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【摘要】
大學化學實驗室應用虛擬仿真軟件，學生可以利用軟件進行實驗課程的自主個性學習，最終逐步達到在真實實驗室中熟練操作，這樣加強了學生對化學實驗的興趣與實踐能力的培養，從而使基礎化學實驗教學工作更加有序安全地進行。
【關鍵詞】
隨著高校教育的規模擴大，教育結構發生調整，高等教育趨向大眾化教育，應用技術型高等學校的構建，要求在人才培養定位上重視應用性教育，著重培養具有較強社會適應能力與競爭能力的高素質人才，教學核心轉向實踐教學。為了更好地進行安全管理，學院曾多次進行了校內安全教育，通過課堂教學、舉辦講座、進行消防演習等多種形式進行安全知識的宣傳與講解，從思想上讓師生高度重視，從行動上提高防范的主動性，實驗室中安全性及環保性建設要求日益加強。為了能更好地讓學生在實驗室里主動、自主的學習，學院還構建了虛擬仿真實驗室，使用各種便利快捷現代教學工具，利用虛擬實驗軟件，讓學生分層學習，從而使學生達到培養與提高興趣、能力及創新意識的目的。
一、傳統教學課堂化學實驗中的問題
1.教學難度加大。進入高校后，化學課程存在延續高中課程的現象，但內容與難易程度明顯加大，要求學生達到更高的技能型，而上課學時的限制，學院實驗設備、條件以及實踐實習基地的限制，均制約著學生能力的培養，造成了教學效果、學生學習質量、以及人才培養成果之間的矛盾重重。
2.實驗操作規范與熟練度訓練要求加大。實際學習中，在校學生動手能力的訓練受到實驗室、儀器設備等教學條件的限制，很難達到儀器設備人手一套，并且有些化學實驗過程的變化與反應瞬間即逝，學生很難能真正觀察、了解實驗原理與現象，造成實驗教學效果無法達到預期目標，學生實驗基礎不扎實，實驗中無法調動學生學習動力、興趣與參與意識，學生應用能力與實際動手能力無法有效地進行培養與鍛煉。
3.學生能力參差不齊。由于生源不同，基礎、學習態度以及學習能力上存在著很大的差異，而傳統課堂大班管理面授教學也越來越不能吸引學生的學習興趣，教學效果相對有限，學生的積極性與主動性無法得到充分調動。
二、虛擬仿真實驗室的優勢
面對上述傳統教學中存在的問題，如何使用現代科技工具與手段，培養學生的學習興趣及創新精神，虛擬仿真實驗室應運而生，填補了這方面的缺撼。虛擬仿真實驗室是利用虛擬實驗室軟件系統，在虛擬空間中模擬實驗過程與結果，讓學生通過聲音、文字及畫面等直觀展示實驗的過程。
1.直觀地教學展示。近年來，國內虛擬實驗室軟件系統一直在加大力度地研發，軟件大多為桌面型，與多媒體教學設備構成教學平臺，實現直觀展示教學實驗，軟件畫面清晰逼真，操作簡便，易于在教學中展示。
2.實現微觀世界宏觀化。化學實驗中大量涉及微觀世界的分子形態、原子形態及物質結構，學生理解能力的強弱直接影響著學習結果，虛擬實驗室中能將微觀世界擴大化，讓學生直觀地了解物質結構與形態，展示3D結構模型演示圖、模擬真實實驗場景、仿真平臺器材庫等等，能讓學生從視覺、聽覺、觸覺等方面多方位感知實驗與事物的化學變化過程。
3.有效避免傳統實驗操作帶來的各種危險。傳統化學實驗室進行實驗要提前進行準備，實驗過程中也要消耗大量地實驗試劑及藥品、材料，實驗儀器、設備也會有損耗，還會生成大量的廢液、廢物及廢氣，污染環境，又因操作人員實際操作能力的高低，影響實驗效果。另外，大多數實驗試劑及物品也具有易燃、強腐蝕性等特點，存在潛在的危險源，這就造成實際管理過程中實驗室對學生在實際操作過程中要求嚴格，制約動手能力的鍛煉。
4.有助于個性化練習。使用虛擬實驗室軟件在具體實驗中能避免直接接觸危險及有毒的化學藥品，杜絕危險源，且實驗過程沒有廢棄物的排放，這樣既能有效避免因操作不規范帶來的危險因素，又可以進一步培養學生獨立學習的主動性。學生可以通過各種感官來感知微觀世界，符合現代學生的思維習慣，通過模擬技術，教師能夠放心學生大膽地操作一些難度較大、有一定危險性與危害性的實驗，為學生探索與主動學習提供有利條件，這種啟發式教學方式相比傳統面授教學方式能讓學生主動學習，更好地培養了創新意識。虛擬實驗室還能通過在線輔導等多種方式理解化學實驗中的實驗過程、儀器使用方法等理論，讓差生跟上進度，彌補學習不足。基礎好的可以進行拓展學習，實現學習個性化。經過系統學習和練習后，再讓學生進行真實實驗室操作，能夠確保實驗效果，大大提高成功率。總之，虛擬實驗室突破傳統實驗室的限制，擴大實驗過程的細節化，降低危險性至零，還可以降低成本，重復操作，提高演示化學實驗的效果，減少等待實驗結果的時間，從而達到實驗過程全程綠色環保，高效率。它為學生提供虛擬操作平臺，即時是實驗過程中的錯誤操作，也可以通過軟件直觀地展示錯誤操作的后果，生動形象給學習者留下深刻的印象，避免再范錯誤，從而降低事故的發生，更好地防范發生事故。
結束語
虛擬化學實驗室的出現使教學內容與過程直觀、高效地展示在學生面前，微觀世界的探索與研究進行轉化為宏觀模擬，將瞬間反應時間定格，將抽象的實驗現象具體化，通過虛擬實驗室的演示與練習，為學生實踐能力訓練打下基礎。21世紀后的學生是信息化的一代，網絡環境與信息化撲面而來，學生們注重個性張顯，喜愛信息化式的學習方式，虛擬化學實驗室為他們提供了豐富的學習資源，降低了實驗成本，雖然它也有真實感不強的瑕疵，軟件系統也需要不斷的升級，從而不能完全替代了真實實驗，只有在實踐中不斷摸索，將兩者有機的結合起來，各自發揮各自的優勢，教學中精心組織實驗，才能收到最佳效果。
作者：郭瑩 單位：西安科技大學高新學院
參考文獻：
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