虚拟实验在化学学科教学中的作用与成效研究
虚拟实验是以计算机技术的应用为核心，采用虚拟现实技术、仿真技术、计算机图形图像技术等生成的逼真的实验场景，在虚拟情境中用户使用必要的设备操作实验仪器和设备，完成实验，所获得的效果等同于甚至优于真实实验。2003年我国启动了高中化学新课程改革，新课程将学生综合素质的培养及自主学习能力的培养提到了重要的地位。化学是以实验为基础的学科，实验教学在化学学科教学中十分重要。在新课程实施过程中，教师的实验手段仍然比较单一(如无法将一些微观化学现象形像地展示给学生)，阻碍了学生实验技能的提高。虚拟实验可以将微观的实验现象宏观化，把抽象的问题具体化，为新课程实验教学提供了新的实验手段。虚拟实验已经在教学中得到了应用，取得了一定的教学效果。但是其应用处于初级阶段，教师对虚拟实验的认识不够全面，虚拟实验教学缺乏系统的方法和策略。我们针对该理论空白，选择“虚拟实验在化学学科教学中的作用与成效”作为研究课题，做了如下三个方面的工作。
1.实施抽样调查，了解了中原地区虚拟实验在硬件配置、软件使用方面的现状以及教师对虚拟实验教学的评价：大部分学校已具备虚拟实验所需的硬件配置，有97.4％的学校配备了专用的计算机房，其中有21.1％的学校安装了适合虚拟实验教学的校园网；教师已具备虚拟实验教学的相关软件技能，有93％的教师经常使用Powerpoint、Flash和Authorware等教学软件；教师已经使用虚拟实验开展教学，61％的教师使用模拟动画进行实验教学，其中44％的教师使用了层次较高的Flash动画和三维动画实验；虚拟实验在教学中有重要地位，86％的教师认为虚拟实验在教学中有重要作用，其中52.8％的教师认为虚拟实验尤其适用于易燃易爆实验和有毒的实验；虚拟实验提高了教学效果，78.9％的教师认为虚拟实验的教学效果好，37％的教师认为高水平的虚拟实验沉浸感强，实验效果超过了真实实验。
2.探讨了虚拟实验在化学学科教学中的地位和作用。虚拟实验具有仿真性、沉浸感、安全性等特点，能够将微观的实验现象宏观化，把抽象的化学概念具体化，模拟真实实验不能提供的实验情境，为学生提供一个探究学习的平台，在教学中有不可替代的作用。以《化学必修一》为例，教材中共有27个实验，其中的5个实验的反应物或生成物有毒，采用虚拟实验进行教学更加安全，实验的效果优于真实实验；有6个实验的反应速度较快，真实实验中学生不易观察相关现象，通过虚拟实验学生可以更加清楚地观察实验现象，加深了对真实实验的理解。
3.通过对比实验研究了虚拟实验在化学学科教学中的作用和成效：虚拟实验可以促进学生对教学内容的理解，在对比教学后，实验组中有更高比例的学生理解了相关教学内容；虚拟实验可以促进学生对相关知识的掌握，对比教学后实验组中有更高比例的同学掌握了相关知识；虚拟实验可以增强学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性，端正学生的学习动机，量表测试表明实验组被试的学习兴趣和学习积极性高于控制组，且虚拟实验使实验组被试的学习动机更加端正。
现代教育技术;虚拟实验;高中化学;新课程改革;教学成效
河南大学
硕士
学科教学(化学)
许英
2012
中文
G633.8
65
2012-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）