使用NOBOOK虚拟实验室,让小学科学教学变得更简单

来源:《中小学教育》2023年11月上 作者:徐向玲

山东省威海市荣成市蜊江小学   徐向玲

摘要：小学科学教育一直被认为是培养学生科学素养和创造力的重要环节。然而，传统的实验教学存在一系列问题，如设备昂贵、安全隐患、时间限制等。NOBOOK虚拟实验室是一种创新的科学教育工具，它利用虚拟技术模拟实验过程，为小学生提供了更安全、便捷和生动的实验体验。本论文旨在初步探讨NOBOOK虚拟实验室在小学科学课上的应用，分析其优势并提供简单的实例来支持这一新教育工具的有效性。

关键词：小学科学；实验教学；NOBOOK虚拟实验室

一、NOBOOK虚拟实验室概念

NOBOOK虚拟实验室是一种以虚拟技术为核心的实验教育工具，旨在提供学生在虚拟环境中进行科学实验的机会。这一工具的关键特点是其交互式虚拟平台，通过模拟真实的实验场景，为学生提供了探索、发现和学习科学原理的机会。NOBOOK虚拟实验室在小学科学课程中的应用，为学生提供了更为安全、便捷和生动的实验体验，同时也为教育带来了全新的教学范式。NOBOOK虚拟实验室的交互性也是其重要特点，学生可以通过计算机或移动设备参与虚拟实验，他们可以调整实验条件、观察实验过程，感受科学实验的乐趣，同时也培养了实验设计和数据分析的技能。通过亲自操作虚拟设备，学生更容易理解抽象的科学原理，这种亲身参与感对于学习的深度和效果有着显著的提升。

二、NOBOOK虚拟实验室在小学科学实验教学中的优势

首先在小学科学实验教学中，学生的安全始终是首要考虑的问题。传统实验中，学生常常需要处理可能带来潜在危险的化学药品和实验设备。虚拟实验室通过将实验搬移到虚拟环境中，极大程度地降低了潜在的风险。比如考虑传统的火焰测试实验，使用实际的明火可能存在火灾风险，而NOBOOK虚拟实验室可以提供一个安全的虚拟火焰测试环境，供学生进行实验和观察，从而消除了实验中的安全隐患。

其次小学的教育预算通常有限，实验室设备和化学药品的购置和维护费用可观。NOBOOK虚拟实验室通过消除这些费用，使小学教育资源更加可持续。学校不再需要购买昂贵的实验室设备或定期更新化学药品库。比如购买一个完整的实验室设备套件可能需要数千美元，而一次性购买NOBOOK虚拟实验室的许可证只需一小部分费用，且可供学生长期使用。这种成本效益使学校能够更好地管理其预算，将资金投入到其他教育资源的采购上，例如科学图书、计算机设备，以及其他教学工具，从而提升全面教育水平。另外NOBOOK虚拟实验室提供了一个互动性极强的学习环境，可以激发学生的学习兴趣。学生可以亲自操作虚拟实验设备，观察实验结果，并积极参与到科学探究中。这种主动学习方式有助于培养学生的好奇心和实验技能。通过亲自探索和发现科学现象，学生更容易理解科学原理。以物理实验为例，虚拟实验室允许学生模拟斜面上物体的滑动实验，通过调整斜度、重量和摩擦力等因素，自行探索物体滑动的规律。这种亲身体验有助于学生更深入地理解物理学原理，从而提高了学习的深度和质量。

知识的学习是由感性认识到理性认识，再由理性认识到实践的过程。NOBOOK虚拟实验室通过形象、直观的表现形式，将抽象概念生动化、形象化，也能放大实验现象，描述实验动态过程，甚至模拟实验内部反应，帮助学习者观察传统实验中不易或不能观察的实验现象，以生动、有趣的方式再现书本中的知识，有助于学生感性认识的形成。例如透镜的成像规律、汽油机的工作原理、磁体外部磁场的分布规律等这些比较抽象的物理原理的学习。

三、NOBOOK虚拟实验室在小学科学实验教学中的应用

小学科学实验教学是培养学生科学素养的关键环节。NOBOOK虚拟实验室作为一种创新的教育工具，为小学科学实验教学提供了许多令人振奋的应用机会，以下将探讨NOBOOK虚拟实验室在小学科学实验教学中的具体应用，以及其如何为学生提供更深刻的科学体验。

（一）物理实验

NOBOOK虚拟实验室为小学物理实验提供了多种有趣的应用。物理实验通常涉及到探究物体的运动、力的作用以及能量转化等基本概念。首先学生可以使用虚拟实验室模拟物体在斜坡上的滑动实验。他们可以改变斜坡的角度、调整物体的重量，并观察滑动过程中的变化。这种虚拟实验帮助学生理解斜坡角度与物体滑行速度之间的关系，同时也引发了对重力和摩擦力的探究。通过亲自探索这些现象，学生更容易理解牛顿力学的基本原理。其次虚拟实验室还可以模拟弹簧振动实验。学生可以改变弹簧的刚度和质量，然后观察弹簧振动的频率和振幅。这有助于他们理解振动的基本原理，如振动频率与弹簧的特性有关。学生可以通过自主探究，深入了解物体振动背后的物理学原理。

（二）化学实验

NOBOOK虚拟实验室为小学化学实验教学带来了更安全、互动和有趣的体验。在小学化学教学中，学生通常涉及观察化学反应、了解物质性质等方面。首先学生可以使用虚拟实验室模拟酸碱中和反应。他们可以探究不同浓度的酸和碱溶液混合后的变化，观察酸性和碱性溶液如何相互中和，产生中性溶液。通过这个实验，学生可以更好地理解酸碱中和的化学过程，而不必涉及具体的化学试剂，从而降低了风险。其次NOBOOK虚拟实验室还可以用于模拟晶体生长实验。学生可以观察不同条件下晶体生长的速度和形状。这有助于他们理解晶体的结构和生长原理。通过虚拟实验，学生可以更清晰地看到晶体生长过程中分子的排列方式，以及如何影响晶体的生长速度。

结论：NOBOOK虚拟实验室是一种创新的科学教育工具，具有在小学科学课上应用的巨大潜力。它提供了安全、节省成本、生动有趣、时间灵活的实验教学方式，有助于提高学生的科学素养和实验技能，虽然虚拟实验室不能完全替代传统实验，但可以作为补充和扩展的教育资源，为小学科学课程带来更多的创新和多样性，未来的研究可以进一步探讨NOBOOK虚拟实验室在不同科学领域和年级中的应用以不断提升小学科学教育的质量和效果。

参考文献

[1] 谢伯岩. NOBOOK虚拟实验室在小学科学课上的应用[J]. 实验教学与仪器,2017(S2).

[2] 陈远庆. 基于NOBOOK虚拟实验平台的科学教学研究——以"空气有质量吗"实验为例[J]. 卷宗,2020,10(21):313.