用户diy等模块为师生提供了丰富的课外知识，从化学的发展、化学的一般概念、化学家的生平等全面介绍了化学学科的方方面面，从而提高广大师生对学校学科的认识和了解。
三、应用实例
以氢气的制取和氢气还原氧化铜的实验以及相关数据处理来说明该软件的具体使用方法：
第一步：从软件工具箱中取出实验所需的各种仪器。
第二步：将仪器按实验要求组装成反应综合装置、并根据实验加入药品。 第三步：运行软件（开始实验）：将20ml5mol/L的HCl溶液由长颈漏斗加入到装有20ml的水和10gZn的烧瓶中，即刻产生大量的气泡（H2），反应式为Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑过一会儿，再点燃酒精灯，将看到CuO由黑色慢慢变成红色，反应式为CuO+H2==Cu+H2O。所有这些变化与在实验室中进行完全相同。不仅如此，该软件还能时时显示反应中的相关物质的量的变化，如产生H2的量、消耗的Zn的量、生成Cu的量。
四、存在的不足
《仿真化学实验室》网络版软件同时也存在一些不足：
1、仿真化学实验室、中学化学百科、三维分子模型三个模块都只允许10台客户端进行访问，而在农村初级中学每一班的学生人数都在60-70人以上，按照实验分组的情况一般是4人一组，无法满足实际进行虚拟实验的要求。
2、由于虚拟实验室本身建立的基础是虚拟环境，它主要是由图形图像进行演示，在学生实际的动手能力的培养有欠缺，使学生在实际真实实验操作考试中会出现误差。
3、虚拟实验室使用的是加密狗进行加密，这在知识产权上给予软件进行保护，但在学校教学中，因为加密狗只有安装在服务器上，因此，给教师的备课带来一定的局限性，不利于软件的普及。
总之，《仿真化学实验室》软件在现代多媒体教学中必将发挥着巨大的作用，它不仅丰富教学手段、活跃了课堂气氛、提高了课堂效率，而且为教师和学生都提供能深入研究和学习的虚拟科技平台。它适合演示实验教学、学生实验教学，如果能够熟练掌握和运用仿真化学实验室，一定能大面积提高化学教学质量。
参考文献：
[1]刘知新，化学实验及实验教学研究[M] .北京:北京高等教育出版社.2004.150-151.
[2]李敏．基于虚拟原型技术的虚拟网络实验室[J].计算机工程与应用.2002.(7).151—153.
浅析仿真化学实验室在农村中学化学实验教学中的运用
