前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的小學科學課程中虛擬實驗的應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：1989年，美國弗吉尼亞大學的威廉沃爾夫教授第一次提出虛擬實驗室的概念。他給大家帶來了一個利用計算機網絡呈現出來的虛擬實驗環境。在這個虛擬世界里學生可以非常有效地利用世界各地的各種信息、數據等自由地做著各種各樣的實驗。當今虛擬實驗技術飛速發展，利用虛擬實驗技術進行實驗教學也越來越普遍。
一、什么是虛擬實驗
虛擬實驗是指借助于多媒體、仿真和虛擬現實（又稱VR）等技術在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境。學生可以像在真實的環境中一樣完成各種實驗項目，所取得的實驗效果等價于甚至優于在真實環境中所取得的效果。
二、虛擬實驗的特點虛擬實驗的四大特點。
1．虛擬實驗突破了空間的約束
虛擬實驗不局限于現有空間，它可以讓學生進入宏觀與微觀的世界，突破了所謂的常規空間的約束。比如模擬月球登陸實驗，學生可以利用鍵盤和鼠標，控制登月飛行器的降落和起飛，挑戰不同地點的安全著陸，學生可以感受到月球上引力和重力的大小。學生仿佛身臨其境一般。
2．虛擬實驗超越了時間的限制
虛擬實驗可以突破常規的時間限制，在極短的時間內，向學生呈現幾百年甚至幾千年的實驗現象。比如巖石的風化是一個漫長的過程。通過虛擬實驗可以清楚地了解溫度、流水、動植物對巖石的影響。而課堂上的實驗由于時間限制效果并不明顯。
3．高安全性，降低實驗風險
虛擬實驗可以降低實驗風險避免傳統實驗中發生的觸電、起火、爆炸等危險現象，特別是中學和高校里的化學實驗，具有一定的危險性。虛擬實驗可以提高實驗的安全性，減小實驗中對學生造成的不確定傷害。4．隨時隨地使用虛擬實驗可以滿足學生在課堂或課下隨時隨地使用的需求，不受傳統實驗時間與場地的限制。只要有一臺電腦和相關的軟件程序，我們就可以開展實驗。
三、虛擬實驗在教學中的應用
虛擬實驗一般在中學及高等院校運用比較普遍，對于小學科學課程中所涉及的實驗我們能不能也借助高科技手段呢？下面我來談談虛擬實驗在小學科學課程中的應用。我認為虛擬實驗在教學中有如下幾個方面的應用：
1．虛擬實驗為現代化教學終端提供互動教學軟件
隨著現代化教學均衡發展，學校教學設施得到了明顯的改善，我們要合理發揮教學設備的優勢，優化課堂教學。虛擬實驗軟件強大的交互性，大大提高了這些教學設備的使用效率。虛擬實驗軟件創建了一個讓學生自主進行實驗的環境，在這個環境里學生可以實時觀察實驗現象并得出實驗結論。比如四下電單元第五課《導體與絕緣體》。學生可以在器材中任意選擇物體放在“電路檢測器”中，當燈泡亮時，學生就可以知道這種物體可以使電流通過，是導體；當燈泡不亮時，學生就可以知道這種物體不可以使電流通過，是絕緣體。
2．虛擬實驗可以彌補因實驗器材不足、儀器貴重或易損，造成許多實驗無法開展的問題
學校很難有條件或提供充足的時間讓學生對貴重儀器進行操作學習。在虛擬技術的支持下，虛擬實驗室與真正的實驗室可以相互媲美，我們可以讓虛擬儀器與實際儀器功能相同，操作方法一樣，實驗者在虛擬實驗室里做實驗、訓練操作技能和獲取知識，與在現實實驗室里同樣方便。虛擬實驗擺脫條件和時間的束縛。在學習六年級《宇宙》這一單元中，我們很難讓學生觀察宇宙中的各個天體。我們可以通過Stellarium軟件來模擬宇宙這樣一個大環境。Stellarium是一款模擬星空軟件，它可以根據觀測者所處的時間和地點，計算天空中太陽、月球、行星和恒星的位置，并將其顯示出來。它還可以繪制星座，模擬流星雨、日食和月食，運用了這個軟件相當于在計算機中建造了一個天文館。學生的興趣高了，教師也輕松了。
3．虛擬實驗可以有效激發學生實驗操作的興趣，將抽象的概念形象化、具體化
例如我們小學科學種子萌發實驗。教師可以引導學生選擇不同的種子、改變水的多少、溫度的高低以及光照強度等，在很短的時間內就可以看到幾天后種子發芽的情況。我們還可以把這幾天種子發芽的信息收集起來，不斷改變對比實驗的相關條件，將每次實驗收集的信息進行對比分析，就能找出種子萌發和水、溫度、光照的關系。
4．虛擬實驗可以有效解決教師無法解決的實驗問題
例如在四下第二單元《新的生命》中，對于辨別各種各樣的植物，是一個讓很多教師感到非常頭疼的問題。有的植物長得非常相像，有的植物有很多種學名。在常規教學中我們可以借助于圖卡或者圖片來讓學生辨別，這樣的教學不夠準確。我們可以通過建立植物特征庫解決學生常見的植物識別問題。根據學生學習過程，學生可以從觀察植物的根、莖、葉、花、果實的特點開始，在特征庫中尋找植物的相關特征，最終查詢到植物名稱及其他更多的植物特征。在四上《聲音》單元中，關于音高音量的問題經常會產生分歧。利用虛擬實驗，我們可以利用麥克風、聲音傳感器、一臺電腦、一個聲音頻率軟件，通過麥克風采集聲音，在軟件中對音波進行分析，實時顯示聲音的頻率圖像，頻率越高，音高越高。用數據說話，準確可靠。
四、虛擬實驗的弊端
每一個新型事物都有它的兩面性，虛擬實驗也不例外。
1．虛擬實驗無法替代動手實驗
虛擬實驗雖然有諸多優點，但是不可否認，學生動手實驗才能獲得最真實的感受，虛擬實驗再精彩也代替不了動手實驗；
2．虛擬實驗不能有效培養學生實際動手操作技能與實踐能力
虛擬實驗只是通過鼠標和鍵盤等手段進行實驗，學生的操作技能無法得到提高，測力計、溫度計、顯微鏡等儀器的使用，只有在實際操作中才能掌握。所以我們教師不能完全用虛擬實驗代替真實實驗，能用傳統實驗解決的、課外容易得到探究材料的我們一般不選擇虛擬實驗，在實際教學中，二者應靈活運用，相輔相成，優勢互補，共同為科學實驗添光加彩。
作者:章漪雯 單位:太倉市港口開發區第一小學
