發揮虛擬實驗的作用和功能

〔摘 要〕 小學科學知識體系相對復雜，不僅考查學生的認識和理解能力，還對學生的實踐能力提出較高要求。有效的科學教學課堂，不僅能夠激發學生科學探索的興趣，還能夠培養學生創新思維，促進學生全面發展。虛擬實驗是構建高效科學課堂的重要媒介，也是信息化背景下提升科學課堂教學質量的重要方法，教師必須充分發揮虛擬實驗的作用和功能，以核心素養目標為導向，將理論知識與虛擬實驗相結合，構建兼具有效性與趣味性的科學教學課堂。

〔關鍵詞〕 小學科學；虛擬實驗；教學策略

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 091-093

2022年版《義務教育科學課程標準》提煉了包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面在內的核心素養發展要求，不僅進一步調整了課程結構，也要求實現教學的綜合性、實踐性，突出科學課堂的育人導向，對科學教師的教學理念和教育模式提出更高要求。在核心素養目標導向下，教師要充分發揮虛擬實驗的功能和作用，在課堂上實現理論教學和實驗教學的統一，以滿足學生的個性化學習訴求，培養學生的科學觀念和科學思維，促進學生實踐能力的提升。

一、利用虛擬實驗創設課堂情境

（一）在虛擬實驗中創設問題情境

情境創設法強調結合教學內容和學習主題，創設學生感興趣的主題情境，鼓勵學生在濃厚的學習氛圍中，感知抽象的理論知識，實現深度學習。小學生年齡較小，教師在科學教學課堂上運用虛擬實驗創設課堂情境，對教學質量的提升能產生積極影響。針對部分科學教學課堂忽視情境創設的問題，教師可以從在虛擬實驗中創設問題情境的角度入手，以師生互動為切入點，以與實驗步驟和實驗內容緊密相關的科學問題為線索，循序漸進地引導學生認識和理解知識，充分發揮虛擬實驗的功能和作用。

以蘇教版科學二年級上冊第9課《動起來與停下來》的教學為例，本課要求學生理解運動與靜止的概念，并能辨別事物的運動狀態，掌握物體的運動速度和方向這兩個重要特征，通過實驗教學了解不同物體運動的方式，觀察、記錄和描述物體的運動情況，培養學生的科學思維和科學觀念。二年級學生缺乏參與實驗的經驗和知識基礎，物體運動的速度也相對難以捕捉。從這一實際出發，教師可以在授課過程中，利用虛擬技術呈現在斜面、坡道上放置不同物體的過程，讓學生參與虛擬實驗的操作，并適時向學生提出與實驗內容相關的問題，比如，物體的運動運用了多長時間、斜面的長度是多少、物體是否按照一定的方向進行運動。通過這種循序漸進的科學問題，營造問題情境，拓展學生思維，深化學生對速度和方向概念的認知。

需要注意的是，教師設計的科學問題必須在學生的生活經驗和能力范圍內，能夠建立起理論知識與實驗內容的緊密關聯，保證問題情境發揮作用，構建高效科學教學課堂。

（二）在虛擬實驗中創設活動情境

活動情境的創設是情境創設法的重要組成部分，在激發學生學習興趣、鍛煉學生實踐能力等方面發揮重要作用。在核心素養目標導向下，教師既要從問題情境的創設入手，發揮虛擬實驗的功能和作用，也要從活動情境的創設入手，注重虛擬實驗本身的實踐性和科學性，突出課堂教學的科學導向，鼓勵學生在活動參與和實驗模擬的過程中，認識和理解知識，強化課堂教學效果。

以蘇教版科學三年級上冊第10課《固體的混合與分離》的教學為例，本課要求學生知道固體混合前后質量不變，探究占據空間的變化，知道將不同的固體混合物分離的方法，在學習和探索中了解日常生活中需要混合或分離固體的例子。三年級學生具備一定學習固體混合和分離的生活經驗，但是由于對其中的科學理念缺乏認識，在學習過程中仍然容易出現問題。因此，教師在授課時，可以將生活中常見的固體混合物帶進教室，借助生活化的教具吸引學生注意力，利用虛擬技術呈現固體的混合與分離的實驗過程，讓學生在虛擬實驗講解的過程中，觀察教具并思考分離方案，并在教師的指導下開展簡單的實驗操作。通過這種形式實現虛擬實驗展示和課堂活動情境創設的統一，提高課堂教學質量。

