網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)在高中化學(xué)課堂上的應(yīng)用方法

王校軍

摘 要：一首“減數(shù)分裂”的網(wǎng)絡(luò)生物教學(xué)歌曲在高中學(xué)生中風(fēng)靡一時(shí)，其代表著多媒體技術(shù)在高中生物課堂上的創(chuàng)新性應(yīng)用已經(jīng)邁入了數(shù)媒傳播的多極化和層次化階段。在網(wǎng)絡(luò)科技已然進(jìn)入千家萬(wàn)戶的時(shí)代里，建立數(shù)字化模擬實(shí)驗(yàn)室、編輯簡(jiǎn)單的教學(xué)版網(wǎng)絡(luò)游戲，將網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)帶到高中化學(xué)課堂，結(jié)合示范演練的傳統(tǒng)教學(xué)方法，增添多極化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具，對(duì)高中化學(xué)教學(xué)步入數(shù)字化和現(xiàn)代化階段具有重要意義。通過(guò)探究網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)在高中化學(xué)課上的應(yīng)用背景、應(yīng)用方法、應(yīng)用意義，嘗試在高中化學(xué)課堂上推行網(wǎng)絡(luò)化的信息技術(shù)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的自我認(rèn)知能力。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)模擬；反應(yīng)原理；元認(rèn)知

蘇教版化學(xué)必修1、必修2及化學(xué)反應(yīng)原理，涵蓋了化學(xué)的研究方法、實(shí)驗(yàn)方法、現(xiàn)代的先進(jìn)技術(shù)、元素化合物知識(shí)、有機(jī)化學(xué)知識(shí)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)基本原理等化學(xué)核心內(nèi)容，全部通過(guò)“灌輸、填鴨”的傳統(tǒng)教學(xué)方式傳遞給學(xué)生群體，勢(shì)必會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，對(duì)化學(xué)知識(shí)的傳播產(chǎn)生不利影響。傳統(tǒng)高中化學(xué)教學(xué)遵循“三個(gè)中心，一個(gè)基本點(diǎn)”的教學(xué)模式，即：以教師為中心、以教室為中心、以教材為中心、以考試成績(jī)作為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的唯一途徑。如此單一、枯燥、乏味的教學(xué)方式對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)熱情，具有一定程度上的阻礙作用，但是完全仿照“減數(shù)分裂”再造一首“氧化還原反應(yīng)”的流行歌曲，課程性質(zhì)、課程內(nèi)容和教學(xué)方法上的不適應(yīng)以及新鮮程度的大幅度降低，也會(huì)直接影響到化學(xué)課堂教學(xué)趣味性的進(jìn)一步提升。

探討如何在課堂上增添不一樣的“新鮮元素”，催化一堂生動(dòng)有趣的化學(xué)課堂反應(yīng)，對(duì)于提高學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的元認(rèn)知能力具有重要意義。

一、網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)在高中化學(xué)課堂上的應(yīng)用背景

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，在軍事戰(zhàn)略指揮應(yīng)用上，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)化模擬在逐步取代傳統(tǒng)的沙盤指揮作業(yè)。如2015年4月票房黑馬《戰(zhàn)狼》中，解放軍高級(jí)指揮官在進(jìn)行反恐營(yíng)救過(guò)程中的指揮作業(yè)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模擬進(jìn)行的。在駕駛員技能培訓(xùn)課程中，大多數(shù)駕校也開(kāi)始選擇性地采購(gòu)駕駛模擬器材進(jìn)行駕駛動(dòng)作模擬演練。這說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)模擬教學(xué)應(yīng)用到高中化學(xué)教學(xué)課堂上去，從技術(shù)層面講已經(jīng)毫無(wú)障礙。

模擬技術(shù)人員按照內(nèi)容需要將相應(yīng)的規(guī)則和定律編輯進(jìn)入特定的程序中，在條件假設(shè)符合程序要式的情況下進(jìn)行自主模擬演練，其演練結(jié)果可以驗(yàn)證在假設(shè)條件下預(yù)估結(jié)果的真?zhèn)涡?，從而推?dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)程?！胺抡婊瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室”的誕生，為模擬化學(xué)教學(xué)提供了相應(yīng)的技術(shù)支撐。提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生融入探究式的化學(xué)課堂之中，網(wǎng)絡(luò)仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的誕生就恰到好處地彌補(bǔ)了這方面教學(xué)技術(shù)應(yīng)用的空白。

二、網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)在高中化學(xué)課堂上的應(yīng)用方法

