〔摘 要〕 小學(xué)科學(xué)知識體系相對復(fù)雜，不僅考查學(xué)生的認(rèn)識和理解能力，還對學(xué)生的實(shí)踐能力提出較高要求。有效的科學(xué)教學(xué)課堂，不僅能夠激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索的興趣，還能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。虛擬實(shí)驗(yàn)是構(gòu)建高效科學(xué)課堂的重要媒介，也是信息化背景下提升科學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量的重要方法，教師必須充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的作用和功能，以核心素養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，將理論知識與虛擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，構(gòu)建兼具有效性與趣味性的科學(xué)教學(xué)課堂。

〔關(guān)鍵詞〕 小學(xué)科學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)；教學(xué)策略

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 24 091-093

2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提煉了包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任四個(gè)方面在內(nèi)的核心素養(yǎng)發(fā)展要求，不僅進(jìn)一步調(diào)整了課程結(jié)構(gòu)，也要求實(shí)現(xiàn)教學(xué)的綜合性、實(shí)踐性，突出科學(xué)課堂的育人導(dǎo)向，對科學(xué)教師的教學(xué)理念和教育模式提出更高要求。在核心素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向下，教師要充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的功能和作用，在課堂上實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的統(tǒng)一，以滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)訴求，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念和科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

一、利用虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)課堂情境

（一）在虛擬實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)問題情境

情境創(chuàng)設(shè)法強(qiáng)調(diào)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)主題，創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的主題情境，鼓勵(lì)學(xué)生在濃厚的學(xué)習(xí)氛圍中，感知抽象的理論知識，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。小學(xué)生年齡較小，教師在科學(xué)教學(xué)課堂上運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)課堂情境，對教學(xué)質(zhì)量的提升能產(chǎn)生積極影響。針對部分科學(xué)教學(xué)課堂忽視情境創(chuàng)設(shè)的問題，教師可以從在虛擬實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)問題情境的角度入手，以師生互動為切入點(diǎn)，以與實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密相關(guān)的科學(xué)問題為線索，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和理解知識，充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的功能和作用。

以蘇教版科學(xué)二年級上冊第9課《動起來與停下來》的教學(xué)為例，本課要求學(xué)生理解運(yùn)動與靜止的概念，并能辨別事物的運(yùn)動狀態(tài)，掌握物體的運(yùn)動速度和方向這兩個(gè)重要特征，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)了解不同物體運(yùn)動的方式，觀察、記錄和描述物體的運(yùn)動情況，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)觀念。二年級學(xué)生缺乏參與實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和知識基礎(chǔ)，物體運(yùn)動的速度也相對難以捕捉。從這一實(shí)際出發(fā)，教師可以在授課過程中，利用虛擬技術(shù)呈現(xiàn)在斜面、坡道上放置不同物體的過程，讓學(xué)生參與虛擬實(shí)驗(yàn)的操作，并適時(shí)向?qū)W生提出與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的問題，比如，物體的運(yùn)動運(yùn)用了多長時(shí)間、斜面的長度是多少、物體是否按照一定的方向進(jìn)行運(yùn)動。通過這種循序漸進(jìn)的科學(xué)問題，營造問題情境，拓展學(xué)生思維，深化學(xué)生對速度和方向概念的認(rèn)知。

需要注意的是，教師設(shè)計(jì)的科學(xué)問題必須在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和能力范圍內(nèi)，能夠建立起理論知識與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的緊密關(guān)聯(lián)，保證問題情境發(fā)揮作用，構(gòu)建高效科學(xué)教學(xué)課堂。

（二）在虛擬實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)活動情境

活動情境的創(chuàng)設(shè)是情境創(chuàng)設(shè)法的重要組成部分，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力等方面發(fā)揮重要作用。在核心素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向下，教師既要從問題情境的創(chuàng)設(shè)入手，發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的功能和作用，也要從活動情境的創(chuàng)設(shè)入手，注重虛擬實(shí)驗(yàn)本身的實(shí)踐性和科學(xué)性，突出課堂教學(xué)的科學(xué)導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生在活動參與和實(shí)驗(yàn)?zāi)M的過程中，認(rèn)識和理解知識，強(qiáng)化課堂教學(xué)效果。

