小学现代教育技术应用 课件 第七章 虚拟实验的应用

虚拟实验的概念与特点目录虚拟实验的概念一虚拟实验的特点二一、虚拟实验的概念虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术,在计算机上所进行的对传统实验各操作环节的模拟和仿真。虚拟实验的定义来源：/vlab-web/web.html#/resource-detail?resource_id=f0b1db7f-27fc-4bae-bbf2-99f1accecf29虚拟实验的基本构成要素实验对象实验设备实验物质实验仪器实验内容用于规定实验对象、实验操作和实验过程的内容实验操作实验对象被调用的方法反映实验对象之间的关系实验过程虚拟实验执行时所经过的操作和它们的时序关系体验感知观看、体验小学科学《真空罩中的闹钟》虚拟实验，感知虚拟实验的四个构成要素，并与其他学习伙伴交流观看和体验感受。来源：/vlab-web/web.html#/resource-detail?resource_id=662c2036-2a30-42ac-8962-bb8e8c9c85e5二、虚拟实验的特点沉浸性沉浸性指的是学习者能够沉浸到计算机系统构建的实验场景中，参与实验操作。随着虚拟现实技术的发展，虚拟实验呈现出从平面转向立体、单机转向网络的趋势，使得学习者置身于虚拟环境中，并可与虚拟环境中的各种实验对象相互作用，仿佛沉浸于现实的世界中一般。运用前面所学的小学现代教育技术应用原理的相关知识分析，虚拟实验的沉浸性如何适应小学生的认知特点？交互性交互性指的是学习者能够与计算机系统构建的实验环境进行多维交互。例如：组装实验仪器、测量实验变量、分析实验数据等，如同在真实环境中开展实验一样。http://思考讨论结合小学生的学习特点与认知规律，对比分析在小学教育领域中，真实实验与虚拟实验的优势与不足，以表格的形式列出您的观点，并与其他学习伙伴进行交流。真实实验虚拟实验优势不足谢谢！更多课程资源可参考：《小学现代教育技术应用》（中国大学MOOC）/course/scnu-1205984818?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_虚拟实验的类型目录面向过程的实验一基于数据的实验二接近现实的实验三一、面向过程的实验面向过程的实验，强调对真实实验操作过程的模拟，注重学生的视觉、听觉和触觉等不同感官的真实体验。这类实验目的在于演示实验原理，让学生掌握实验过程或者操作步骤。在小学科学“影子的形状和什么有关”虚拟实验中，学生可以点击“实验步骤”，按照步骤中的提示操作手电筒，观察手电筒的光照在物体形成的影子变化。二、基于数据的实验基于数据的实验，强调学生以自然交互的方式开展实验，通过选择、连接仪器仪表和元器件，设置参数和工作方式，测量、记录、分析和处理数据，进而得到测量结果，以帮助学生建立科学的思维。在小学数学“等式探索”虚拟实验中，学生可以根据几何图形代表的数字，通过将几何图形拖动到天平上，探索和感知等式的含义。三、接近现实的实验接近现实的实验，强调为学生创设逼真的实验环境，允许学生像在真实环境中一样开展实验设计和操作，进而探究实验原理和发展问题解决的能力。接近现实的实验，学生首先需要分析实验题目，进而提出实验假设、设计实验方案（主要是实验参数的设计、技术规格的设计等），然后再选择实验装置、进行实验操作、分析和处理实验数据，得到实验结果，并将实验结果和实验假设对比分析得到结论。接近现实的实验，是利用计算机生成一种模拟环境，向用户提供视觉、听觉、触觉等多种感官刺激，用户通过头盔式显示器、手势（数据手套）、体势（数据衣服）和自然语言等方式与这一环境（以及其中的虚拟物体、人物）进行实时交互，产生一种身临其境的沉浸感受。案例谢谢！更多课程资源可参考：《小学现代教育技术应用》（中国大学MOOC）/course/scnu-1205984818?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_虚拟实验的应用方法目录探究性学习的内涵一探究性学习的类型二探究性学习的层次三基于虚拟实验的探究性学习四一、探究性学习的内涵探究性学习，是指运用探究的方式进行的学习过程与活动，亦即学生在教师的指导下，主动发现问题，以一种类似科学研究的方法对问题进行分析和研究，从而达到问题解决和知识获得的过程与活动。不同于科学家的探究活动，探究性学习只是要求学生在学科领域内或现实生活情境中选取某个问题，通过质疑、提问、调查、实验、分析、交流等手段获得问题求解的方法。探究性学习的概念探究性学习的特点以问题为探究中心，激发兴趣和思维强调自主参与，训练实践动手能力注重合作交流，促进协作能力的培养重视收集实证资料，培养科学探究能力探究性学习的基本环节提出问题猜想假设检验假设设计方案分析证据得出结论二、探究性学习的类型以教学为本的探究：探究是作为一种教学手段，并非教学目的。