基于NOBOOK虛擬實驗平臺的科學教學研究

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

關鍵詞：小學科學;虛擬實驗;NOBOOK虛擬實驗平臺

1 前言

實驗教學作為小學科學課程教學的重要部分，有助于促進學生的科學知識形成，提高學生的科學探究能力，培養學生的科學精神和科學態度[1]。新課標提出科學課程的社會資源十分豐富，應當積極開發利用社會教育資源，教師要充分利用網絡資源，運用合適的方法促進學生的科學學習，為教學服務。

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年打造的一款教學軟件，采用HTML5技術，兼容PC端和移動端的Windows、Linux、IOS、Android操作系統[2]。HTML5技術是構建Web內容的一種語言描述方式，是建設NOBOOK虛擬實驗平臺的核心技術之一[3]，包含智能表單、繪圖畫布、多媒體、地理定位、數據存儲和多線程六大特性[4]。

3 教材內容分析

本節內容選自教科版小學科學三年級上冊第2章第4節，主要內容是在感知過空氣，認識到空氣能占據空間，空氣可以被壓縮之后對空氣是否有質量進行探索和求證，要讓學生用“質量”一詞替換學生常說的“重量”一詞，但不需要向學生解釋什么是“質量”。

4 教學目標

第一，學生通過探究活動，能說出空氣具有一定的質量，但是質量很輕。第二，學生通過探究活動，知道質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，學生通過思考確定測量空氣質量采用的科學的方法和恰當的工具。第四，學生通過探究“空氣有質量嗎”這一活動，發展進一步研究物體的興趣和愿望，并意識到應該尊重事實、實事求是。第五，學生通過探究質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 教學過程組織

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

看完問題，學生的注意力被吸引，教師此時可繼續提出問題：大家認為空氣究竟有沒有質量呢？我們如何驗證空氣有沒有質量呢？學生能夠想到空氣是有質量的，但對于如何驗證空氣質量并不清楚，從而產生認知沖突。

2）實驗導學，引導探究。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象，等待穩定后，再次點擊可以抽取空氣再次觀察。如圖3所示。學生經過思考之后，進行NB虛擬實驗操作，得出實驗現象后，教師繼續引導學生對實驗現象進行分析：

（1）點擊癟氣的氣球之后，我們看到了什么？

（2）實驗現象說明了什么問題？

6 應用價值與不足之處

當下，科學素養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[5]。本研究采用NB虛擬實驗平臺進行虛擬實驗的教學設計和應用研究，設計應用于虛擬實驗的實驗教學模式，為兩者的培養提供了一個創新的模式。

在本次研究中，雖然在教學活動中虛擬實驗教學能夠對學生學習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，實驗方案的預設性不利于學生創新精神的培養[6]。虛擬實驗只能看，不能摸，缺乏具身感受。NB虛擬實驗可以重復實驗，學生本身實驗操作不會特別嚴謹細致，有可能達不到預期效果。

7 反思與展望

NOBOOK虛擬實驗平臺通過依托發展日益迅速的網絡環境，為大環境下實驗教學提供了一種創新性的教學方式，雖然作為一種新興的實驗教學模式必然存在其不足之處，但是它克服了傳統實驗中的各種弊端，可以有效解決實驗教學中存在的諸多問題，達到優化教學資源、提高教學質量的效果[7]，對于未來教師的實驗教學起到了一定的參考和借鑒作用。

參考文獻

[1]裴蕾.小學科學實驗教學現狀調查及對策研究[D].揚州大學，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技術與應用模式研究[J].電信科學，2012，28（05）：24-29.

[4]陳印.HTML5在基于移動終端高職院校信息系統開發中的應用[J].四川職業技術學院學報，2018，28（06）：147-151.

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

[6]王軍.基于NOBOOK平臺的中學化學虛擬實驗教學應用研究[D].海南師范大學，2018：51-52.

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

作者簡介

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