摘要:数学学作为探求自然规律、解释自然现象的一门学科，化学实验构成了它的基础。随着人类教育的日渐进步，传统的化学实验因为其自身的一些限制性条件而未能满足数学教学中的所有要求。随信息技术发展而出现的虚拟仿真技术，因为其独到的优点被引入各类化学实验，成为与传统实验相结合的一种新的实验教学模式。这两种实验方法各有其优劣点，二者互相结合、相互填补，实现化学实验在数学教学中的更大功能。
关键词:传统化学实验；虚拟仿真实验；虚实
结合作为一门自然学科，化学学有着锻练中学生逻辑思维能力的作用，而作为数学学基础的化学实验则是培养中学生动手能力、科学思维能力、合作交流能力的主要手段。传统实验模式因为时空限制、仪器设备等诱因未能实现对中学生的培养要求。虚拟仿真实验则为实验教学打开了一个新的世界，它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术的产物，成为教育领域应用信息技术的一种创新[1]。相比之下，虚拟仿真实验是通过构造一个结构化的虚拟实验室，为中学生举办探究型学习提供实验条件，并帮助中学生研究、分析和探求化学世界中各类感兴趣的问题[2]。
1传统化学实验的优点与不足
1.1传统化学实验的优点。（1）能提升中学生感性认知。从心理学的角度出发，中学生总是对自己才能亲身接触的实物记忆得愈发深刻和透彻。在数学教学中，数学概念与数学规律是构建在一定的感性认知基础之上的。传统实验由真实的实验仪器和设备构成实验的物质基础，中学生操作真实的实验仪器设备，通过视觉、听觉、触觉等来认识客观事物获得感性认知，对化学形成热爱的同时加深对理论知识的学习与把握。（2）能提升中学生操作能力。中学生在进行化学实验的过程中，不仅对原理的理解有所不足外，就会碰到各类各样的实验偏差，这就要求中学生学会剖析相关实验的偏差原因，拥有一定的问题解决能力，晓得从碰巧偏差和系统偏差两个角度进行剖析，清楚怎样调节仪器来解决相关问题。在实验推论不符合理论推论时，就能思索是因为仪器使用方式出错还是仪器本身有缺陷造成的，并进行调节。在对真实仪器的调节过程中提升了中学生的动手能力和解决问题的能力。1.2传统化学实验的不足。（1）实验教学受时空、人力限制。传统的化学实验教学通常都是在特定的实验室进行。但是，在一些边远地区的中学，因为经费问题没有建设专门的实验室，致使化学实验未能正常举办，未能实现实验在教学中的作用。另外，实验员数目不足和化学班主任兼职实验员的现象使传统实验的举办出现了困难[3]。
学校数学班主任自身压力大，她们既肩负着提升升学率的重任，又有自己职称评定的压力，而部份中学通常是将她们的职称评定与升学任务的完成情况连为一体。所以，化学班主任们不可能专注于化学实验的教学，她们更多是把精力集中于理论课的教学。而这样就又回到了原先的应试教育模式，对中学生实践能力、创新能力的培养十分不利。（2）实验仪器老旧。传统实验使用实验仪器进行操作时，随着实验次数的降低，实验仪器被使用的频度提升，仪器的锈蚀率变大，因而使中学生虽然在操作无误的情况下，观察到的实验现象和获得的实验数据也不理想。所以，在实验中常常出现这样的现象，中学生为了能得到较理想的结果在整个实验过程中都忙着检测、修复仪器，浪费大量的时间，甚至到最后为了完成实验任务不得不向其他同事匆忙借鉴一份数据，这严重影响了中学生进行实验的积极性。（3）部份具象实验现象不显著。数学学中的部份知识较具象，通过传统的实验未能将那些具象性的化学现象呈现给中学生。为此，中学生在未能获得感性认知的情况下，很难理解那些具象的知识。如电磁波的产生须要变化的磁场与电场的互相作用，所涉及的电场、磁场、电磁波都是物质的一种客观存在，但看不见也摸不着，在真实的实验中也未能呈现，中学生无法通过感性认知去理解，进而成为学习的难点。
2虚拟仿真实验的优点与不足
2.1虚拟仿真实验的优点。（1）安全、经济。部份实验过程中，为了保证中学生的安全，实验班主任就会在实验前重点给中学生讲解注意事项，可中学生总是会对老师所嘱咐的一些不能做的事有着强烈的好奇心，总想去尝试一下瞧瞧会有哪些结果。如nb物理虚拟实验的好处，学校热学实验中，老师劝诫中学生不可将一根单独的导线接于电源的两端，中学生处于初学阶段，特别好奇想要亲自见到这样操作会出现哪些现象，在老师不注意的情况下进行错误的操作，就可能会烧毁电源引起安全车祸。虚拟仿真实验提供虚拟的元元件和实验环境，中学生可以根据自己的看法联接实验元件、观察实验现象。操作错误时，虚拟软件会出现相关操作错误警告，提醒这样操作会造成的害处，而不会引起真正的车祸。这就彰显了虚拟仿真实验比传统实验愈发安全、经济的优点。（2）实验结果更接近理论值。传统化学实验会遭到实验仪器、场所等客观诱因的影响而导致实验结果不理想。而采用虚拟仿真实验可以提供理想化的实验环境，致使实验环境不会对实验仪器导致影响。比如，在用单摆验证机械能量守恒实验时，虚拟的环境不用考虑单摆受空气阻力等影响，所以不会出现像真实实验的摆动过程中振幅越来越小的现象。虚拟实验中的各个实验仪器之间并不是直接接触，防止了仪器之间可能会有磨擦而形成的偏差。
