化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用

1、化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用摘 要：本文以化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，首先介紹了實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)中遇到的問題，然后以實(shí)踐為基點(diǎn)，探討了模擬實(shí)驗(yàn)的選擇研制和在實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)中的作用，最后從心理學(xué)角度來分析模擬實(shí)驗(yàn)的作用，指出模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)需注意的幾個(gè)問題。關(guān)鍵詞： 模擬實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)技能 遷移1問題的提出實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的根本，而實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)生順利進(jìn)行化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)和開展邊講邊實(shí)驗(yàn)等探究式教學(xué)模式的重要基礎(chǔ)。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們往往發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作時(shí)對儀器、設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能不甚了解，對實(shí)驗(yàn)原理也沒有深入理解，使用儀器的動作很不規(guī)范，常因操作不熟練而頻繁看書，延長了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，從而沒有多余的時(shí)間

2、進(jìn)行思考和探究性學(xué)習(xí)。新課程改革要以學(xué)生的發(fā)展為本，關(guān)心學(xué)生如何應(yīng)用信息技術(shù)工具來解決問題。模擬實(shí)驗(yàn)作為信息技術(shù)和學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的產(chǎn)物，是為了彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。那么模擬實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)中起到什么作用？該如何應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行遷移才能幫助學(xué)生有效地培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能？本文就是在這個(gè)課題上進(jìn)行研究。2探索21模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇實(shí)驗(yàn)基本操作是利用儀器進(jìn)行一定目的的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的重要手段，因此選擇高一化學(xué)中的物質(zhì)的量濃度溶液的配制作為研究切入點(diǎn)設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)。 22基本操作實(shí)驗(yàn)對模擬實(shí)驗(yàn)需求程度的調(diào)查為了了解是否有必要通過化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作培養(yǎng)，筆者分別對

3、學(xué)生和教師進(jìn)行了調(diào)查。（見下圖）學(xué)生：隨機(jī)抽樣取北京數(shù)奧學(xué)校28 份，北京44中51份，溫州三中45 份，浙江蒼南靈溪三高44 份，浙江蒼南靈溪二高高一學(xué)生113人，高二學(xué)生93人。共374份。教師：北京師范大學(xué)2003級化學(xué)教育碩士班學(xué)員18人，浙江蒼南靈溪二高化學(xué)教師10 份。從調(diào)查結(jié)果可以看出，學(xué)生(88.2%)和教師（57.1%）對利用模擬實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本操作的認(rèn)可程度有很大的不同，這值得我們進(jìn)行進(jìn)一步的研究。23模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件的選擇Flash是一種動畫制作軟件，用它可以很方便地制作位移動畫和變形動畫。與3Dmax、Authorware、Director相比，它更適合非專業(yè)

4、人士的使用。用Flash制作的動畫文件小, 非常適合于課件中的局部放大和網(wǎng)上教學(xué)；具有很強(qiáng)的圖形支持功能和極強(qiáng)的交互性,較好的物體變形和形狀的漸變，可設(shè)計(jì)出變化多樣、豐富多彩的動畫效果。Flash可自如地插入到學(xué)校普遍使用的PowerPoint中，在Windows 95/98/ME/2000/NT/XP環(huán)境下都能運(yùn)行，使用起來非常方便。Flash動畫可以以不同形式發(fā)布,比如swf、html、exe等文件形式。因此，我們選用Flash MX來制作物質(zhì)的量濃度溶液的配制的課件。24模擬實(shí)驗(yàn)的研制對于學(xué)生來說，物質(zhì)的量濃度溶液配制實(shí)驗(yàn)中的各種儀器功能，托盤天平的使用，移液的正確操作，準(zhǔn)確定容以及誤差

5、分析是難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)動畫并配以解說，并在每個(gè)動畫中設(shè)計(jì)回放、暫停和播放，方便不同學(xué)生的理解和掌握，體會每個(gè)操作步驟的方法和原因，從而能夠有效地突破難點(diǎn)，并為學(xué)生的創(chuàng)新思維奠定基礎(chǔ)。同時(shí)還設(shè)計(jì)了容量瓶的檢漏、溶解和洗滌，搖勻等動畫并配備了一定數(shù)量、具有交互性的思考題。以下是其中幾個(gè)重要的操作過程。25模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用對比研究把研制好的模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在實(shí)際教學(xué)中，并通過不同控制方法檢測其對實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的功能。（1）前測。取三個(gè)平衡班，分為A、B、C班。（2）控制實(shí)驗(yàn)條件：A班學(xué)生只進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)；B班學(xué)生再提供模擬實(shí)驗(yàn)觀察體會，自主決定學(xué)習(xí)次數(shù)；C班學(xué)生在B班的基礎(chǔ)上提供實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作。（3）

6、選擇抽樣。根據(jù)A、B、C班學(xué)生總數(shù)確定各自總量（假若為50人），選擇樣本10%，50*10%=5人，隨機(jī)選擇5人，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考查。（4）評定方法：通過實(shí)驗(yàn)考查表進(jìn)行測定，同時(shí)衡量完成任務(wù)的時(shí)間，并獲取此15人對實(shí)驗(yàn)操作的體會文字說明。26模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用結(jié)果從實(shí)驗(yàn)評定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能和完成任務(wù)的時(shí)間兩項(xiàng)中表現(xiàn)最佳的為C班學(xué)生，其次是B班學(xué)生，最后是A班學(xué)生。同時(shí)在各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作體會中發(fā)現(xiàn)，只有在學(xué)生心中有數(shù)的情況下進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，才有利于學(xué)生更好地發(fā)揮主觀能動性，在實(shí)驗(yàn)的過程中提出自己有創(chuàng)新意義的看法和建議。學(xué)生普遍認(rèn)為，模擬實(shí)驗(yàn)有助于加深對動作技能要領(lǐng)的認(rèn)識并在一定程度上