以蘇教版科學(xué)三年級上冊第10課《固體的混合與分離》的教學(xué)為例，本課要求學(xué)生知道固體混合前后質(zhì)量不變，探究占據(jù)空間的變化，知道將不同的固體混合物分離的方法，在學(xué)習(xí)和探索中了解日常生活中需要混合或分離固體的例子。三年級學(xué)生具備一定學(xué)習(xí)固體混合和分離的生活經(jīng)驗(yàn)，但是由于對其中的科學(xué)理念缺乏認(rèn)識，在學(xué)習(xí)過程中仍然容易出現(xiàn)問題。因此，教師在授課時(shí)，可以將生活中常見的固體混合物帶進(jìn)教室，借助生活化的教具吸引學(xué)生注意力，利用虛擬技術(shù)呈現(xiàn)固體的混合與分離的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)講解的過程中，觀察教具并思考分離方案，并在教師的指導(dǎo)下開展簡單的實(shí)驗(yàn)操作。通過這種形式實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)展示和課堂活動情境創(chuàng)設(shè)的統(tǒng)一，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

教師在開展虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，要注重對基本知識概念的解釋，還要夯實(shí)學(xué)生參與活動和理解實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的知識基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)課時(shí)教學(xué)的核心素養(yǎng)目標(biāo)。

二、利用虛擬實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生探索創(chuàng)新

（一）實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與合作探究的融合

合作探究是突出學(xué)生主體地位的重要教學(xué)方法，也是在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂上營造良好學(xué)習(xí)氛圍的重要手段，在深化學(xué)生知識理解、鼓勵(lì)學(xué)生探索創(chuàng)新上具有積極作用。但由于部分教師利用虛擬實(shí)驗(yàn)的方式較為單一，忽視合作教學(xué)在學(xué)生理解虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)程、激發(fā)學(xué)生探索欲望上的作用，導(dǎo)致部分課堂教學(xué)效果不足，影響學(xué)生主動性的激發(fā)。針對這一問題，教師可以從實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與合作探究的融合入手，抓住合作教學(xué)法的作用，在虛擬實(shí)驗(yàn)的展示和操作過程中，鼓勵(lì)學(xué)生開展合作探究，強(qiáng)化課堂教學(xué)效果。

以三年級下冊第17課《云量和雨量》的教學(xué)為例，本課要求學(xué)生了解云量和雨量的概念，并能夠區(qū)分不同云的特點(diǎn)和不同雨量的分類，通過簡單的實(shí)驗(yàn)觀察和記錄云量和雨量的變化，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識解釋天氣現(xiàn)象。本課知識內(nèi)容具有突出的生活化和實(shí)踐性特征，對學(xué)生的觀察能力和動手能力要求較高。教師在授課過程中可以充分結(jié)合三年級學(xué)生的能力特點(diǎn)，將學(xué)生劃分成不同的學(xué)習(xí)小組，以“如何更好運(yùn)用雨量測量器”為主題，開展小組合作探究，鼓勵(lì)學(xué)生借助課本，調(diào)動先前學(xué)習(xí)物品材料的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，探討活動方案。在學(xué)生探討結(jié)束后，利用虛擬技術(shù)為學(xué)生呈現(xiàn)制作雨量測量器的過程，鼓勵(lì)學(xué)生小組結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程對方案進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)與合作學(xué)習(xí)的融合互動。

需要注意的是，教師不僅要對學(xué)生小組進(jìn)行合理劃分，還要結(jié)合學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)過程中的綜合表現(xiàn)，對學(xué)生進(jìn)行客觀、全面評價(jià)，幫助學(xué)生定位學(xué)習(xí)問題，促進(jìn)學(xué)生成長發(fā)展。

（二）實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與項(xiàng)目式教學(xué)的融合

項(xiàng)目式教學(xué)法是體現(xiàn)課堂任務(wù)導(dǎo)向的重要教學(xué)模式，也是構(gòu)建高效科學(xué)教學(xué)課堂的必然選擇，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中運(yùn)用廣泛。傳統(tǒng)的項(xiàng)目式教學(xué)強(qiáng)調(diào)發(fā)布若干個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生完成不同任務(wù)、助力科學(xué)項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在核心素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向下，教師更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，從虛擬實(shí)驗(yàn)與項(xiàng)目式教學(xué)相融合的角度入手，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)的主題、目的、步驟和學(xué)生不同的能力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)循序漸進(jìn)的探究性學(xué)習(xí)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生以虛擬實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)展開探究，促進(jìn)學(xué)生能力素養(yǎng)同步發(fā)展。

