小學現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用 課件 第七章 虛擬實驗的應(yīng)用

虛擬實驗的概念與特點目錄虛擬實驗的概念一虛擬實驗的特點二一、虛擬實驗的概念虛擬實驗是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù),在計算機上所進行的對傳統(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的模擬和仿真。虛擬實驗的定義來源：/vlab-web/web.html#/resource-detail?resource_id=f0b1db7f-27fc-4bae-bbf2-99f1accecf29虛擬實驗的基本構(gòu)成要素實驗對象實驗設(shè)備實驗物質(zhì)實驗儀器實驗內(nèi)容用于規(guī)定實驗對象、實驗操作和實驗過程的內(nèi)容實驗操作實驗對象被調(diào)用的方法反映實驗對象之間的關(guān)系實驗過程虛擬實驗執(zhí)行時所經(jīng)過的操作和它們的時序關(guān)系體驗感知觀看、體驗小學科學《真空罩中的鬧鐘》虛擬實驗，感知虛擬實驗的四個構(gòu)成要素，并與其他學習伙伴交流觀看和體驗感受。來源：/vlab-web/web.html#/resource-detail?resource_id=662c2036-2a30-42ac-8962-bb8e8c9c85e5二、虛擬實驗的特點沉浸性沉浸性指的是學習者能夠沉浸到計算機系統(tǒng)構(gòu)建的實驗場景中，參與實驗操作。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，虛擬實驗呈現(xiàn)出從平面轉(zhuǎn)向立體、單機轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)的趨勢，使得學習者置身于虛擬環(huán)境中，并可與虛擬環(huán)境中的各種實驗對象相互作用，仿佛沉浸于現(xiàn)實的世界中一般。運用前面所學的小學現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用原理的相關(guān)知識分析，虛擬實驗的沉浸性如何適應(yīng)小學生的認知特點？交互性交互性指的是學習者能夠與計算機系統(tǒng)構(gòu)建的實驗環(huán)境進行多維交互。例如：組裝實驗儀器、測量實驗變量、分析實驗數(shù)據(jù)等，如同在真實環(huán)境中開展實驗一樣。http://思考討論結(jié)合小學生的學習特點與認知規(guī)律，對比分析在小學教育領(lǐng)域中，真實實驗與虛擬實驗的優(yōu)勢與不足，以表格的形式列出您的觀點，并與其他學習伙伴進行交流。真實實驗虛擬實驗優(yōu)勢不足謝謝！更多課程資源可參考：《小學現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用》（中國大學MOOC）/course/scnu-1205984818?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_虛擬實驗的類型目錄面向過程的實驗一基于數(shù)據(jù)的實驗二接近現(xiàn)實的實驗三一、面向過程的實驗面向過程的實驗，強調(diào)對真實實驗操作過程的模擬，注重學生的視覺、聽覺和觸覺等不同感官的真實體驗。這類實驗?zāi)康脑谟谘菔緦嶒炘?，讓學生掌握實驗過程或者操作步驟。在小學科學“影子的形狀和什么有關(guān)”虛擬實驗中，學生可以點擊“實驗步驟”，按照步驟中的提示操作手電筒，觀察手電筒的光照在物體形成的影子變化。二、基于數(shù)據(jù)的實驗基于數(shù)據(jù)的實驗，強調(diào)學生以自然交互的方式開展實驗，通過選擇、連接儀器儀表和元器件，設(shè)置參數(shù)和工作方式，測量、記錄、分析和處理數(shù)據(jù)，進而得到測量結(jié)果，以幫助學生建立科學的思維。在小學數(shù)學“等式探索”虛擬實驗中，學生可以根據(jù)幾何圖形代表的數(shù)字，通過將幾何圖形拖動到天平上，探索和感知等式的含義。三、接近現(xiàn)實的實驗接近現(xiàn)實的實驗，強調(diào)為學生創(chuàng)設(shè)逼真的實驗環(huán)境，允許學生像在真實環(huán)境中一樣開展實驗設(shè)計和操作，進而探究實驗原理和發(fā)展問題解決的能力。