在高中化學(xué)課程中，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模擬的內(nèi)容涵蓋了所有實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如：鈉、鎂、鋁單質(zhì)金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)；電解池原理探究實(shí)驗(yàn)；乙烯的制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；糖、乙酸的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)編程模擬應(yīng)用到化學(xué)教學(xué)課程，能夠帶來(lái)不一樣的課堂氛圍。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯原理編程進(jìn)網(wǎng)絡(luò)軟件，并進(jìn)行化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)于非IT專業(yè)的化學(xué)教師而言是相當(dāng)困難且不容易實(shí)現(xiàn)的。但科技發(fā)展到現(xiàn)在，一些圍繞教學(xué)發(fā)展的軟件應(yīng)用也開(kāi)始在網(wǎng)絡(luò)上生根發(fā)芽。由金華科公司研發(fā)制作的軟件“虛擬仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室V3.0專業(yè)中文版”，這套軟件在模擬實(shí)驗(yàn)操作方面簡(jiǎn)單易懂，囊括了所有高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)解決學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室器材有限、經(jīng)費(fèi)投入緊張、化學(xué)試劑成本較高、化學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法經(jīng)常反復(fù)多次練習(xí)等問(wèn)題，有著其他教學(xué)方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

1.教師模擬實(shí)驗(yàn)探究

模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的都是一致的，都是為了讓教學(xué)內(nèi)容得以更好的開(kāi)展，學(xué)生熟練掌握所學(xué)習(xí)的課堂知識(shí)并能在實(shí)際生活中運(yùn)用自如。這個(gè)過(guò)程中，教師要一直扮演“引路人”的角色，自古以來(lái)教師在“傳道、授業(yè)、解惑”的層面上都占據(jù)著至關(guān)重要的地位。網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)只是一種新鮮感極強(qiáng)、極富創(chuàng)新特色的教學(xué)方式，是傳遞化學(xué)知識(shí)的一種教學(xué)工具，不能完全代替教師的教學(xué)地位。因此，在模擬實(shí)驗(yàn)的伊始，教師需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行親自探究，并記錄該教學(xué)方法的利弊，為后續(xù)的教學(xué)開(kāi)展做好充足的準(zhǔn)備。

2.學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂參與

學(xué)生要一直扮演“表演者”的角色，舞臺(tái)學(xué)校已經(jīng)為你搭建，表演的技巧方法教師已經(jīng)告訴你，如何在舞臺(tái)上演繹好自己的學(xué)海生涯，全在于學(xué)生自己。模擬實(shí)驗(yàn)的引入只是一種吸引學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的工具，如何讓它最大限度地發(fā)揮教學(xué)層面的推動(dòng)作用還在于學(xué)生。因此，課程呈現(xiàn)的新穎獨(dú)特，教師教授的風(fēng)趣幽默，課堂氛圍的輕松愉悅，都是一堂化學(xué)實(shí)驗(yàn)課成敗的重要影響因素。在高中課堂上，學(xué)生永遠(yuǎn)都是主角。“授之以魚，不如授之以漁?！笨v使教師掌握的知識(shí)面非常寬廣，對(duì)知識(shí)的理解程度也非常深刻，教學(xué)的主體還應(yīng)該是學(xué)生。因此，化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)課，教師帶學(xué)生走進(jìn)去，一旦入門了，剩下的時(shí)間和舞臺(tái)就該還給學(xué)生了。

3.師生實(shí)驗(yàn)課堂互動(dòng)

元認(rèn)知理論普遍認(rèn)為，元認(rèn)知就是對(duì)認(rèn)知主體的認(rèn)知，還原到化學(xué)課堂上，也就是學(xué)生對(duì)自己化學(xué)知識(shí)認(rèn)知狀態(tài)的一種認(rèn)知。如：電解池實(shí)驗(yàn)，電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。在U型管中加入飽和的氯化銅溶液，利用石墨棒做電極，接通閉合電流會(huì)出現(xiàn)一系列的現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象的描述需要教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前思考的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要學(xué)生根據(jù)所見(jiàn)、所聞作出語(yǔ)言上的表達(dá)：有氣泡，有刺激性氣味，石墨棒上附著有紅色物質(zhì)。這是實(shí)驗(yàn)的表面特征，那么化學(xué)反應(yīng)原理是什么呢？教師帶領(lǐng)學(xué)生回歸到理論教學(xué)課堂上進(jìn)行講解。學(xué)生知道自己哪些知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有掌握，哪些實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颡?dú)立完成，但卻對(duì)自己的認(rèn)知沒(méi)有清楚地認(rèn)知，這個(gè)時(shí)候就需要教師介入實(shí)驗(yàn)過(guò)程中去，總結(jié)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知程度，以及對(duì)自我獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ恼J(rèn)知程度。這種貫穿于模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)知教學(xué)互動(dòng)能夠協(xié)助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己的化學(xué)實(shí)操能力，并根據(jù)不足進(jìn)行有針對(duì)性的彌補(bǔ)訓(xùn)練。

三、網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)在高中化學(xué)課上的應(yīng)用意義

1.引入信息化的化學(xué)教學(xué)工具

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作課程所占比例不高并非教材大綱不重視，而是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在諸多可變因素，如：學(xué)校在化學(xué)課時(shí)安排上忽略了化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)的要求；部分學(xué)校和化學(xué)教師在高考?jí)毫ο氯藶榈貕嚎s化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)；學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的自我管理難度較大，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)等，這些或多或少地成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)生自主實(shí)操率偏低的原因。