教師在開展虛擬實驗的過程中，要注重對基本知識概念的解釋，還要夯實學生參與活動和理解實驗進程的知識基礎，實現課時教學的核心素養目標。

二、利用虛擬實驗鼓勵學生探索創新

（一）實現虛擬實驗與合作探究的融合

合作探究是突出學生主體地位的重要教學方法，也是在虛擬實驗教學課堂上營造良好學習氛圍的重要手段，在深化學生知識理解、鼓勵學生探索創新上具有積極作用。但由于部分教師利用虛擬實驗的方式較為單一，忽視合作教學在學生理解虛擬實驗進程、激發學生探索欲望上的作用，導致部分課堂教學效果不足，影響學生主動性的激發。針對這一問題，教師可以從實現虛擬實驗與合作探究的融合入手，抓住合作教學法的作用，在虛擬實驗的展示和操作過程中，鼓勵學生開展合作探究，強化課堂教學效果。

以三年級下冊第17課《云量和雨量》的教學為例，本課要求學生了解云量和雨量的概念，并能夠區分不同云的特點和不同雨量的分類，通過簡單的實驗觀察和記錄云量和雨量的變化，并能夠運用所學知識解釋天氣現象。本課知識內容具有突出的生活化和實踐性特征，對學生的觀察能力和動手能力要求較高。教師在授課過程中可以充分結合三年級學生的能力特點，將學生劃分成不同的學習小組，以“如何更好運用雨量測量器”為主題，開展小組合作探究，鼓勵學生借助課本，調動先前學習物品材料的相關經驗，探討活動方案。在學生探討結束后，利用虛擬技術為學生呈現制作雨量測量器的過程，鼓勵學生小組結合實驗過程對方案進行修改，實現虛擬實驗教學與合作學習的融合互動。

需要注意的是，教師不僅要對學生小組進行合理劃分，還要結合學生在虛擬實驗過程中的綜合表現，對學生進行客觀、全面評價，幫助學生定位學習問題，促進學生成長發展。

（二）實現虛擬實驗與項目式教學的融合

項目式教學法是體現課堂任務導向的重要教學模式，也是構建高效科學教學課堂的必然選擇，在小學科學教學中運用廣泛。傳統的項目式教學強調發布若干個學習任務，讓學生完成不同任務、助力科學項目目標的實現。在核心素養目標導向下，教師更應該關注學生科學思維的發展，從虛擬實驗與項目式教學相融合的角度入手，結合虛擬實驗的主題、目的、步驟和學生不同的能力特點，設計循序漸進的探究性學習項目，鼓勵學生以虛擬實驗為基礎展開探究，促進學生能力素養同步發展。

以蘇教版科學四年級上冊第三單元第8課《力與運動》的教學為例，本課要求學生了解力可以改變物體的運動狀態，并且探究拉力大小與物體前進快慢的關系。本單元以力學知識為主題，是一個完整的知識體系，知識內容相對抽象，需要教師運用虛擬實驗，實現深度學習。因此，教師在授課時，可以首先為學生布置相應的學習項目，讓不同小組的學生分別承擔記錄實驗器材、記錄實驗過程、記錄實驗結果和匯總實驗數據等任務。在此基礎上，組織學生觀看拉力大小的影響與磁力大小的影響實驗，并在虛擬實驗過程中，對教師的實驗步驟和相關數據進行記錄和完善，完成自身的學習任務。通過這種形式，將虛擬實驗轉化為學生學習項目的組成部分，豐富課堂教學素材。

