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摘要：在高职院校化学教学中，实验教学是重要的环节。近年来，随着计算机的普及与推广，计算机模拟化学实验辅助教学得到广泛的应用。它形象、生动、直观、经济、安全、无污染。借助计算机模拟手段，达到提高学习效率和教学水平的目的；在一定程度上减少了直接接触危险及有毒的化学药品的机会，进而防止了不必要危险的发生，同时有效降低了废弃物的排放，强化了学生的环保意识。
关键词：化学虚拟实验室 实践教学 应用
把学生培养成既有理论素养，更有实践动手能力的应用型人才，是高职院校人才培养目标的定位。当前，高等教育已经大众化、普遍化，受各种因素的影响和制约，国内高职院校的教学质量普遍下降，特别是在实践教学中忽视成本高、难度和质量弹性都较大的实践教学，因此必须加强高职院校实践教学工作，增强学生的动手能力和实践能力。
化学实验教学主要设置有无机化学、有机化学、分析化学以及化学类实验等课程，受各种客观因素的影响和制约（装置复杂、仪器设备不足、药品稀贵、操作技术要求高、危险性大、反应速率慢、课时较少），实验教学的完整性在一定程度上受到影响。在这种情况下，借助一块黑板、一套仪器设备、一本实验教材进行实验教学，计算机多媒体教学设备稀缺，同时先进的教学仪器等教学手段更是落后，教学方法依然延续课前预习，课堂重点讲解、演示和指导的模式，根据实验指导书，学生进行相应的试验，同时完成实验报告，通过这种方式进行教学，根本不能培养学生独立思考和自行设计实验的能力。
传统实践教学模式单一性的局限被化学虚拟实验室所打破，在化学实验教学过程中，融入了信息技术知识，目前存在的问题在一定程度上得到了解决，实验的理论知识、方法、技能等得到了提升，学生发现问题、分析问题、解决问题能力得到培养和提高，同时也培养了学生进行科学研究的能力。主要表现在：计算机对信息具有强大的处理能力，因此可以充分发挥计算机虚拟化学实验室处理声像、图形、文字、动画、网络信息的分析、综合、切分、编排等信息的功能，在进行化学实验时，将有关试验的文字、图像、声音、动画等因素组合在一起，在一定程度上使学生通过感官获取全方位的信息，学生很清楚地对实验过程和实验现象进行观察和研究，在操作计算机的过程中，让学生切实体会到身临其境的感觉，进而激发学生的学习兴趣，以及学习的主动性和积极性，同时起到良好的教学效果。
1 化学虚拟实验室教学的优势
在高职学校，通过化学虚拟试验室的方式进行教学，在一定程度上提高了教学效率，同时弥补了实验课时少的弊端，进而便于学生预习、巩固和复习。
实验教学作为一种新型的教学模式，充分利用学生的手与脑，一方面提高了动手操作能力，另一方面培养了动脑思考能力。受实验课时的影响和制约，通常在2～3个学时内完成一个实验环节。因此，教师只能简要的示范和描述仪器的使用和实验方法，减少了学生独立思考的时间，在实验过程中，学生不可避免地出现各种错误，进而影响了最后的实验结果；有些实验所需时间较长，如有机化学中的部分合成实验，甚至在实验课结束时，仍有部分学生未能完成实验操作，没能得到实验结果；有些实验所需要使用的仪器或药品比较贵重稀缺，实验室配备的此类仪器药品数量少，进而在一定程度上，难以满足全部学生进行动手操作的需要，影响学生对所做实验内容的了解，如仪器分析时用到的气相色谱仪等。做完实验后，由于学生受到各种条件的影响和制约，进行重复实验根本不可能实现，所以，实验知识得不到巩固和提高。
在教学过程中，通过化学虚拟实验室进行教学避免了时间和空间的限制，时间和地点学生可以自由选择，无论在学校，还是在家里都能进入化学虚拟实验室，利用多媒体虚拟操作进行实验预习，便于学生后期试验的操作；化学虚拟实验室使重复多次实验成为可能，有利于学生复习和巩固。