接近現(xiàn)實的實驗，學生首先需要分析實驗題目，進而提出實驗假設(shè)、設(shè)計實驗方案（主要是實驗參數(shù)的設(shè)計、技術(shù)規(guī)格的設(shè)計等），然后再選擇實驗裝置、進行實驗操作、分析和處理實驗數(shù)據(jù)，得到實驗結(jié)果，并將實驗結(jié)果和實驗假設(shè)對比分析得到結(jié)論。接近現(xiàn)實的實驗，是利用計算機生成一種模擬環(huán)境，向用戶提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激，用戶通過頭盔式顯示器、手勢（數(shù)據(jù)手套）、體勢（數(shù)據(jù)衣服）和自然語言等方式與這一環(huán)境（以及其中的虛擬物體、人物）進行實時交互，產(chǎn)生一種身臨其境的沉浸感受。案例謝謝！更多課程資源可參考：《小學現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用》（中國大學MOOC）/course/scnu-1205984818?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_虛擬實驗的應(yīng)用方法目錄探究性學習的內(nèi)涵一探究性學習的類型二探究性學習的層次三基于虛擬實驗的探究性學習四一、探究性學習的內(nèi)涵探究性學習，是指運用探究的方式進行的學習過程與活動，亦即學生在教師的指導(dǎo)下，主動發(fā)現(xiàn)問題，以一種類似科學研究的方法對問題進行分析和研究，從而達到問題解決和知識獲得的過程與活動。不同于科學家的探究活動，探究性學習只是要求學生在學科領(lǐng)域內(nèi)或現(xiàn)實生活情境中選取某個問題，通過質(zhì)疑、提問、調(diào)查、實驗、分析、交流等手段獲得問題求解的方法。探究性學習的概念探究性學習的特點以問題為探究中心，激發(fā)興趣和思維強調(diào)自主參與，訓練實踐動手能力注重合作交流，促進協(xié)作能力的培養(yǎng)重視收集實證資料，培養(yǎng)科學探究能力探究性學習的基本環(huán)節(jié)提出問題猜想假設(shè)檢驗假設(shè)設(shè)計方案分析證據(jù)得出結(jié)論二、探究性學習的類型以教學為本的探究：探究是作為一種教學手段，并非教學目的。教學目的在于掌握課目內(nèi)容。這種類型的探究主要用于課目教學中。以探究為本的教學：探究既是一種教學過程，也是一種教學目的。通過仿照科學研究的過程來學習課目內(nèi)容，從而掌握課目內(nèi)容的同時體驗、理解和應(yīng)用科學研究方法，提高科學研究能力。按照探究目的的不同分項目探究：指學生在一定時間內(nèi)解決一系列與真實世界相關(guān)聯(lián)的問題并將結(jié)果以產(chǎn)品或作品的形式表現(xiàn)出來的探究活動。問題探究：指把學習置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，學生通過解決真實的問題來學習隱含于問題背后的科學知識，形成問題解決能力的探究活動。實驗探究：指學生圍繞問題做出假設(shè)，通過設(shè)計實驗、實施實驗、收集證據(jù)等方式檢驗假設(shè)的探究活動。按照探究內(nèi)容的不同分歸納探究：就是學生從個別事例出發(fā)，經(jīng)過探索得出一般結(jié)論的探究。演繹探究：就是學生在習得概念或原理后，經(jīng)過探索尋找與之有著實質(zhì)性聯(lián)系的具體事例的探究。按照探究的邏輯思維不同分自主獨立探究：學生個體借助資源和工具，開展獨立思考式的一種探究活動。這種探究需要學生具有較強的獨立分析問題、解決問題的能力。小組合作探究：學生以小組的方式，通過合作設(shè)計、協(xié)同實驗、互動討論的方式開展的一種探究活動。這種探究需要學生具有良好的合作技能。大班討論探究：全班同學以自由組織的方式圍繞問題進行討論的一種探究活動。按照探究的規(guī)模不同分三、探究性學習的層次開放式探究引導(dǎo)式探究結(jié)構(gòu)式探究問題：良構(gòu)性問題（教師提出）時間：課堂有限時間學生：完成預(yù)設(shè)探究（教師提出）問題：非良構(gòu)性問題（教師提出）時間：跨越課堂時間學生：設(shè)計探究過程（教師引導(dǎo)）問題：跨學科的非良構(gòu)性問題時間：不拘泥課堂時間學生：設(shè)計探究過程學生主導(dǎo)程度強

