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化学是一门以实验为基础的学科。然而,在“化学以实验为基础”的教学观已普遍为大家所接受的同时,人们对“以实验为基础”及“化学实验技能的形成”的理解还没有完全上升到理性的高度,实验教学仍是中学化学教学中最薄弱的环节。随着多媒体教学的发展虚拟实验被引入到化学实验教学中,然而目前有关虚拟实验的研究大都是关注虚拟实验的开发技术,他们的重点在于传播化学知识而忽略了实验技能的培养,本文从中学生实验技能的培养策略出发,提出培养中学生化学实验技能的虚拟实验设计模型,并进行了设计与开发的实践尝试。
本文在详细分析中学生实验技能的培养策略、将虚拟实验引用到培养中学生实验技能的理论基础的基础上,提出培养实验技能的虚拟实验设计原则、设计模型以及这种虚拟实验应用到教学中相应的实验教学模式,并依据培养化学实验技能的虚拟实验设计模型开发出一个虚拟实验实例。
本文在研究过程中主要做了以下三方面的工作:(1)对化学实验技能培养的策略问题进行理论研究。(2)培养中学生化学实验技能的虚拟实验设计策略研究。与传统实验教学模式、E-lab 下的实验教学模式相比较提出虚拟实验投入到实验技能培养中的教学模式;在虚拟实验设计原则的基础上提出培养实验技能的虚拟实验设计原则;并提出培养实验技能的虚拟实验设计模型。(3)在虚拟实验的设计实例部分,基于3D 建模技术和EON 技术开发出一氧化碳还原氧化铁的虚拟实验实例,并投入到教学中,调查研究证明依据该设计模型开发出的虚拟实验的确有利于中学生化学实验技能的培养。