PPT多媒體技術(shù)和視頻演示教學(xué)技術(shù)在高中課堂上經(jīng)常被作為信息技術(shù)教學(xué)的典范，在高等教育實(shí)驗(yàn)課程中也被得到廣泛地推廣和應(yīng)用。但網(wǎng)絡(luò)仿真模擬技術(shù)在學(xué)校課堂上卻非常少見(jiàn)。在高中課堂上適時(shí)引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中誕生的“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”，解決了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)藥劑等物質(zhì)層面的問(wèn)題，同時(shí)帶給學(xué)生完全不一樣的教學(xué)體驗(yàn)，給教師教學(xué)增添不一樣的工具選擇，對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展是極為有利的。

2.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中化學(xué)的興趣

教育學(xué)調(diào)查報(bào)告顯示，77.2%的學(xué)生認(rèn)同將信息化技術(shù)更多地引入高中理論課程中去，并且有83.9%的學(xué)生首選將網(wǎng)絡(luò)信息與課程內(nèi)容相結(jié)合進(jìn)行探究式教學(xué)。這說(shuō)明學(xué)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化學(xué)課堂上的應(yīng)用是持贊成態(tài)度的?；瘜W(xué)教學(xué)除去正常的理論課堂知識(shí)學(xué)習(xí)以外，還會(huì)涉及部分實(shí)驗(yàn)室操作內(nèi)容。除了將化學(xué)元素填詞改編為流行歌曲以外，還可以將3D網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)帶到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室課堂上來(lái)。

仿真實(shí)驗(yàn)室模擬技術(shù)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)配合相應(yīng)的現(xiàn)象說(shuō)明，并要求學(xué)生對(duì)現(xiàn)象說(shuō)明進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治鼋獯?。學(xué)生解答完成后翻看實(shí)驗(yàn)說(shuō)明以及化學(xué)原理，核對(duì)自己的前期解答是否正確，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行自我修正。吸引學(xué)生化學(xué)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自我探究學(xué)習(xí)的能力，再配合化學(xué)教師的重難點(diǎn)講解，一堂有趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課在模擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的引進(jìn)下圓滿高效地完成了。

3.協(xié)助學(xué)生深刻全面地認(rèn)知自我

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識(shí)不是通過(guò)教師傳遞給學(xué)生的，而是學(xué)生在一定的社會(huì)背景下借助外界力量的幫助，通過(guò)意義構(gòu)建的方式獲得的。皮亞杰認(rèn)為，個(gè)體認(rèn)知社會(huì)是通過(guò)“同化”和“順應(yīng)”進(jìn)行的，并在平衡—不平衡—新的平衡中得到豐富和發(fā)展的。如：電解池實(shí)驗(yàn)飽和溶液選擇的不是氯化銅，那么溶液經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)呈現(xiàn)出來(lái)的顏色就可以不是紅色。學(xué)生在模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)檢驗(yàn)自己對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知，嘗試進(jìn)行化學(xué)元素的探究性組合實(shí)驗(yàn)，既是元認(rèn)知過(guò)程，也是創(chuàng)造性能力的發(fā)揮過(guò)程。

4.網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)存在的問(wèn)題和不足

在電解池實(shí)驗(yàn)中，氣泡可以通過(guò)模擬影像看到，聲音可以通過(guò)音頻系統(tǒng)傳遞，分解細(xì)節(jié)可以通過(guò)數(shù)據(jù)模擬得到認(rèn)知，那么“刺激性氣味”又該如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表達(dá)出來(lái)呢。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的模擬應(yīng)用目前也只能停留在2D和3D的層面，4D、5D或者9D模擬所付出的營(yíng)建代價(jià)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)室人為操作所投入的。另外，網(wǎng)絡(luò)模擬通過(guò)數(shù)據(jù)編程能夠給出教材課程上設(shè)計(jì)好的“正確答案”，那么實(shí)際應(yīng)用中因各種外在因素影響而出現(xiàn)的“失敗”實(shí)驗(yàn)卻無(wú)法在模擬中體現(xiàn)出來(lái)。

綜上所述，無(wú)論是示范演練教學(xué)法、模擬探究實(shí)驗(yàn)法、團(tuán)體互動(dòng)交流法或是戶外拓展訓(xùn)練法，在整個(gè)高中階段的知識(shí)傳播上，都是因人、因地、因教材內(nèi)容不同而體現(xiàn)出來(lái)不同的推動(dòng)效力。網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)提供給高中化學(xué)的“仿真實(shí)驗(yàn)室”平臺(tái)，并不是解決學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)問(wèn)題的萬(wàn)金油。它只能是一種教學(xué)手段，用來(lái)幫助教師提高教學(xué)效率、幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率的一種手段。教學(xué)的關(guān)鍵還在于學(xué)生的自我成長(zhǎng)，而在成長(zhǎng)的過(guò)程中，教師如何協(xié)助學(xué)生去完善和優(yōu)化自我認(rèn)知，成為知識(shí)的承載者，這才是一線教師要探究和思考的。

參考文獻(xiàn)：

陳宜菲.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化[J].廣東化工，2013（15）.

編輯 溫雪蓮