在化学虚拟实验室中，学生借助虚拟实验软件，根据实验目的，可以灵活地选择实验设备和实验药品进行相应的实验。一旦发生问题还可以通过更换仪器的方式进行重新试验，在短时间内对实验进行重组。实验课时少的问题得到解决，在一定程度上满足了学生学习的需求，同时提高了实验教学的效率。
2 化学虚拟实验室安全可靠，同时利于保护环境
化学实验试剂大多数具有易燃、毒害、腐蝕性。在传统的实验室中进行实验时，在实验过程中由于学生自身操作的失误，不清楚实验的相关要求，长期损耗实验仪器等都会达不到预期的实验目的，在一定程度上威胁到学生的人身安全，损坏实验仪器，浪费试验药品，进而造成不必要的损失，同时对环境造成污染。化学虚拟实验室整合文字、图像、声音、动画各种信息，对整个实验过程和现象进行形象地模拟，学生在安全的环境中，充分了解实验原理。例如，模拟出实验中将未反应完的剩余金属钠颗粒直接倒入有易燃液体的废液缸中，金属钠立即在废液中剧烈反应，钠粒在液面上不断翻滚并伴有火星产生，引燃废液缸中的易燃液体。通过化学虚拟实验室计算机模拟出实验中的错误操作，在试验过程中，通过图像、声音等，让学生充分意识到错误操作造成的危险，提醒学生在试验过程中一定要避免错误的发生，进而给学生留下深刻的印象，高度重视实验过程中的安全规范操作，有效避免了化学实验室事故的发生，在化学虚拟实验室中，即使出现危险情况，也能对学生进行及时的处理。
常规的化学实验中不可避免地要消耗大量的药品和水资源，实验过程中还会产生有毒气体、废液、残渣以及其它有害物质，不利于环境保护。例如，铜与浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸作用时会产生一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫气体，都是有毒害的气体。因此在保证实验教学目的的前提下，可设计成模拟实验，画面生动、逼真，可以将反应过程慢放和重播，学生能清楚的观察实验过程和实验现象，学生在掌握知识的同时又可以加强环保意识。
3 强化自主学习，培养学生思考和自己设计实验的能力
根据自己的需要和水平，学生在化学虚拟实验室中可以选择不同的学习内容或层次，同时根据学生的实际情况给予不同的帮助，对于学习的进程学生能够自主控制。根据一定的教学模式，模拟实验自主学习系统能够对教学过程进行模拟，对模拟实验的进展进行自动跟踪，同时分析和矫正试验的操作信息。例如提示实验仪器的使用、实验危险的警告、实验结果反馈和评价等，在一定程度上增加了学生学习积极性和主动性。在化学虚拟实验室中，根据自己的兴趣爱好，学生还可以充分发挥自身的创造力和想象力，对已有的实验进行改造和完善，进而激发学生不断探索的兴趣，有助于培养学生的科学探索能力。
4 化学虚拟实验室教学的弊端
对于虚拟化学实验来说，并不是真正的化学实验。学生的实验技能训练不可能通过模拟过程中对鼠标和键盘的操作进行替代。对于试验过程中，取用配制药品，洗涤使用仪器，安装试验设备，控制反应过程，具体、严格、规范进行实验后处理等，这些看似简单的实验操作，只有通过实践才能逐步掌握，另外，必须在真实的试验过程中才能体会嗅觉和触觉等。在实际的实验过程中，药品质量、环境变化、人为失误等未知因素影响发生的变化等，如何智能化处理模拟实验软件，复杂动态的试验过程不能通过模拟实验室来完成。所以，模拟化学实验不能完全代替常规的化学实验，只能是教学过程的辅助手段。
5 结束语
突破高职教育实践教学沿用的传统模式，建立化学虚拟实验室，将现代多媒体技术应用在实践教学中，将其与传统的教学手段有机地结合起来，灵活运用，相辅相成，优势互补，最大程度地发挥作用，从而达到提高实验教学效率的目的。
参考文献：
[1]郑风英，李顺兴.化学实验绿色研究[J].漳州师范学院学报，2001（3）57-59.
[2]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨[J].西安邮电学院学报，2005（2）141-143.
