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实验教学是中学重要的教学内容和培养创新人才的重要手段，尤其是中学物理、化学、生物学科教学中的一个重要环节，具有辅助学生学习知识和掌握技能，发展学生兴趣和科学探究精神的功能。然而，目前在学校现有实验室条件下，由于实验室数量不足，实验资源不均衡以及极端环境无法完成实验操作等原因，不能满足多班级同时完成实验教学进度，难以满足实际教学需要和学生的需求。

近年，在公共卫生等突发事件发生或疫情防控常态化，学生居家学习，线上学习，线上线下融合学习等背景下，学生不易直接接触实验器材。NOBOOK虚拟实验可以满足实验资源不均衡，极端环境要求，特殊时期及疫情防控教学常态化的需求。

近日，在人民大学附属中学初三年级，丁晓新老师使用NOBOOK化学虚拟实验带着学生进行了一节生动、高效的《金属资源的利用和防护》化学课。

课程开始，丁老师带领学生回顾本单元前两课题的知识内容，并由学生例举生活中的金属物品。由生活中的不锈钢制品引导得出合金从物质的分类角度为混合物，并进一步提问，得出合金是金属单质混合物。从金属单质的概念出发，过渡到地球上自然界中金属资源的存在形式。除少数很不活泼的金属如金、银等由单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。向学生展示常见的金属矿石的实物图片，以及金属元素在地壳中的含量表格，提出人类每年数以亿吨的金属提取需求。其中，提取量最大的是铁。

向学生展示两幅图片，我国古代炼铁图与现代炼铁图。引导学生分析古、今炼铁工艺图，从关注炼铁过程中物质的变化角度初步得出炼铁过程相关的反应物、生成物与反应条件。

进行活动一，思考：以赤铁矿为例，炼铁的化学反应原理是什么？

丁老师引导学生对于反应物选择进行思考，比较并辨析还原剂选择CO的原因。从还原反应角度，引导学生对于产物的判断。明确反应条件为高温。

学生1分钟自主进行化学方程式的配平，由1名学生上讲台完成配平。

利用POE教学策略，从反应原理的角度引导学生进行实验现象的预测，并由学生利用虚拟实验进行实验操作并观察现象。

一氧化碳还原氧化铁实验由于反应物一氧化碳有毒，且不易制得。若实验操作不当会出现爆炸等安全问题。由于实验存在安全隐患，该实验在一线教学中不会进行真实实验演示或操作。传统教学过程中，教师往往通过视频实验或课件实验代替，甚至部分老师通过图片实验进行讲解。对于学生，只能被动通过教师的语言描述对实验的过程与现象进行想象，更错失了动手实验带来的思考机会。脱离了化学实验的学生活动缺乏学生的独立思考体验，脱离了义务教育阶段化学课程需要的启蒙性和基础性。图片式、视频式实验教学无法让学生动脑思考畅所欲言，只会让整个课堂鸦雀无声一片死寂。单一枯燥的教学方式，无法让学生通过体验感受到化学的魅力和实验探究的乐趣。缺少实验试错的机会，无法让学生设身处地的思考化学对人类科技发展和生活带来的改变与影响，无法感受到学习化学的重要意义，只会片面看到学习化学的困难，丢失学习化学的动力。

学生自主进行虚拟实验操作时，可以看到学生们对于虚拟实验软件的使用上手很快，通过简单的演示后就能迅速掌握虚拟实验的基本操作。在操作过程中，学生对于实验操作的规范意识较强，向试管中加入液体药品时，有很规范的倾斜试管的动作。对于实验过程中出现的错误操作导致的异常实验现象如爆炸、倒吸等，学生间产生了积极的讨论与分享。操作过程中学生也频频赞叹虚拟实验的精美，比如学生们没见过的酒精喷灯，栩栩如生的酒精灯的火焰。在交流与讨论后，各组同学都成功完成该实验。

整个过程学生们都在积极活跃地思考问题，交流方案。

学生实验结束后，由学生描述实验过程中遇到的问题，丁老师通过大屏上的虚拟实验软件进行操作复现，并引导学生分析原因。对于爆炸这一现象，总结正确的操作步骤为先通入一氧化碳再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置中的空气防止爆炸。对于倒吸这一现象，总结正确的操作步骤为先撤酒精喷灯，冷却至室温后再停止通CO，目的是放置石灰水倒吸，炸裂玻璃管。并在最后向学生强调CO作为尾气的处理方案。

理清正确的实验步骤后，丁老师带着学生操作一遍正确完整的实验过程，并观察实验现象。

错误操作——爆炸

正确操作

错误操作——倒吸

正确操作

由虚拟实验向工业高炉炼铁过渡，提供高炉炼铁动画视频，了解工业炼铁的过程。

通过引导提问，总结提炼高炉炼铁相关知识点。如高炉炼铁的高温是如何实现的，热空气的作用等。通过高炉炼铁的刨面图，完善高炉炼铁过程中石灰石的相关性质。

丁晓新老师的这堂化学课给我们做了一个很好的示范，构建出生命化的化学课堂。教学活动的设计与开展很有效地突出教学重点和突破难点。课程内容的编排体现了“从生活走进化学，从化学走向社会”的理念，将教授的知识与学生生活实际密切联系，体现了生命的社会性、实践性和体验性。通过虚拟实验、图片素材、视频素材等为学生在课堂学习中自由成长与发展创造了条件，尊重学生的个性与思考，引导和启发学生自主学习、自由成长，让学生在生动、有趣的学习活动中收获满满。变被动为主动，让学生在讨论与交流中获得知识、习得方法，在体验和感悟中提升能力，令学生对于化学学习意犹未尽。

感谢丁老师应用虚拟实验在化学教学中的探索和尝试，期待后续更多更精彩的化学课堂。

虚拟实验完整视频

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