教師引導(dǎo)程度強根據(jù)教師的引導(dǎo)程度和學生的主導(dǎo)程度結(jié)構(gòu)式探究是指教師提出問題并設(shè)計探究的詳細過程，學生跟隨著教師預(yù)設(shè)的探究過程進行探究活動。結(jié)構(gòu)式探究通常在課堂有限的教學時間內(nèi)就可完成，基本上整個探究過程是在教師大量的指導(dǎo)與幫助下完成，學生只是體驗探究性學習的“探究性”，探究的問題多是良構(gòu)性問題，其目的在于通過探究的方法讓學生掌握課目內(nèi)容。結(jié)構(gòu)式探究案例：小學數(shù)學“梯形面積的計算”引導(dǎo)式探究是指教師提出問題，引導(dǎo)學生共同設(shè)計探究過程，學生按照過程共同搜集證據(jù)、分析數(shù)據(jù)以完成探究任務(wù)。引導(dǎo)式探究一般需要跨越若干課時才能完成。教師對學生探究的過程只是給予方向性引導(dǎo)，更多的是提供機會，讓學生合作探究，體會探究性學習的“實踐性”，探究的問題以非良構(gòu)性問題為主，但是仍拘泥于某個課目的教學，其目的是通過探究的方法不僅掌握課目內(nèi)容，而且提高學生解決問題能力和動手實踐能力。引導(dǎo)式探究案例：小學數(shù)學“生活中的統(tǒng)計應(yīng)用”開放式探究是指從提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗、檢驗假設(shè)和得出結(jié)論等整個環(huán)節(jié)都是以學生為中心，全程由學生自主或協(xié)作完成，教師只有當學生遇到困難需要尋求幫助的時候才會適時提供指導(dǎo)。開放式探究多以項目探究為主，且探究的問題是融合跨學科知識的非良構(gòu)性問題。這種層次的探究需要突破時間和空間的限制，不拘泥于課堂，不拘泥于課時，讓學生親歷探究性學習的“開放性”和“綜合性”。開放式探究根據(jù)探究問題的開放程度簡易探究，通常以類似“誰”“哪里”“什么時候”等“What”問題發(fā)問，學生只需利用搜索引擎以簡短的文字就能回答。中級探究，通常以類似“如何”“怎樣”等“How”問題發(fā)問，學生不僅需要利用搜索引擎，還需要借助其它技術(shù)工具才能做出回答。深度探究，通常以“假設(shè)什么，就會怎樣”“你的推斷是什么”“你的依據(jù)是什么”等“Why”問題發(fā)問，學生需要多樣化的工具和手段去推理和論證，并形成自己的觀點。深度探究中級探究簡易探究四、基于虛擬實驗的探究性學習面向過程的實驗的探究性學習環(huán)節(jié)1教師創(chuàng)設(shè)問題情境，提出結(jié)構(gòu)化探究問題，學生圍繞問題仔細觀察虛擬實驗演示并記錄實驗現(xiàn)象。環(huán)節(jié)2同伴之間就觀察的實驗現(xiàn)象進行交流討論，教師引導(dǎo)學生結(jié)合虛擬實驗分析問題。環(huán)節(jié)3師生共同揭示實驗原理，建構(gòu)知識意義。基于數(shù)據(jù)的實驗的探究性學習環(huán)節(jié)1教師創(chuàng)設(shè)問題情境，提出結(jié)構(gòu)化探究問題，學生感知情境中的問題，思考解決問題的途徑，初步建立猜想，制定探究實驗計劃或方案。環(huán)節(jié)2學生利用虛擬實驗進行反復(fù)實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，觀察實驗現(xiàn)象，分析數(shù)據(jù)，揭示實驗現(xiàn)象。環(huán)節(jié)3學生之間相互交流實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)異同，引發(fā)認知沖突。環(huán)節(jié)4教師引導(dǎo)學生思考和分析，建構(gòu)實驗原理，提高科學探究的思維與能力。接近現(xiàn)實的實驗的探究性學習環(huán)節(jié)1教師創(chuàng)設(shè)問題情境，提出開放性探究問題，學生根據(jù)已有的知識經(jīng)驗大膽做出猜想，建立假設(shè)，制定個性化探究實驗計劃或方案。環(huán)節(jié)2學生利用虛擬實驗自由進行實驗設(shè)備的選擇與組裝、實驗條件的改變與調(diào)節(jié)、實驗數(shù)據(jù)的采集與分析、實驗現(xiàn)象的觀察與記錄等，直至實驗成功為止。環(huán)節(jié)3學生提交實驗報告，相互之間分享交流，教師組織學生點評報告，引導(dǎo)學生分析實驗過程，