教師在學生完成項目后，要給予積極反饋和評價，做好課堂知識的總結和實驗結果的匯總工作，以保證虛擬實驗教學取得實際效果。

三、利用虛擬實驗激發學生學習興趣

（一）利用信息技術豐富虛擬實驗創編形式

虛擬實驗教學是信息技術不斷發展的產物，也要依靠信息技術的進步不斷創新。小學生年齡較小，對趣味性的教學形式具有較高的參與熱情。在信息技術不斷發展的背景下，為進一步激發學生的學習興趣，教師要利用全息投影、5G技術等現代化教學技術，豐富虛擬實驗的創編形式，營造良好的課堂教學氛圍，在虛實結合中化抽象為具體，促進學生科學核心素養的發展。

以蘇教版科學五年級上冊第一單元第2課《光的傳播》的教學為例，本課包含了光的傳播實驗，要求學生了解什么是光源，知道光在均勻介質中沿直線傳播并學習光在真空中的傳播速度。本課是對第1課知識的延伸，五年級學生已具備一定探究能力，對虛擬實驗的學習興趣也較高，教師在授課過程中可以充分結合這一實際，運用全息投影技術和5G技術展開虛擬實驗。教師既要在虛擬環境中設置一個屏幕或墻面，保證學生看到光線在屏幕上的投影，也要通過VR界面引導學生調整光源角度，使用透鏡觀察光的折射效果等。在實驗過程中，教師還要引導學生對實驗步驟進行記錄，并提供總結性問題，引導學生思考光的傳播路徑及其應用，幫助學生理解光的傳播規律，激發學生的科學探究和學習興趣。

教師要不斷提升自身的教學能力和信息化素養，從應用虛擬實驗和虛擬教學的角度，將VR技術應用于小學科學教學中，推動課堂授課取得良好效果。

（二）利用虛擬實驗促進課堂活動的趣味化

虛擬實驗作為虛擬形式的實驗活動，本身就具備一定的實踐性和趣味性。利用虛擬實驗促進課堂活動的趣味化，能最大限度調動學生參與課堂的自主意識，進一步深化師生互動，突出科學課堂的興趣導向。在激發學生學習興趣的過程中，教師既要注重現代化教學技術的創新運用，也要注重實現虛擬實驗與課堂活動的融合，以豐富的活動形式為抓手，促進學生學習主動性的激發，構建兼具趣味性和科學性的教學課堂。

以蘇教版科學五年級下冊第二單元第8課《我們來仿生》的教學為例，本課要求學生了解仿生的概念，認識到仿生技術在生活中的應用，培養學生對自然界生物的觀察力和想象力，激發學生對科學技術的興趣，培養創新意識。教師在展開虛擬實驗的過程中，可以首先帶領學生復習仿生學的相關概念和原理，鼓勵學生選擇一種自然界生物作為仿生對象，在虛擬環境中嘗試設計一個仿生產品，模擬如何將自然界的特性應用到技術中。通過這種形式，實現實驗教學與活動創設的融合互動，激發學生參與科學探究的熱情和興趣。

需要注意的是，教師在開展虛擬實驗教學的過程中，也要注重以學生的能力特點為依據，關注學生對教學重難點的掌握情況，鞏固課堂教學成果。

小學生正處在積累科學知識、培養科學素養的重要時期，教師在這一時期注重理論教學與實驗教學的統一、運用好虛擬實驗對學生成長發展至關重要。在核心素養目標導向下，教師既要利用虛擬實驗創設課堂情境，深化師生互動，實現科學知識從抽象到具體，也要利用虛擬實驗鼓勵探索創新，實現虛擬實驗與合作教學和項目式教學的融合，還要利用虛擬實驗激發學生的學習興趣，調動學生自主性，促進學生能力、素養同步發展。

參考文獻

[1]莫彪.虛擬學習環境下的科學新課堂[J].新課程導學，2021（18）：46-47.

[2]劉玲.虛擬與真實：小學科學課堂情境創設初探[J].教育教學論壇，2014（12）：90-91.

[3]金德榮.虛擬現實技術走進課堂[J].小學科學，2024（2）：103-105.

[4]蒲素潔.小學科學實驗教學資源開發的研究[J].中小學實驗與裝備，2024（1）：32-34.