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科学课里的虚拟实验

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科学课里的虚拟实验

  科学课,作为小学一门自然学科的基础科目,有它的特殊性——在很多时候网络环境并不能替代传统实验所给予的亲历探究,而且在很多时候亲手操作不但可以锻炼孩子的动手能力,更能锻炼孩子的协调能力和合作意识。所以,很长一段时间,科学课中运用网络都只停留在查询资料的阶段,比如查询了解野生动物的保护知识等,而作为基本技能的锻炼,实验操作是不能用信息技术来取代的。然而,现代信息技术的发展,让虚拟环境下的实验成为了可能,而且某些实验在信息技术辅助下进行给了我们不同的教学思考。

       这是一个国外应用于科学课堂的软件,是一个模拟的实验室,在这个实验室里我用到的是它的光学和电学的实验室。

       电学实验室中提供了各种电池,灯泡,各种用电器,开关,电容,电阻和一些孩子用来检测是否导体或绝缘体的材料。

      电学作为一个实验比较多的单元,通常采用的是孩子先画自己的电路图,然后实际连接,或者检测。但是在图与实际操作中存在这样的一个难题:有的孩子电路图是画得成功的,理论上应该能够让灯泡亮起来,或者能让一个三线开关发挥作用,然而由于自己实际操作技能的欠缺,导致电路不能工作,孩子无法很快判断是自己的电路图出了问题还是自己的实际连接出了问题。从这一点出发,我开始应用这个虚拟实验室,孩子先把自己的电路图在虚拟环境内完成连接,看看是否是电路图的问题,之后,在检测电路图无误的情况下再进行自己实际的连接,这样便可以直观的判断出是否自己连接上的问题,从而进行下一步的探究:我们的电路出故障了。

     

       传统的电路检测器的检测过程是由学生先组装电路检测器,检测器成功并验证可以工作以后,再连接到出故障的电路中进行检测。

       但是在讲电路检测器的连接和验证,故障的排查过程中,教师手中的操作对于中国大班化教学的后排坐的孩子而言几乎看不清楚,如果使用实物投影手部的操作一则速度比较慢,二则会出现手指挡住某些操作的情况。

       换成在虚拟环境中,孩子能迅速的了解电路检测器的构成,而且能以最快的速度了解电路检测器检测电路故障的原理。

     

      并且在这个虚拟的实验室中可以根据孩子的兴趣在学习小开关一课中选择不同的开关进行尝试,比如有的孩子能力较强可以选择后面的更复杂的开关,而且在虚拟的环境中,能通过它设定的透视功能,了解某些平时孩子无法解剖的开关的内部构造,为他们做实际实验的多线开关提供依据。

这些实验的实际操作在有这样一个虚拟实验室的帮助下大大节省了时间,作为科学课而言也让孩子有更大的兴趣来进行枯燥的线路连接。并且将一些需要用很多时间才能验证或者了解的电学原理,在信息技术的帮助下缩短为几分钟。

       从某种意义上讲也节约了一定的资源,避免了因为错误连接导致的器材消耗。作为现代科学技术探索领域而言,虚拟实验也是一种探索的过程和高效率的方式。

       但是,虚拟的实验不能替代操作,所以虚拟实验室只是作为提高课堂效率的辅助措施,而并没有完全取代实际操作,当孩子弄清楚原理,检验出自己电路图的理论正确以后,实际操作才是课堂的主要部分,真正做到了主次分明,不再花大量时间在无用的地方,孩子有充分的时间完成并检测自己实际电路的连接。

       另一个尝试是在光学单元,改变光的传播路线,让孩子们拿着镜子到阳光下,把阳光投到阴暗的地方,从而证明光是沿直线传播的,但是镜面可以改变光的传播路线。

       这其实是一个相对抽象的知识,光的传播路线人的肉眼是看不见的,而且光的传播路线除了镜面,还可以由各种透镜来改变,但是作为实际的实验,我们能用蜡烛的火焰了解透镜改变光的传播路线的方式,毕竟要花很长时间,而面对孩子活跃的思维,他们提出:那凹下去的镜面呢,凸起来的呢?透明的凹透镜呢?却无法在40分钟时间内全部探究和体会。

       这个虚拟实验室把这一切溶入到了一个游戏中,游戏里有一道道各种色彩的沿直线传播的光柱,在旁边的备选框中有各种孩子们提出过的镜子:凹透镜,凸透镜,平面镜,凹面镜,凸面镜,孩子必须利用这些东西,让光柱改变原来的传播路线照射到同色的小动物卵上,当颜色正确的光柱照射到卵上,就会孵出小动物,然后不断的加大难度,从简单的一个镜子就可以完成,变成需要多种镜子组合,到最后出现需要用三棱镜分解白光,再利用镜子来改变光的传播路线。

       孩子在这样的一个游戏的实验中能用15-20分钟完成我们需要40分钟完成的平面镜投射实验和凸透镜观察火焰等实验。并且能从中很

     

快的了解各种镜子改变光的传播路线的方式。

       在国外的科学课堂中,由于孩子还处于小学阶段,他们认为某些实验对小学儿童是危险的,所以利用了信息技术。在我们的实践当中,首先放在第一位的是信息技术不能取代实际的实验,但是从这些尝试当中,我们却发现信息技术虽然不能取代实际实验,但是却可以作为科学课有力的支持。现代教育讲求的是效果和效率,在同样的时间中如果能够让孩子接受更多的信息,并且能让他们的理论和技能都得到提高,就证明了这种学习方式的可行性。

       信息技术不一定只能应用于课堂的激趣和引入,也不一定只能运用于查询资料,辅助教学的意义在于能够让教学更有效,在这次的尝试当中,孩子反馈的情况是他们对这种学习方式非常的有兴趣,而且利用课余仿照里面的开关和自己设计的被验证是正确的电路做了很多的电路连接,在电路那个单元的最后设计一个小房间的照明电路中,孩子利用这个虚拟的实验室,不但给自己的小房子装上了电灯,还做出了分组开关。因为他们了解了分组开关内部的情况,并且通过这样的学习方式,让他们对分组开关记忆深刻。

       类似的教育教学软件我国正在进行研发,但是大多数现有的辅助教学还是停留在电子板书和数据库资料查询或者信息收集的阶段。如果我们能利用这样的实验软件提高学习的效率,那我们的信息技术辅助教学又有了一片新的天地,我们的教师也能利用这样的方式让一些抽象的不容易理解的科学原理和复杂的操作变得更简单,而留出更多的时间给孩子们亲身体验。从让孩子充分探究亲历过程的角度而言也未尝不是一件好事。

 

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2021年6月22日 20:00
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