浅谈Nobook虚拟实验 在小学科学教学中的几点应用

来源:《中小学教育》2023年11月上 作者:于晓娟

山东省威海市荣成市蜊江小学    于晓娟

【摘要】小学科学是一门以实验为基础的学科。Nobook虚拟实验是近年来兴起的虚拟实验教学平台，是基于虚拟现实技术而建立的虚拟仿真实验，它作为传统实验教学的辅助工具，能克服传统实验教学存在的一些局限，在小学科学实验教学中发挥中重要的作用。

【关键字】  Nobook    虚拟仿真  科学实验

【正文】

近年来，Nobook虚拟仿真科学实验课程的开设应用，如同荒漠里的绿洲，给旅途中的人们带来了希望。实际上，走进小学科学Nobook虚拟仿真实验这片“绿洲”，部分科学教师只是有所耳闻，还有许多科学教师虽然在努力探究，但却总是摆脱不了传统实验教学的影响，总会浅尝辄止，触摸不到小学科学Nobook仿真实验活动的精髓和灵魂。为什么会出现出现这种现象？在对现实的叩问中，笔者逐步找到问题的症结所在：摆脱不了传统实验教学的束缚。从现实的角度看，Nobook虚拟仿真实验在小学科学实验教学中的有效应用，值得我们思考。

Nobook虚拟仿真实验在小学科学实验教学中的应用，打破了传统单一的实验模式，为学生提供了开放性的自主学习环境和资源，培养了学生自主探究、独立思考、积极体验

等创新精神。下面就结合Nobook虚拟仿真实验的教学，谈几点粗浅的认识和做法。

一、区别传统实验  做到优势互补

智慧教育云平台的小学科学Nobook实验专栏的开设，为科学课堂提供了更加便捷的实验渠道。通过实验探究发现，Nobook虚拟实验室不同于传统实验操作，主要有具有以下特点：

超越时间限制

Nobook虚拟实验可以突破常规的时间限制，在有限的时间内，为学生展现多年或者多世纪甚至更长远时间的实验现象。许多实验由于受到时间的限制，实验效果不能明显呈现，但是虚拟实验可以为同学们呈现生动、清晰的实验现象。比如探究矿物亿万年的演变过程，利用虚拟实验可以很形象的展示死亡的植物变成泥炭，再变成褐煤、烟煤，最后形成无烟煤，整个虚拟实验的演示过程很形象、真实。再如化石的演变过程，这是一个漫长的过程。当动物死亡，软体组织被分解后，骨骼、牙齿等坚硬组织被保存下来。随着时间的推移，这些坚硬组织被沉淀层包围，并被矿物化。由于地壳运动的作用，形成的化石上升到接近地表地方的岩石。化石的演变过程，学生理解起来比较抽象，通过虚拟实验的演示，学生可以清楚地了解化石的演变过程。

突破空间约束

Nobook虚拟实验打破了原有的空间约束，不局限于现有的空间，可以带领学生进入宏观与微观的世界，让学生体验真实的实验效果及感受。比如在探究环形山形成的实验中，学生可以利用鼠标模拟陨石的降落，模拟不同重量的陨石冲击带来的环形山的效果。再如探究登陆月球，学生可以利用虚拟实验挑战登陆月球后的安全着陆点，真实感受月球上的重力和引力大小，这些实验效果都是传统实验无法达到的，有一种身临其境的感觉。

确保实验安全

Nobook虚拟实验的操作相比传统实验降低了实验风险，避免了传统实验中的触电、起火、爆炸等危险隐患。特别是对于小学生，保障了实验的安全性，避免造成不必的伤害。由于学生年纪小，实验课的安全隐患比较多，比如酒精灯的使用、蜡烛的使用以及玻璃器材的使用等，都会造成一定的安全隐患。使用虚拟实验能有效的避免这些安全事故的发生，大大提高了实验的安全性。

提高使用需求

Nobook虚拟实验可以满足多数学生在课堂或课下随时随地的探究需求，不受传统实验时间、场地及器材的限制。传统的实验可能需要多种实验器材，但是 Nobook虚拟实验只需要有相关的电子器材以及虚拟实验平台就可以进行实验探究，避免了准备实验材料的步骤。

结合虚拟实验的特点，在科学教学过程中，我们利用智慧教育云平台Nobook小学科学虚拟实验专项平台的课程资源与传统实验有效结合，充分运用虚拟仿真技术拓展实验教学内容的广度和深度，克服传统的实验教学实验材料不足、效果不明显等问题,为实验教学改革提供了一种新思路。

