【摘要】
大学化学实验室应用虚拟仿真软件，学生可以利用软件进行实验课程的自主个性学习，最终逐步达到在真实实验室中熟练操作，这样加强了学生对化学实验的兴趣与实践能力的培养，从而使基础化学实验教学工作更加有序安全地进行。
【关键词】
虚拟化学实验室；实际教学；探索
随着高校教育的规模扩大，教育结构发生调整，高等教育趋向大众化教育，应用技术型高等学校的构建，要求在人才培养定位上重视应用性教育，着重培养具有较强社会适应能力与竞争能力的高素质人才，教学核心转向实践教学。为了更好地进行安全管理，学院曾多次进行了校内安全教育，通过课堂教学、举办讲座、进行消防演习等多种形式进行安全知识的宣传与讲解，从思想上让师生高度重视，从行动上提高防范的主动性，实验室中安全性及环保性建设要求日益加强。为了能更好地让学生在实验室里主动、自主的学习，学院还构建了虚拟仿真实验室，使用各种便利快捷现代教学工具，利用虚拟实验软件，让学生分层学习，从而使学生达到培养与提高兴趣、能力及创新意识的目的。
一、传统教学课堂化学实验中的问题
1.教学难度加大。进入高校后，化学课程存在延续高中课程的现象，但内容与难易程度明显加大，要求学生达到更高的技能型，而上课学时的限制，学院实验设备、条件以及实践实习基地的限制，均制约着学生能力的培养，造成了教学效果、学生学习质量、以及人才培养成果之间的矛盾重重。
2.实验操作规范与熟练度训练要求加大。实际学习中，在校学生动手能力的训练受到实验室、仪器设备等教学条件的限制，很难达到仪器设备人手一套，并且有些化学实验过程的变化与反应瞬间即逝，学生很难能真正观察、了解实验原理与现象，造成实验教学效果无法达到预期目标，学生实验基础不扎实，实验中无法调动学生学习动力、兴趣与参与意识，学生应用能力与实际动手能力无法有效地进行培养与锻炼。
3.学生能力参差不齐。由于生源不同，基础、学习态度以及学习能力上存在着很大的差异，而传统课堂大班管理面授教学也越来越不能吸引学生的学习兴趣，教学效果相对有限，学生的积极性与主动性无法得到充分调动。
二、虚拟仿真实验室的优势
面对上述传统教学中存在的问题，如何使用现代科技工具与手段，培养学生的学习兴趣及创新精神，虚拟仿真实验室应运而生，填补了这方面的缺撼。虚拟仿真实验室是利用虚拟实验室软件系统，在虚拟空间中模拟实验过程与结果，让学生通过声音、文字及画面等直观展示实验的过程。
1.直观地教学展示。近年来，国内虚拟实验室软件系统一直在加大力度地研发，软件大多为桌面型，与多媒体教学设备构成教学平台，实现直观展示教学实验，软件画面清晰逼真，操作简便，易于在教学中展示。
2.实现微观世界宏观化。化学实验中大量涉及微观世界的分子形态、原子形态及物质结构，学生理解能力的强弱直接影响着学习结果，虚拟实验室中能将微观世界扩大化，让学生直观地了解物质结构与形态，展示3D结构模型演示图、模拟真实实验场景、仿真平台器材库等等，能让学生从视觉、听觉、触觉等方面多方位感知实验与事物的化学变化过程。
3.有效避免传统实验操作带来的各种危险。传统化学实验室进行实验要提前进行准备，实验过程中也要消耗大量地实验试剂及药品、材料，实验仪器、设备也会有损耗，还会生成大量的废液、废物及废气，污染环境，又因操作人员实际操作能力的高低，影响实验效果。另外，大多数实验试剂及物品也具有易燃、强腐蚀性等特点，存在潜在的危险源，这就造成实际管理过程中实验室对学生在实际操作过程中要求严格，制约动手能力的锻炼。
4.有助于个性化练习。使用虚拟实验室软件在具体实验中能避免直接接触危险及有毒的化学药品，杜绝危险源，且实验过程没有废弃物的排放，这样既能有效避免因操作不规范带来的危险因素，又可以进一步培养学生独立学习的主动性。学生可以通过各种感官来感知微观世界，符合现代学生的思维习惯，通过模拟技术，教师能够放心学生大胆地操作一些难度较大、有一定危险性与危害性的实验，为学生探索与主动学习提供有利条件，这种启发式教学方式相比传统面授教学方式能让学生主动学习，更好地培养了创新意识。虚拟实验室还能通过在线辅导等多种方式理解化学实验中的实验过程、仪器使用方法等理论，让差生跟上进度，弥补学习不足。基础好的可以进行拓展学习，实现学习个性化。经过系统学习和练习后，再让学生进行真实实验室操作，能够确保实验效果，大大提高成功率。总之，虚拟实验室突破传统实验室的限制，扩大实验过程的细节化，降低危险性至零，还可以降低成本，重复操作，提高演示化学实验的效果，减少等待实验结果的时间，从而达到实验过程全程绿色环保，高效率。它为学生提供虚拟操作平台，即时是实验过程中的错误操作，也可以通过软件直观地展示错误操作的后果，生动形象给学习者留下深刻的印象，避免再范错误，从而降低事故的发生，更好地防范发生事故。
结束语
虚拟化学实验室的出现使教学内容与过程直观、高效地展示在学生面前，微观世界的探索与研究进行转化为宏观模拟，将瞬间反应时间定格，将抽象的实验现象具体化，通过虚拟实验室的演示与练习，为学生实践能力训练打下基础。21世纪后的学生是信息化的一代，网络环境与信息化扑面而来，学生们注重个性张显，喜爱信息化式的学习方式，虚拟化学实验室为他们提供了丰富的学习资源，降低了实验成本，虽然它也有真实感不强的瑕疵，软件系统也需要不断的升级，从而不能完全替代了真实实验，只有在实践中不断摸索，将两者有机的结合起来，各自发挥各自的优势，教学中精心组织实验，才能收到最佳效果。
作者：郭莹 单位：西安科技大学高新学院
参考文献：
[1]王小蓉.虚拟化学实验室环境下的化学实验教学.中国教育技术协会,2004.
[2]周宝成,黄建花.建立虚拟化学实验室进一步开放实验室,教育教学论坛,2013(1).
[3]李永涛.实时交互式虚拟实验系统设计与实现.现代计算机,2013(3).