7、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，加深對實(shí)驗(yàn)原理、規(guī)則的理解，使得實(shí)際實(shí)驗(yàn)的效率大大提高。通過模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室之外對實(shí)驗(yàn)的整體環(huán)境和所用儀器的結(jié)構(gòu)、功能建立起直觀的認(rèn)識。而后，學(xué)生亦可用這種模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)所學(xué)，使實(shí)驗(yàn)在空間和時(shí)間上得到了延伸。3思考至此，我們從實(shí)踐的角度探討了模擬實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能中的應(yīng)用。采用這種模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)遵循學(xué)生自學(xué)實(shí)驗(yàn)操作 模擬實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練實(shí)際實(shí)驗(yàn)的順序，我們不認(rèn)為學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)所理解和掌握的技能就是實(shí)際實(shí)驗(yàn)技能本身，在模擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)中所積累的知識只有實(shí)現(xiàn)了向?qū)嶋H實(shí)驗(yàn)的正遷移才具有真正意義。嘗試實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用能有效地幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的

8、和步驟，從而能夠有更多的時(shí)間和精力去探究實(shí)驗(yàn)中存在的問題。關(guān)于這一點(diǎn)，除了有上文中的實(shí)踐支持以外，認(rèn)知心理學(xué)也為我們提供了依據(jù)。（1） 模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用有利于學(xué)生充分發(fā)揮大腦機(jī)能，促進(jìn)學(xué)習(xí)人的大腦是由左右兩半球通過胼胝體相連而構(gòu)成的。一般來說，與語言、數(shù)字、邏輯和理論等有關(guān)的內(nèi)容偏重于左半球，與形象、空間知覺、直覺、想象等有關(guān)的內(nèi)容則偏重于右半球。要使學(xué)生有效學(xué)習(xí)，應(yīng)該是左右腦同時(shí)開動，充分發(fā)揮大腦的機(jī)能。模擬實(shí)驗(yàn)利用現(xiàn)代信息技術(shù)，以動畫模擬、聲音、圖文等多種手段，提供大腦豐富的形象刺激，從而有效地刺激大腦右半球的運(yùn)作，使左右大腦的不同機(jī)能及對信息的不同加工方式有機(jī)結(jié)合，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)達(dá)到事半

9、功倍的效果。（2）模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用開拓了學(xué)生視覺通道，豐富空間知覺表象從認(rèn)知過程來看，在學(xué)習(xí)中獲取的信息，83%通過視覺，可見視覺在獲取信息時(shí)的重要作用。而模擬實(shí)驗(yàn)突出的特點(diǎn)之一就是它的情境性，能有效地開發(fā)獲取信息的視覺通道，最大限度地占用信息，處理、吸收信息，從而大大豐富學(xué)生的空間知覺表象。如果在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)有個(gè)總體上感性的認(rèn)識，在頭腦中形成實(shí)驗(yàn)的知覺表象，那么對學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)是有很大幫助的。（3）模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用改善學(xué)生記憶效果，減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)心理學(xué)上一般認(rèn)為記憶是一個(gè)結(jié)構(gòu)性的信息加工系統(tǒng)，有感覺記憶、短時(shí)記憶和長時(shí)記憶等幾種順延相連的記憶過程。其中感覺記憶主要編碼形式為圖象編

10、碼；在短時(shí)記憶中同時(shí)存在視覺和聽覺兩種編碼方式；長時(shí)記憶其編碼方式主要為語義和情景。增進(jìn)記憶效果應(yīng)提倡在學(xué)習(xí)時(shí)采用多重編碼的方法。而模擬實(shí)驗(yàn)因?yàn)榫哂袆赢嬆M、聲音、圖文等形式，能把視覺元素的具體性和聽覺元素的抽象性有機(jī)結(jié)合，兩者相互補(bǔ)充，從而促進(jìn)學(xué)生更有效地進(jìn)行理解和記憶。4結(jié)論用模擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，收到了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。（1）改進(jìn)教學(xué)模式，理論與實(shí)踐結(jié)合更加緊密模擬實(shí)驗(yàn)可以在理論與實(shí)驗(yàn)之間架起聯(lián)系的橋梁。學(xué)生先學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)理論，再利用模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比體會，最后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)中找出問題并進(jìn)一步解決。（2） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康母用鞔_，實(shí)驗(yàn)更具創(chuàng)新性學(xué)生能進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，有充足的時(shí)間去預(yù)

11、習(xí)實(shí)驗(yàn)，用模擬實(shí)驗(yàn)熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，帶著問題來到實(shí)驗(yàn)室，有目的地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅可以在較短的時(shí)間內(nèi)成功完成實(shí)驗(yàn)，還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。（3） 虛實(shí)并存，虛為手段，實(shí)為目的雖然我們認(rèn)為模擬實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能中扮演著重要的角色，但無論模擬實(shí)驗(yàn)有多么“真實(shí)”，它都不應(yīng)該取代真實(shí)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中對各種誤差的產(chǎn)生、分析及排除等具體操作的體會和掌握，是在模擬實(shí)驗(yàn)中不可能完全做到的。我們的最終目標(biāo)不是讓學(xué)生掌握模擬狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)技能而是掌握真實(shí)情景下的實(shí)驗(yàn)技能。所以，實(shí)際實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)依然要把好關(guān)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該讓學(xué)生明白，養(yǎng)成實(shí)際實(shí)驗(yàn)技能才是根本之所在，模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用只是一種輔助手段。參考文獻(xiàn)： 1