安全的“实验室”
——“虚拟实验室”活动项目案例
大场中心小学 荣麒
随着下午第一节课的铃声，自然老师居然进入了信息教室！信息教室怎么可能做自然实验？教室内，没有任何实验材料和实验设备，只有一台台电脑整齐的排列着。孩子们端正地坐在座位上，他们面前的屏幕上是普通的操作系统界面。上课开始，老师熟练地打开《虚拟物理实验室》，将软件里的实验设备和材料进行组合，然后完成实验，并且通过投影进行展示。学生们听完老师的讲解后，打开各自电脑里的软件，组合设备，设定实验数据和条件。很快，一台台模拟实验在电脑屏幕上开始了，这就是我们“虚拟实验室”的课堂。
【背景】
学校的自然课是孩子们最喜欢的科技类课程，在这里，他们可以在老师的指导下，完成教材规定的实验，满足孩子们的好奇心和求知欲。有一部分实验和观察，在课堂内操作时有一定的危险性，在当前儿童安全的大前提下，许多教师权衡利弊，只能选择放弃，让孩子们心有不甘。有些学校甚至干脆将所有涉及到危险的实验观测活动悉数打入“冷宫”，虚拟实验能够突破传统实验对“时、空”的限制，无论是学生还是教师，都可以自由、无顾虑地随时随地上网进入虚拟实验室，操作仪器，进行各种实验，有助于提高实验教学质量。这个新生事物运用到我校“乡村少年宫活动”项目中，可以有很显著的作用。
【现状】
（一）课前准备简洁方便
自然课堂教学中，要求孩子要严格遵守实验室的规章，以免在实验中造成伤害事故，给课堂管理带来不便。老师在课前的准备工作往往超出一节课的上课时间。同时，课后的收复工作优势花的时间更多，一旦遇到同年级的几个班在同一时段上课，课前准备的工作量是极为艰巨的。尤其是中高年级需要使用诸如天平、酒精灯、铁架台等复杂的设备时，除了课前课后的准备与收拾，课堂上的紧张关注，预防事故也让老师的教学效率大打折扣。因此当《虚拟物理实验室》新事物进入课堂后，体现出了无以伦比的优势：课前准备简单，安全可靠。通过短时间的实践证明，这套自然实验的模拟软件能高度模拟真实的实验现象，得出正确的实验结果，同时可以自动记录实验数据。对于减轻老师的课前准备、课后整理，给予学生更多时间实验有很大帮助。
目前参加虚拟实验室学习只是部分学生，因此经常有许多学生会来询问什么时候他们也能参加这个社团，由此可见，孩子们对利用电脑进行模拟实验是非常期盼的。
（二）实现安全教学
自然教学中，实验过与结果能激发学生的学习兴趣，诱导学生进入有效地学习状态。但是不少绚丽的结果伴随的往往是危险。酒精灯这一常用设备在许多学校已经被禁止使用，原因就是本市各区历年来小学自然实验室发生的伤害事故，都与酒精灯使用不当有关。如此一来，所有跟加热有关的实验都将被迫停止，学生的学习兴趣受到的打击可想而知。
在《虚拟实验室》中有多种实验模拟方案，学生们可以在教师稍加指导后，利用软件里的模块化功能，组合、组装本课所需的实验材料，并且运行，直至完成，没有丝毫的危险因素。每种实验器材都有详尽的使用说明和注意事项，仔细阅读后，就能放手使用。多次运用后，为接下来的实验室实际操作做好了铺垫。为课堂实验提高了安全系数。
（三）课堂教学有序高效
自然课堂教学，通过观察、实验、整理资料等途径，完成教学任务，促成教学目标。课堂上，老师做得最多的就是示范：示范实验操作（这个事重中之重）、示范学习单的设计、示范仪器的使用……。遇到问题，老师必须反复示范，以免出差错，造成伤害。由此导致的课堂教学时间紧迫已是家常便饭，效率低下的直接后果就是无法完成教学任务。
现在通过三款软件：“太阳系的运行”、“物理实验室”“化学实验室”以及自己设计的动植物观测网页，让孩子们先在虚拟的环境进行基础实验操作，反复进行，对需要使用的器材了解详尽后，再回到现实世界，用真实的实验材料开展课堂教学。这样，通过反复、循序的练习，加上有详实的辅导操作，丰富的实验材料，逼真的实验效果做铺垫，老师课堂演示的时间大幅减少，实验效率得到很大提高，成功的体验同时激发了孩子们学习的兴趣与动力。自然课堂教学的课堂有效性真正得到了体现。
【感悟】
通过第一阶段的教学实践后，我感觉网上虚拟实验室的开发与应用，将会对实验教学改革产生变革性的影响。通过学习、使用“网络虚拟实验室”开展探究活动，在“网络虚拟实验室”里，把安全与探究和谐的结合起来，然后再根据孩子们运用软件的实际情况逐渐提高要求和难度。还可以动员学生及其家长共同参与，一起发掘新的“网络虚拟实验室”学习项目，共同提高、进步。
“虚拟实验室”让我认识到，作为科学普及教育工作者，除了严格遵守科学原理，还需要有前瞻性的目光，不能墨守成规，不怕运用新生事物。除了搜寻甚至开发这些软件，如何用好这些软件，对我来说还将是一个继续探索学习的过程。毕竟，软件只能起到辅助的作用，利用软件提高课堂教学质量，才是最重要的任务！
让我们一起，在开放、安全的虚拟空间，探索大自然的奥秘！
