摘要：高中化学实验教学是学科核心素养的重要载体，虚拟实验室能通过虚拟环境下的仿真、VR/AR 等技术突破化学实验的限制，为化学实验教学提供新的思路，本文首先阐述虚拟实验室与高中化学实验的适配性，然后分析基于虚拟实验室的高中化学实验教学实践模式和教学评价研究，希望能够通过本文的分析，对高中生在化学实验实践和评价方面提供帮助，培养高中生探究的精神。

关键词：虚拟实验室；高中化学实验；教学实践模式；核心素养评价

引言

高中化学实验是落实宏观和微观、科学和创新等素质培养的教育教学任务，在信息化环境中，虚拟实验具有仿真、可以重复、低成本、安全性高等优点，成为高中化学实验的创新教学方法，教师在实际教学中要充分运用好虚拟实验室的优势，将虚拟实验室与化学实验相结合，提出适用性分析、设计教学模式、制定评价标准，为教学改革提供参考。

一、虚拟实验室与高中化学实验的适配性分析

（一）虚拟实验室的技术类型与功能定位

虚拟实验室不是一种统一的技术模式，应根据基本用途与技术优势定位虚拟实验室。具体有以下三种，仿真型虚拟实验室是操作便携式的虚拟实验室，NOBOOK 化学实验、ChemLab 等仿真平台可模拟简单的实验器材安装与实验，适用于学生熟悉操作流程、实验步骤 [1]。VR/AR 沉浸式虚拟实验室以三维模型技术构建沉浸式实验场景，实验中佩戴设备可模拟危险化学反应、粒子运动，适用于一些无法现场操作的实验，云协同式虚拟实验室支持多人协同实验、数据交换，适用于多因素同步实验、数据实时交换的小组探索式实验教学。

（二）高中化学实验的类型特征与教学需求

高中化学实验可以按教学目的又分为三类，分别为验证性实验、探究性实验和高危、微观实验。验证性实验是指配制一定物质的量浓度溶液，要求掌握操作关键和实验原理，掌握正确方法步骤，减小真实实验误差。探究性实验是指探究影响化学变化速率因素，要求学生给出几种方案，自己设计实验条件，自己作出结论。高危、微观实验主要是有危险性的实验，比如氯气的制备和性质、原电池的原理，前者要确保实验安全，后者要提供可视化微观实验过程。

二、基于虚拟实验室的高中化学实验教学实践模式

（一）验证性实验

验证性实验主要是让学生熟悉实验操作流程，熟悉实验规律，通过课前、课中和课后三个阶段解决实验过程中学生操作不熟悉，容易出现差错现象的问题。在课前教师通过虚拟平台给学生布置实验前操作任务，学生自学实验规律、虚拟实验过程，提出预习问题 [2]。在课中学生带着预习问题进行真实操作实验，观察实验过程中的实验现象，发现与预习的不同点，分析产生误差的原因。课后学生回顾真实实验的错误，反复练习实验中容易出现差错的环节，巩固实验操作流程。

（二）探究性实验

探究性实验是以培养科学思想为立足点，以虚拟拓展探究空间、验证结论真实可靠为出发点解决少变量、低效率的问题，学生由提出因变量不同而产生不同实验结果的问题，然后对变量进行设计，通过虚拟平台构建实验模型，设计不同的实验条件，设计多组实验记录在不同变量下的数据，然后小组进行讨论，分析数据得出初步结论，选择 1-2 组数据用真实实验验证，对比虚拟结果，修正结论并深化原理理解。

（三）高危和微观实验

在现实教学中一些高危和微观实验，往往受到条件的约束无法正常开展，学生也很难掌握真正的要义，但是虚拟实验室通过构建虚拟的实验场景，让学生能够重新认知这些实验的操作。对于高危实验，教师用 VR 展示包括氯气制备装置装配、氯气收集在内的完整实验过程，讲解注意事项，学生自行控制虚拟环境中的反应条件，如盐酸浓度，观察产物产量变化，掌握实验逻辑。对于微观实验，用 VR 展示微观过程，如原电池中的电子转移、离子转移，再带领学生观察真实实验宏观现象如电极表面有气泡产生、电流计偏转，建立微观与宏观的联系。

三、基于虚拟实验室的高中化学实验教学评价研究

（一）评价体系的构建导向与维度设计

评价指标以核心素养为导向，突破重结果、轻过程，重知识、轻能力的传统，从知识、能力、素养等维度进行指标设计。其中，知识类指标指向实验原理理解、知识迁移，考查学生是否能将虚拟实验的认识迁移到对原理的理解中 [3]。能力类指标指向操作规范、数据分析等，在虚拟实验和真实验中关注学生的操作规范程度、数据分析和误差分析能力等。素养类指标指向科学探究、科学态度等，考查学生的问题提出、结论与逻辑思考、安全实验的态度，突出强调核心素养的核心地位。

（二）各维度的具体评价方法与实施路径

评价主要是了解学生在技能展示过程中各项操作是否规范，通过一边现场记录，一边现场测评，学生可以虚拟操作根据平台虚拟操作数据统计正确率、时间、错误类型，客观记录学生的虚拟操作水平，真实操作根据教师现场的指导、小组的讨论，观察学生的组装药品、取用药品的正确率，数据处理根据报告书的检查，考查学生对虚拟实验、真实实验的整合、误差处理、结论推理。另外还要评价学生的核心素养，通过评价学生探究方案的设计、实验反思日记，整理实验的整个思维过程，分析探究方案设计的科学性，在课堂表现是否创新操作，对实验过程是否质疑的问题等，评价科学探究能力与科学态度[4]。

（三）评价结果的应用与教学优化策略

评价的结果既要有反馈，也要针对性改正，这样才能促进学习的效果，针对知识维度缺失的学生，提供其虚拟实验原理阐述视频和练习，针对技能维度缺失的学生，提供其虚拟操作练习训练，弥补不足，针对素养维度缺失的学生，设计拓展探究题，指导学生自主设计实验。

四、结束语

虚拟实验是高中化学实验教学变革的新路径，价值在于与学科的高度适配性，构建传统教学的痛处，设计评价标靶来保障素养目标。后期把握虚实融合平衡，虚拟聚焦真实实验难实现的环节，真实保留核心操作训练，教师应提升技术融合力，使虚拟实验成为高中学生科学素养、创新思维培养的高效场所，推动高中化学实验教学从知识传授到素养培育发展。

参考文献

[1] 王国平. 高中化学实验教学中NOBOOK 虚拟实验室的运用策略研究 [J]. 教师 ,2024(26):60-62

[2] 杨阳 , 孙皓月 , 秦晓慧 . 基于虚拟仿真实验教学平台的网络安全实践教学体系研究与构建 [J]. 科技资讯 ,2024,22(13):189-192

[3] 向大涛 . 基于虚拟仿真平台的电子线路实验教学效果研究[J]. 教育信息化论坛 ,2025(5):16-18

[4] 王文 , 何盼 , 占小红 . 基于虚拟实验室的中学化学实验教学创新研究 [J]. 化学教与学 ,2023(3):82-88