（3）开放性的实验环境。学生处于思维活跃、富于幻想、好奇心强的阶段，她们总是对一切事物饱含了好奇心，会在脑子中想出一些天马行空的东西，对于一些动手操作的事情饱含了极大的兴趣，对一些既定的规则制度总有指责。所以，在实验中常常有这样的现象出现：中学生很不理解实验的操作为何要根据书中所写的步骤进行，换自己的方式可不可以？虽然班主任向中学生仔细地解释其原因，中学生仍然执拗地觉得根据自己的看法和设计也能得到实验疗效而且还更简单。虚拟仿真实验则向中学生提供了一个开放的实验平台，中学生可以运用虚拟软件根据自己的看法来选择实验模式、设计实验步骤，在实验过程中充分发挥了她们的直觉思维能力、创造思维能力，也实现了培养中学生学习兴趣的目的。2.2虚拟仿真实验的不足。（1）缺少实验的气氛。虚拟仿真实验采用人机交互的模式，中学生面对的是冰凉的笔记本和一些不真实的软件。实验时老师通常是通过主机控制方法与中学生互动，这会给中学生带来一种觉得：她们面对只是一个会讲解实验知识的机器，而并非真正的人。虚拟仿真实验模式通常采取一人一机，未能提供真实实验中的人文环境，无法实现核心素质中提出的培养中学生合作交流能力的要求。（2）实验过分理想。虚拟实验完全是在虚拟的环境中进行，各类器材的联接、调节都是通过键盘或则按键来操作，中学生只要把握了实验原理，依据实验原理对实验仪器设备进行联接，就可以基本保证实验结果与理论结果相符。数学核心素质中的“科学思维”提出培养中学生剖析问题和解决问题的能力。而虚拟实验过程都十分理想，对真实实验过程中的一些细节nb物理虚拟实验的好处，非常是易出现的实验故障等问题缺少模拟，不利于培养中学生发觉问题和解决问题的能力。
3两种实验的互补性
传统实验模式与虚拟仿真实验各有其独到的异同点，二者并小意此即彼、相互对立的关系，而是互相共存、相互推动的统一体。为了使化学实验教学疗效达到最优化，在学校化学实验教学中应考虑将两种实验模式结合上去，进而实现实验教学的目的。（1）从安全性与感性认知考虑二者的结合。（2）按照实验目的合理选择“虚”“实”实验模式。化学实验有多种类型，不同的实验类型有不同的实验目的，可大致分为，以观察实验现象为主的演示性实验、以验证数学定律或定则为主的验证性实验、以检测为主的检测性实验、以探究化学规律为主的探究性实验。班主任可以根据实验项目目的的不同，灵活地采用虚拟实验和传统实验。因为虚拟实验模式提供的实验环境和所得的实验结果较理想，所以对于一些主要是以观察实验现象为目的的实验就可以采取虚拟仿真实验模式。如牛顿环实验、小孔成像实验等。另外，一些无法理解的具象概念和一些须要中学生按照实验原理自行设计的设计型实验也可以采用虚拟仿真实验模式，使中学生在实验过程中才能充分发挥自己的创新意识。
4讨论
在信息技术还未发展时，化学实验都是采用传统的实验模式来进行。随着虚拟仿真技术在教学领域的应用，也促使传统的教学发生了改革，带来了一种新的教学观念，并影响着教学模式和教学内容的变化。虚拟实验的安全性、经济性以及所具有的就能营造理想的实验环境的优点填补了传统实验模式的不足。同时，因为虚拟仿真技术暂时未发展到就能像传统实验那样调动学习者各类感知觉的强悍功能，所以这些方式只能作为传统实验的一种辅助。也正如上面所述，二者并小意此即彼的关系，而是互相补充、共同发挥实验教学的最大功能。在今后的教学中怎样将这两种实验模式有机结合，就须要我们这种正式成为人民教育工作者的中学生和正在教育一线工作的班主任们的不懈努力。
参考文献
[1]张金凤,贾小文,赵云飞,等.信息技术在化学实验课教学中的应用[D].北京:海军军事交通大学基础部,2018.
[2]王卫国,胡今鸿,刘宏.美国院校虚拟仿真实验教学现况与发展[J].实验室研究与探求,2015:214-219.
[3]刘科.仿真化学实验室在中学数学教学中的有效应用策略研究[D].北京:湖南师范学院,2012.
作者:冯靓刘高福单位:湖南师范大学化学与电子科学大学