二、改进课堂模式  提升课堂效率

在日常教学的不断探索研究中，我们探寻到行之有效的小学科学Nobook虚拟仿真实验教学形式和方法，形成了“预习——实验——分享——实践”的教学模式应用于课堂教学中。即一是学生可以通过实验预习单登录小学科学Nobook虚拟实验平台进行课前预习；二是在课堂上学生结合预习情况分小组进行实验操作；三是学生结合预习情况和实验情况进行交流分享；四是结合分享情况再一次通过小学科学Nobook虚拟实验平台对实验进行进一步的验证。这样的课堂模式培养了学生的学习兴趣和探究能力。  

三、设置实验预习单  实现学习自主化

小学科学实验课的课前预习和准备工作十分重要。课前预习有利于培养学生的学习兴趣。学生可以根据兴趣，自主进行虚拟实验探究，所以实验课前老师会为同学们设置实验预习单。实验预习单的设计其目的在于让学生对本节课的实验内容及实验器材有相应的了解。由于Nobook虚拟实验只需在虚拟实验室完成。学生可以根据预习单的提示自主安排时间进行预习，大大提升了学生的探究兴趣。科学导学单的内容主要有预习提示导学语、实验器材、实验步骤、实验结论以及感悟等。以《潜望镜》为例，课堂制作一个潜望镜需要用到的实验器材很多，而且需要耗费很长时间，在制作的过程中还存在一定的安全隐患。通过实验预习单，学生可以课前自主预习军事或水中作战常用的工具——潜望镜，根据实验预习单的提示尝试模拟制作潜望镜，了解潜望镜的原理后再动手完成潜望镜就得心应手。学生根据实验预习单的设计提前预习实验内容，课堂上形成了人人争做“小老师”的局面，大大激发了学生学习的主动性。

四、创设课堂情境  激发学习兴趣

2022版《科学课程标准》指出：学生应掌握观察、实验等基本的科学方法，形成科学探究意识，树立基本的科学态度，具有对自然现象的好奇心和探究热情。为培养学生的好奇心，科学课堂需要创设良好的教学情境。良好的教学情境就像个“磁场”，激发学生学习探究的热情，吸引着学生探究科学的奥秘。在使用 Nobook虚拟仿真实验平台的资源时，教师要善于抓住学生的好奇心理，想法设法地设计趣味横溢的科学情境，为学生的探究创设情境。在教学《心脏》、《呼吸器官》及《肌肉的收缩与舒张》等内容时，课堂上会将同学进行分组，安排部分小组成员课前进行跑步训练或者肌肉拉伸，课堂上观察不同学生的呼吸情况并感受心跳情况。学生发现运动后的同学和不运动的同学呼吸和心跳不同，激发了学生探究人体器官运动的学习热情，以便顺利进入观察实验。学生能从虚拟实验中观察到人体器官的运动情况，相比利用传统的学具、课件教学更能提高实验效果。在教学《太阳•地球•月球》时，由于学生对地球系统的了解比较抽象，让学生充当“小小宇航员”的角色，到不同星球去探秘，通过仿真实验了解不同星球，这样的情境设计大大激发了学生的学习兴趣。

五、利用“动手”实验    培养探究能力

2022版《科学课程标准》指出：小学科学旨在培养学生的科学探究能力。智慧云平台的Nobook小学科学动手实验专项，为科学实验提供了实验平台。课堂上，教师根据教学内容，引导学生根据实验要求，充分利用智慧云平台虚拟实验自主设计实验方案、选择实验器材、组装实验仪器进行实验、记录实验数据、得出实验结论。这样的虚拟实验不仅让学生增强了对虚拟实验的感知，而且能让学生体验动手实验的过程，培养学生的综合能力。由于学生对太阳系的认识比较抽象，利用虚拟实验在不同的运动场、教室、课桌等不同区域制作太阳系模型，学生利用虚拟实验，在“动手制作太阳系”的过程中深刻地认识到太阳系的空间结构。再如,在探究水的三态变化的过程中，学生根据实验方案选择不同的实验器材和材料进行探究，实验中可以生成云、雾、霜、露、雪这些自然现象。因为每位同学都可以尝试在虚拟实验室完成实验，做“真正动手”的实验，真正实现了学生是课堂的主体。

Nobook虚拟仿真实验的目的不是“以虚代实”，而是以虚扩实、以虚促实。小学科学课堂借助Nobook虚拟仿真实验，充分提升了学生科学学科的兴趣，培养学生核心素养和科学精神，激发学生在科学实验课堂中的探究兴趣和探究欲望，促进学生全面发展和个性化成长的同时培养学生科学综合能力。