向友德
洪江市安江镇龙田中心小学 ，湖南 怀化 418100
摘要:１９８９年,美国弗吉尼亚大学的威廉沃尔夫教授第一次提出虚拟实验室的概念。他给大家带来了一个利用计算机网络呈现出来的虚拟实验环境,在这个虚拟世界里学生可以非常有效地利用世界各地的各种信息、数据等自由地做着各种各样的实验，当今虚拟实验技术飞速发展,利用虚拟实验技术进行实验教学也越来越普遍。
关键词:虚拟实验 小学科学 实验教学 可行性
一、农村小学科学实验教学的现状
我是一名处在湖南省西部，怀化市一偏僻山区的农村小学科学教师，从事于科学教学第四个年头。也就是2017年，我们洪江市教育局正式统考科学时，开始从教科学教学。从那年起，我们学校才有专职的科学教师。在这以前，科学课就由语、数老师上，多数课也就用来上了语、数课。这也是当时洪江市科学教学的现状。然后因为要统考了，各校也加大了师资的投入，从我从事四年小学毕业班科学教学的经验上来看，想要学好科学，必须要让学生经历必要的科学实验过程，这样才能充分发挥了学生的主体作用，知识掌握就牢固一些。然而，在科学仪器室内，却不能满足科学实验课的要求——没有相应的器材，而有些玻璃仪器也容易弄伤伤学生。这就制约了科学教学，因此也就需要一种东西代替真实实验。让学生感知这种经历，它就是虚拟实验。
二、什么是虚拟实验
虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实(又称 R)等技术在计算机上营造可辅助、部分替代。甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，学生可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
三、虚拟实验的特点
虚拟实验的四大特点：
１．虚拟实验突破了空间的约束
虚拟实验不局限于现有空间它可以让学生进入宏观与微观的世界,突破了所谓的常规空间的约束。比如模拟月球登陆实验,学生可以利用键盘和鼠标,控制登月飞行器的降落和起飞,挑战不同地点的安全着陆,学生可以感受到月球上引力和重力的大小.学生仿佛身临其境一般。
２．虚拟实验超越了时间的限制
虚拟实验可以突破常规的时间限制在极短的时间内向学生呈现几百年甚至几千年的实验现象.比如岩石的风化是一个漫长的过程.通过虚拟实验可以清楚地了解温度、流水、动植物对岩石的影响.而实际生活中、课堂上这种实验是做不出来的，没有一点效果。
３．高安全性,降低实验风险
虚拟实验可以降低实验风险避免传统实验中发生的玻璃器皿易碎、触电、起火、爆炸等危险现象,具有一定的危险性。
虚拟实验可以提高实验的安全性,减小实验中对学生造成的不确定伤害。
４．随时随地使用
虚拟实验可以满足学生在课堂或课下随时随地使用的需求,不受传统实验时间与场地的限制。只要有一台电脑和相关的软件程序,并且2017年下学期，洪江市所有学校都配备了“三机一幕”，我们有条件开展虚拟实验。
四、虚拟实验在小学科学实验教学中的应用
对于小学科学课程中所涉及的实验我们能不能也借助高科技手段呢? 下面我来谈谈虚拟实验在小学科学课程中的应用. 我认为虚拟实验在教学中有如下几个方面的应用:
１、虚拟实验为现代化教学终端提供互动教学软件，随着现代化教学均衡发展学校教学设施得到了明显的改善,我们要合理发挥教学设备的优势,优化课堂教学.虚拟实验软件强大的交互性,大大提高了这些教学设备的使用效率。虚拟实验软件创建了一个让学生自主进行实验的环境,在这个环境里学生可以实时观察实验现象，并得出实验结论。如：科教版四年级下册,第一单元第五课?导体与绝缘体?.学生可以在器材中任意选择物体放在“电路检测器”中,当灯泡亮时,学生就可以知道这种物体可以使电流通过,是导体;当灯泡不亮时,学生就可以知道这种物体不可以使电流通过,是绝缘体.虚拟实验可以弥补因实验器材不足 仪器贵重或易损造成的不足。
2、解决许多实验无法开展的问题. 、
学校很难有条件或提供充足的时间让学生对贵重仪器进行操作学习.在虚拟技术的支持下,虚拟实验室与真正的实验室可以相互媲美,我们可以让虚拟仪器与实际仪器功能相同,操作方法一样,实验者在虚拟实验室里做实验、训练操作技能和获取知识,与在现实实验室里同样方便.虚拟实验摆脱条件和时间的束缚.
在学习科教版六年级上册，?宇宙?这一单元中,我们很难让学生观察宇宙中的各个天体，我们可以通过,STELLARIUM软件来模拟宇宙这样一个大环境 ，是一款模拟星空软件它可以根据观测者所处的时间和地点计算天空中太阳月球行星和恒星的位置,并将其显示出来.它还可以绘制星座, 模拟流星雨、日食和月食,运用了这个软件相当于在计算机中建造了一个天文馆，学生的兴趣高了教师也轻松了。
３．虚拟实验可以有效激发学生实验操作的兴趣,将抽象的概念形象化具体化
例如科教版小学科学四年级下，《种子的萌发》实验，在实际实验中需要几天，甚至半个月时间，而通过虚拟实验教师可以引导学生选择不同的种子、改变水的多少、温度的高低以及光照强度等,在很短的时间内就可以看到几天后种子发芽的情况.我们还可以把这几天种子发芽的信息收集起来,不断改变对比实验的相关条件,将每次实验收集的信息进行对比分析,就能找出种子萌发和水、温度、光照的关系。这样更加直观、形象。
四、虚拟实验的弊端
每一个新型事物都有它的两面性,虚拟实验也不例外.
１．虚拟实验无法替代动手实,验. , 虚拟实验虽然有诸多优点但是不可否认学生动手实验才能获得最真实的感受,虚拟实验再精彩也代替不了动手实验;
２．.虚拟实验不能有效培养学生实际动手操作技能与实践能力。虚拟实验只是通过鼠标和键盘等手段进行实验,学生的操作技能无法得到提高,测力计、温度计、显微镜等仪器的使用,只有在实际操作中才能掌握.
所以我们教师不能完全用虚拟实验代替真实实验,能用传统实验解决的、课外容易得到探究材料的，我们一般不选择虚拟实验。笔者认为：在实际教学中,二者应灵活运用,相辅相成,优势互补,共同为科学实验添光加彩。