PhET互动式仿真模拟实验软件在小学科学教学中的应用初探

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1 应用背景

随着信息技术的到来，现代教育技术已经深入小学科学课堂，并为教育的发展带来了深刻的变革。《科学课程标准》指出：“现代教育技术的运用不是为用而用，首先必须是为教学内容服务的，是教学过程与方式的有机成分。”科学课是一门“以探究为核心”的科学启蒙课程，提倡学生通过动手操作来认识和理解世界，但由于学生动手能力不足或科学器材不足，很多观察内容或动手实验难以完成或根本无法进行。只好用“黑板实验”或“口头实验”来代替，既不形象又不得学生理解，在运用了 phet互动式仿真模拟实验软件后，许多问题便迎刃而解了。

2 软件简介

PhET互动式仿真模拟实验软件来源于美国科罗拉多大学的PhET计划（Physics Education Technology project），即物理教育科技计划的简称，该计划主要基于Java和Shockwave、Flash技术开发，通过建立互动式仿真模拟实验科学网站（http：//phet.colorado.edu/），提供物理、化学、生物、数学及地球科学等模拟试验，供教师教学与学生学习使用。

该软件主要是研究仿真技术如何改进物理及其他理科教学，通过趣味互动帮助学生理解深涩难懂的概念以及蕴藏的数理关系，提高学生学习的兴趣，特别适用于理解枯燥的抽象概念和规律（运动学、抛物线、 可逆反应等概念）；观察极其微小的（原子、电子）或极其巨大的对象（太阳系、冰河等）；记录反应速度太快（核反应）或反应速度太慢（温室效应）的实验数据；使用实验器材昂贵（MRI核磁共振造影）或重复进行不同参数条件的测试的实验（热、化学反应速率等）；具有危险性的实验（触电、易燃性、放射性等实验）。

3 应用案例

下面以PhET互动式仿真模拟实验软件中具有代表性的教学案例――“直流电路组装套件”实验为例，了解该软件在小学科学课的教学应用。PhET的直流电路组装套件中所有元件和仪器都和实际非常接近，在连接上也可随意摆放，学生利用各种元件组装好电路后，即可查看电路的运行情况，只要各元件连接正确，电路便可接通，学生可以很形象地看到电在电路中的运行，利于学生完整、清晰且准确地建构电路的模型。如图1所示，如果学生连接错误，造成短路，在现实中，只能看到小灯泡被烧毁的一瞬间的景象。而在PhET中，学生可以看到电路着起熊熊大火的景象，如图2所示，非常形象直观。通过仿真模拟实验，学生在实际动手组装电路时就变得相对容易一些。

PhET互动式仿真模拟实验软件中还有大量适合小学科学使用的实验案例，如：“声音”实验案例可以研究声音的传递等现象、“能量的形式和转换”实验案例可以直观地看到各种不同能量之间的转换过程等。教师可以对 PhET互动式仿真模拟实验软件的源代码进行下载存储，根据自己的理解加以研究和改进。

4 应用启示

PhET互动式仿真模拟实验软件有着非常强的开源性、直观性、仿真性、互动性，非常适合在小学科学教学中使用，不仅能激发学生的学习兴趣和热情，更能促进抽象知识的理解、内化和应用，更好地建构知识模型。不过《科学课程标准》也指出：“（现代教育技术）是教学过程与方式的有机成分，只能在必要的时候、采用恰当的形式进行，千万不要滥用。尤其对于小学生学习科学而言，亲历探究过程、获取第一手经验是极为重要的，不能用高新技术代替一切。”

收稿日期：2015-09-06