[3]吕浩，王文永，徐妲.化学虚拟实验室在中学教学中的应用[J].现代中小学教育，2012（04）.
作者简介：
张志强（1971-），男，江苏苏州人，实验师，研究方向：化学实践教学。
关键词：化学虚拟实验室 实践教学 应用
把学生培养成既有理论素养，更有实践动手能力的应用型人才，是高职院校人才培养目标的定位。当前，高等教育已经大众化、普遍化，受各种因素的影响和制约，国内高职院校的教学质量普遍下降，特别是在实践教学中忽视成本高、难度和质量弹性都较大的实践教学，因此必须加强高职院校实践教学工作，增强学生的动手能力和实践能力。
化学实验教学主要设置有无机化学、有机化学、分析化学以及化学类实验等课程，受各种客观因素的影响和制约（装置复杂、仪器设备不足、药品稀贵、操作技术要求高、危险性大、反应速率慢、课时较少），实验教学的完整性在一定程度上受到影响。在这种情况下，借助一块黑板、一套仪器设备、一本实验教材进行实验教学，计算机多媒体教学设备稀缺，同时先进的教学仪器等教学手段更是落后，教学方法依然延续课前预习，课堂重点讲解、演示和指导的模式，根据实验指导书，学生进行相应的试验，同时完成实验报告，通过这种方式进行教学，根本不能培养学生独立思考和自行设计实验的能力。
传统实践教学模式单一性的局限被化学虚拟实验室所打破，在化学实验教学过程中，融入了信息技术知识，目前存在的问题在一定程度上得到了解决，实验的理论知识、方法、技能等得到了提升，学生发现问题、分析问题、解决问题能力得到培养和提高，同时也培养了学生进行科学研究的能力。主要表现在：计算机对信息具有强大的处理能力，因此可以充分发挥计算机虚拟化学实验室处理声像、图形、文字、动画、网络信息的分析、综合、切分、编排等信息的功能，在进行化学实验时，将有关试验的文字、图像、声音、动画等因素组合在一起，在一定程度上使学生通过感官获取全方位的信息，学生很清楚地对实验过程和实验现象进行观察和研究，在操作计算机的过程中，让学生切实体会到身临其境的感觉，进而激发学生的学习兴趣，以及学习的主动性和积极性，同时起到良好的教学效果。
1 化学虚拟实验室教学的优势
在高职学校，通过化学虚拟试验室的方式进行教学，在一定程度上提高了教学效率，同时弥补了实验课时少的弊端，进而便于学生预习、巩固和复习。
实验教学作为一种新型的教学模式，充分利用学生的手与脑，一方面提高了动手操作能力，另一方面培养了动脑思考能力。受实验课时的影响和制约，通常在2～3个学时内完成一个实验环节。因此，教师只能简要的示范和描述仪器的使用和实验方法，减少了学生独立思考的时间，在实验过程中，学生不可避免地出现各种错误，进而影响了最后的实验结果；有些实验所需时间较长，如有机化学中的部分合成实验，甚至在实验课结束时，仍有部分学生未能完成实验操作，没能得到实验结果；有些实验所需要使用的仪器或药品比较贵重稀缺，实验室配备的此类仪器药品数量少，进而在一定程度上，难以满足全部学生进行动手操作的需要，影响学生对所做实验内容的了解，如仪器分析时用到的气相色谱仪等。做完实验后，由于学生受到各种条件的影响和制约，进行重复实验根本不可能实现，所以，实验知识得不到巩固和提高。
在教学过程中，通过化学虚拟实验室进行教学避免了时间和空间的限制，时间和地点学生可以自由选择，无论在学校，还是在家里都能进入化学虚拟实验室，利用多媒体虚拟操作进行实验预习，便于学生后期试验的操作；化学虚拟实验室使重复多次实验成为可能，有利于学生复习和巩固。
在化学虚拟实验室中，学生借助虚拟实验软件，根据实验目的，可以灵活地选择实验设备和实验药品进行相应的实验。一旦发生问题还可以通过更换仪器的方式进行重新试验，在短时间内对实验进行重组。实验课时少的问题得到解决，在一定程度上满足了学生学习的需求，同时提高了实验教学的效率。
2 化学虚拟实验室安全可靠，同时利于保护环境