以蘇教版科學(xué)四年級上冊第三單元第8課《力與運(yùn)動》的教學(xué)為例，本課要求學(xué)生了解力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，并且探究拉力大小與物體前進(jìn)快慢的關(guān)系。本單元以力學(xué)知識為主題，是一個(gè)完整的知識體系，知識內(nèi)容相對抽象，需要教師運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。因此，教師在授課時(shí)，可以首先為學(xué)生布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，讓不同小組的學(xué)生分別承擔(dān)記錄實(shí)驗(yàn)器材、記錄實(shí)驗(yàn)過程、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果和匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，組織學(xué)生觀看拉力大小的影響與磁力大小的影響實(shí)驗(yàn)，并在虛擬實(shí)驗(yàn)過程中，對教師的實(shí)驗(yàn)步驟和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和完善，完成自身的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過這種形式，將虛擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)項(xiàng)目的組成部分，豐富課堂教學(xué)素材。

教師在學(xué)生完成項(xiàng)目后，要給予積極反饋和評價(jià)，做好課堂知識的總結(jié)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的匯總工作，以保證虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得實(shí)際效果。

三、利用虛擬實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

（一）利用信息技術(shù)豐富虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)編形式

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是信息技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，也要依靠信息技術(shù)的進(jìn)步不斷創(chuàng)新。小學(xué)生年齡較小，對趣味性的教學(xué)形式具有較高的參與熱情。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師要利用全息投影、5G技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，豐富虛擬實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)編形式，營造良好的課堂教學(xué)氛圍，在虛實(shí)結(jié)合中化抽象為具體，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

以蘇教版科學(xué)五年級上冊第一單元第2課《光的傳播》的教學(xué)為例，本課包含了光的傳播實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生了解什么是光源，知道光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播并學(xué)習(xí)光在真空中的傳播速度。本課是對第1課知識的延伸，五年級學(xué)生已具備一定探究能力，對虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣也較高，教師在授課過程中可以充分結(jié)合這一實(shí)際，運(yùn)用全息投影技術(shù)和5G技術(shù)展開虛擬實(shí)驗(yàn)。教師既要在虛擬環(huán)境中設(shè)置一個(gè)屏幕或墻面，保證學(xué)生看到光線在屏幕上的投影，也要通過VR界面引導(dǎo)學(xué)生調(diào)整光源角度，使用透鏡觀察光的折射效果等。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師還要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行記錄，并提供總結(jié)性問題，引導(dǎo)學(xué)生思考光的傳播路徑及其應(yīng)用，幫助學(xué)生理解光的傳播規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究和學(xué)習(xí)興趣。

教師要不斷提升自身的教學(xué)能力和信息化素養(yǎng)，從應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬教學(xué)的角度，將VR技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，推動課堂授課取得良好效果。

（二）利用虛擬實(shí)驗(yàn)促進(jìn)課堂活動的趣味化

虛擬實(shí)驗(yàn)作為虛擬形式的實(shí)驗(yàn)活動，本身就具備一定的實(shí)踐性和趣味性。利用虛擬實(shí)驗(yàn)促進(jìn)課堂活動的趣味化，能最大限度調(diào)動學(xué)生參與課堂的自主意識，進(jìn)一步深化師生互動，突出科學(xué)課堂的興趣導(dǎo)向。在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程中，教師既要注重現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)用，也要注重實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與課堂活動的融合，以豐富的活動形式為抓手，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的激發(fā)，構(gòu)建兼具趣味性和科學(xué)性的教學(xué)課堂。

以蘇教版科學(xué)五年級下冊第二單元第8課《我們來仿生》的教學(xué)為例，本課要求學(xué)生了解仿生的概念，認(rèn)識到仿生技術(shù)在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對自然界生物的觀察力和想象力，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。教師在展開虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，可以首先帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)仿生學(xué)的相關(guān)概念和原理，鼓勵(lì)學(xué)生選擇一種自然界生物作為仿生對象，在虛擬環(huán)境中嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)仿生產(chǎn)品，模擬如何將自然界的特性應(yīng)用到技術(shù)中。通過這種形式，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與活動創(chuàng)設(shè)的融合互動，激發(fā)學(xué)生參與科學(xué)探究的熱情和興趣。

需要注意的是，教師在開展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，也要注重以學(xué)生的能力特點(diǎn)為依據(jù)，關(guān)注學(xué)生對教學(xué)重難點(diǎn)的掌握情況，鞏固課堂教學(xué)成果。

小學(xué)生正處在積累科學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要時(shí)期，教師在這一時(shí)期注重理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的統(tǒng)一、運(yùn)用好虛擬實(shí)驗(yàn)對學(xué)生成長發(fā)展至關(guān)重要。在核心素養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向下，教師既要利用虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)課堂情境，深化師生互動，實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識從抽象到具體，也要利用虛擬實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)探索創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)與合作教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)的融合，還要利用虛擬實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生自主性，促進(jìn)學(xué)生能力、素養(yǎng)同步發(fā)展。

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