基于NOBOOK虛擬實驗平臺的科學(xué)教學(xué)研究

摘 要：當前虛擬實驗發(fā)展取得了巨大的進步，技術(shù)日益成熟與完善，同時新課標實施以來，教育教學(xué)改革的不斷深化對于小學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力提出了更高的要求，這兩者之間不謀而合。虛擬實驗技術(shù)與小學(xué)科學(xué)課程整合，推動著小學(xué)科學(xué)教學(xué)朝著特色化、個性化、技術(shù)化方向發(fā)展，本文在此背景之下，以“空氣有質(zhì)量嗎”為例，通過采用NOBOOK虛擬實驗平臺模擬真實的實驗場景，讓科學(xué)實驗進行的同時呈現(xiàn)出游戲的特點，不僅能夠構(gòu)建提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的環(huán)境，而且使小學(xué)科學(xué)教學(xué)真正具有科學(xué)性、趣味性和主動性。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);虛擬實驗;NOBOOK虛擬實驗平臺

1 前言

實驗教學(xué)作為小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)的重要部分，有助于促進學(xué)生的科學(xué)知識形成，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度[1]。新課標提出科學(xué)課程的社會資源十分豐富，應(yīng)當積極開發(fā)利用社會教育資源，教師要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，運用合適的方法促進學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，為教學(xué)服務(wù)。

2 NOBOOK虛擬實驗平臺分析

NOBOOK虛擬實驗（簡稱NB實驗）是北京樂步教育科技有限公司于2014年打造的一款教學(xué)軟件，采用HTML5技術(shù)，兼容PC端和移動端的Windows、Linux、IOS、Android操作系統(tǒng)[2]。HTML5技術(shù)是構(gòu)建Web內(nèi)容的一種語言描述方式，是建設(shè)NOBOOK虛擬實驗平臺的核心技術(shù)之一[3]，包含智能表單、繪圖畫布、多媒體、地理定位、數(shù)據(jù)存儲和多線程六大特性[4]。

3 教材內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容選自教科版小學(xué)科學(xué)三年級上冊第2章第4節(jié)，主要內(nèi)容是在感知過空氣，認識到空氣能占據(jù)空間，空氣可以被壓縮之后對空氣是否有質(zhì)量進行探索和求證，要讓學(xué)生用“質(zhì)量”一詞替換學(xué)生常說的“重量”一詞，但不需要向?qū)W生解釋什么是“質(zhì)量”。

4 教學(xué)目標

第一，學(xué)生通過探究活動，能說出空氣具有一定的質(zhì)量，但是質(zhì)量很輕。第二，學(xué)生通過探究活動，知道質(zhì)量是空氣的基本特征之一，并且通過一定的方式可以被測量。第三，學(xué)生通過思考確定測量空氣質(zhì)量采用的科學(xué)的方法和恰當?shù)墓ぞ?。第四，學(xué)生通過探究“空氣有質(zhì)量嗎”這一活動，發(fā)展進一步研究物體的興趣和愿望，并意識到應(yīng)該尊重事實、實事求是。第五，學(xué)生通過探究質(zhì)量問題的活動了解到不同的測量方法影響物體輕重的準確程度。

5 教學(xué)過程組織

1）問題導(dǎo)入，激發(fā)認知。以“空氣有質(zhì)量嗎”實驗的導(dǎo)入部分為例，它提出了這樣一個問題：我們已經(jīng)知道空氣確實存在，和水、石頭等一樣，可以占據(jù)空間，那想一想空氣有重量嗎？如圖1所示。

看完問題，學(xué)生的注意力被吸引，教師此時可繼續(xù)提出問題：大家認為空氣究竟有沒有質(zhì)量呢？我們?nèi)绾悟炞C空氣有沒有質(zhì)量呢？學(xué)生能夠想到空氣是有質(zhì)量的，但對于如何驗證空氣質(zhì)量并不清楚，從而產(chǎn)生認知沖突。

2）實驗導(dǎo)學(xué)，引導(dǎo)探究。第二部分需要用到的實驗材料有小天平、癟氣的氣球、筆帽，如圖2所示，第三部分則以簡練的語言將實驗步驟表述清楚：在平衡的小天平上點擊癟氣的氣球使氣球充滿空氣并觀察現(xiàn)象，等待穩(wěn)定后，再次點擊可以抽取空氣再次觀察。如圖3所示。學(xué)生經(jīng)過思考之后，進行NB虛擬實驗操作，得出實驗現(xiàn)象后，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象進行分析：

（1）點擊癟氣的氣球之后，我們看到了什么？

（2）實驗現(xiàn)象說明了什么問題？

6 應(yīng)用價值與不足之處

當下，科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力是信息社會人才必須具備的兩種重要的能力素質(zhì)[5]。本研究采用NB虛擬實驗平臺進行虛擬實驗的教學(xué)設(shè)計和應(yīng)用研究，設(shè)計應(yīng)用于虛擬實驗的實驗教學(xué)模式，為兩者的培養(yǎng)提供了一個創(chuàng)新的模式。

在本次研究中，雖然在教學(xué)活動中虛擬實驗教學(xué)能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)能力提升具有一定的效果，但是NB虛擬實驗也有其不足之處，實驗方案的預(yù)設(shè)性不利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[6]。虛擬實驗只能看，不能摸，缺乏具身感受。NB虛擬實驗可以重復(fù)實驗，學(xué)生本身實驗操作不會特別嚴謹細致，有可能達不到預(yù)期效果。

7 反思與展望

NOBOOK虛擬實驗平臺通過依托發(fā)展日益迅速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為大環(huán)境下實驗教學(xué)提供了一種創(chuàng)新性的教學(xué)方式，雖然作為一種新興的實驗教學(xué)模式必然存在其不足之處，但是它克服了傳統(tǒng)實驗中的各種弊端，可以有效解決實驗教學(xué)中存在的諸多問題，達到優(yōu)化教學(xué)資源、提高教學(xué)質(zhì)量的效果[7]，對于未來教師的實驗教學(xué)起到了一定的參考和借鑒作用。

參考文獻

[1]裴蕾.小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查及對策研究[D].揚州大學(xué)，2019：1-2.

[2]樂步教育.NOBOOK虛擬仿真實驗平臺[EB/OL].https：//www.nobook.com/.

[3]李慧云，何震葦，李麗，陸鋼.HTML5技術(shù)與應(yīng)用模式研究[J].電信科學(xué)，2012，28（05）：24-29.

[4]陳印.HTML5在基于移動終端高職院校信息系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用[J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，28（06）：147-151.

[5]謝幼如.國家級精品課程“教學(xué)設(shè)計原理與方法”的建設(shè)[J].電化教育研究，2005（7）：28-31.

[6]王軍.基于NOBOOK平臺的中學(xué)化學(xué)虛擬實驗教學(xué)應(yīng)用研究[D].海南師范大學(xué)，2018：51-52.

[7]張小丹.基于NOBOOK虛擬仿真實驗的生物學(xué)教學(xué)[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（13）：46-48.

作者簡介

陳遠慶（1996-），男，漢族，山東棗莊人，福建師范大學(xué)科學(xué)與技術(shù)教育專業(yè)碩士研究生，研究方向：小學(xué)科學(xué)教育。