化学实验试剂大多数具有易燃、毒害、腐蝕性。在传统的实验室中进行实验时，在实验过程中由于学生自身操作的失误，不清楚实验的相关要求，长期损耗实验仪器等都会达不到预期的实验目的，在一定程度上威胁到学生的人身安全，损坏实验仪器，浪费试验药品，进而造成不必要的损失，同时对环境造成污染。化学虚拟实验室整合文字、图像、声音、动画各种信息，对整个实验过程和现象进行形象地模拟，学生在安全的环境中，充分了解实验原理。例如，模拟出实验中将未反应完的剩余金属钠颗粒直接倒入有易燃液体的废液缸中，金属钠立即在废液中剧烈反应，钠粒在液面上不断翻滚并伴有火星产生，引燃废液缸中的易燃液体。通过化学虚拟实验室计算机模拟出实验中的错误操作，在试验过程中，通过图像、声音等，让学生充分意识到错误操作造成的危险，提醒学生在试验过程中一定要避免错误的发生，进而给学生留下深刻的印象，高度重视实验过程中的安全规范操作，有效避免了化学实验室事故的发生，在化学虚拟实验室中，即使出现危险情况，也能对学生进行及时的处理。
常规的化学实验中不可避免地要消耗大量的药品和水资源，实验过程中还会产生有毒气体、废液、残渣以及其它有害物质，不利于环境保护。例如，铜与浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸作用时会产生一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫气体，都是有毒害的气体。因此在保证实验教学目的的前提下，可设计成模拟实验，画面生动、逼真，可以将反应过程慢放和重播，学生能清楚的观察实验过程和实验现象，学生在掌握知识的同时又可以加强环保意识。
3 强化自主学习，培养学生思考和自己设计实验的能力
根据自己的需要和水平，学生在化学虚拟实验室中可以选择不同的学习内容或层次，同时根据学生的实际情况给予不同的帮助，对于学习的进程学生能够自主控制。根据一定的教学模式，模拟实验自主学习系统能够对教学过程进行模拟，对模拟实验的进展进行自动跟踪，同时分析和矫正试验的操作信息。例如提示实验仪器的使用、实验危险的警告、实验结果反馈和评价等，在一定程度上增加了学生学习积极性和主动性。在化学虚拟实验室中，根据自己的兴趣爱好，学生还可以充分发挥自身的创造力和想象力，对已有的实验进行改造和完善，进而激发学生不断探索的兴趣，有助于培养学生的科学探索能力。
4 化学虚拟实验室教学的弊端
对于虚拟化学实验来说，并不是真正的化学实验。学生的实验技能训练不可能通过模拟过程中对鼠标和键盘的操作进行替代。对于试验过程中，取用配制药品，洗涤使用仪器，安装试验设备，控制反应过程，具体、严格、规范进行实验后处理等，这些看似简单的实验操作，只有通过实践才能逐步掌握，另外，必须在真实的试验过程中才能体会嗅觉和触觉等。在实际的实验过程中，药品质量、环境变化、人为失误等未知因素影响发生的变化等，如何智能化处理模拟实验软件，复杂动态的试验过程不能通过模拟实验室来完成。所以，模拟化学实验不能完全代替常规的化学实验，只能是教学过程的辅助手段。
5 结束语
突破高职教育实践教学沿用的传统模式，建立化学虚拟实验室，将现代多媒体技术应用在实践教学中，将其与传统的教学手段有机地结合起来，灵活运用，相辅相成，优势互补，最大程度地发挥作用，从而达到提高实验教学效率的目的。
参考文献：
[1]郑风英，李顺兴.化学实验绿色研究[J].漳州师范学院学报，2001（3）57-59.
[2]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨[J].西安邮电学院学报，2005（2）141-143.
[3]吕浩，王文永，徐妲.化学虚拟实验室在中学教学中的应用[J].现代中小学教育，2012（04）.
作者简介：
张志强（1971-），男，江苏苏州人，实验师，研究方向：化学实践教学。