教学目的在于掌握课目内容。这种类型的探究主要用于课目教学中。以探究为本的教学：探究既是一种教学过程，也是一种教学目的。通过仿照科学研究的过程来学习课目内容，从而掌握课目内容的同时体验、理解和应用科学研究方法，提高科学研究能力。按照探究目的的不同分项目探究：指学生在一定时间内解决一系列与真实世界相关联的问题并将结果以产品或作品的形式表现出来的探究活动。问题探究：指把学习置于复杂的、有意义的问题情境中，学生通过解决真实的问题来学习隐含于问题背后的科学知识，形成问题解决能力的探究活动。实验探究：指学生围绕问题做出假设，通过设计实验、实施实验、收集证据等方式检验假设的探究活动。按照探究内容的不同分归纳探究：就是学生从个别事例出发，经过探索得出一般结论的探究。演绎探究：就是学生在习得概念或原理后，经过探索寻找与之有着实质性联系的具体事例的探究。按照探究的逻辑思维不同分自主独立探究：学生个体借助资源和工具，开展独立思考式的一种探究活动。这种探究需要学生具有较强的独立分析问题、解决问题的能力。小组合作探究：学生以小组的方式，通过合作设计、协同实验、互动讨论的方式开展的一种探究活动。这种探究需要学生具有良好的合作技能。大班讨论探究：全班同学以自由组织的方式围绕问题进行讨论的一种探究活动。按照探究的规模不同分三、探究性学习的层次开放式探究引导式探究结构式探究问题：良构性问题（教师提出）时间：课堂有限时间学生：完成预设探究（教师提出）问题：非良构性问题（教师提出）时间：跨越课堂时间学生：设计探究过程（教师引导）问题：跨学科的非良构性问题时间：不拘泥课堂时间学生：设计探究过程学生主导程度强

教师引导程度强根据教师的引导程度和学生的主导程度结构式探究是指教师提出问题并设计探究的详细过程，学生跟随着教师预设的探究过程进行探究活动。结构式探究通常在课堂有限的教学时间内就可完成，基本上整个探究过程是在教师大量的指导与帮助下完成，学生只是体验探究性学习的“探究性”，探究的问题多是良构性问题，其目的在于通过探究的方法让学生掌握课目内容。结构式探究案例：小学数学“梯形面积的计算”引导式探究是指教师提出问题，引导学生共同设计探究过程，学生按照过程共同搜集证据、分析数据以完成探究任务。引导式探究一般需要跨越若干课时才能完成。教师对学生探究的过程只是给予方向性引导，更多的是提供机会，让学生合作探究，体会探究性学习的“实践性”，探究的问题以非良构性问题为主，但是仍拘泥于某个课目的教学，其目的是通过探究的方法不仅掌握课目内容，而且提高学生解决问题能力和动手实践能力。引导式探究案例：小学数学“生活中的统计应用”开放式探究是指从提出问题、猜想假设、设计实验、检验假设和得出结论等整个环节都是以学生为中心，全程由学生自主或协作完成，教师只有当学生遇到困难需要寻求帮助的时候才会适时提供指导。开放式探究多以项目探究为主，且探究的问题是融合跨学科知识的非良构性问题。这种层次的探究需要突破时间和空间的限制，不拘泥于课堂，不拘泥于课时，让学生亲历探究性学习的“开放性”和“综合性”。开放式探究根据探究问题的开放程度简易探究，通常以类似“谁”“哪里”“什么时候”等“What”问题发问，学生只需利用搜索引擎以简短的文字就能回答。中级探究，通常以类似“如何”“怎样”等“How”问题发问，学生不仅需要利用搜索引擎，还需要借助其它技术工具才能做出回答。深度探究，通常以“假设什么，就会怎样”“你的推断是什么”“你的依据是什么”等“Why”问题发问，学生需要多样化的工具和手段去推理和论证，并形成自己的观点。深度探究中级探究简易探究四、基于虚拟实验的探究性学习面向过程的实验的探究性学习环节1教师创设问题情境，提出结构化探究问题，学生围绕问题仔细观察虚拟实验演示并记录实验现象。环节2同伴之间就观察的实验现象进行交流讨论，教师引导学生结合虚拟实验分析问题。环节3师生共同揭示实验原理，建构知识意义。基于数据的实验的探究性学习环节1教师创设问题情境，提出结构化探究问题，学生感知情境中的问题，思考解决问题的途径，初步建立猜想，制定探究实验计划或方案。环节2学生利用虚拟实验进行反复实验操作，记录数据，观察实验现象，分析数据，揭示实验现象。环节3学生之间相互交流实验结果，发现异同，引发认知冲突。环节4教师引导学生思考和分析，建构实验原理，提高科学探究的思维与能力。接近现实的实验的探究性学习环节1教师创设问题情境，提出开放性探究问题，学生根据已有的知识经验大胆做出猜想，建立假设，制定个性化探究实验计划或方案。环节2学生利用虚拟实验自由进行实验设备的选择与组装、实验条件的改变与调节、实验数据的采集与分析、实验现象的观察与记录等，直至实验成功为止。环节3学生提交实验报告，相互之间分享交流，教师组织学生点评报告，引导学生分析实验过程，