摘要：随着新课改的不断推进，小学科学教学面临着新的挑战与机遇。虚拟实验作为一种新兴的教学手段，以其独特的优势在教育领域逐渐崭露头角。本文基于新课改要求，深入探讨虚拟实验在拓展小学科学教学边界方面的重要意义，通过分析其在激发学生兴趣、助力知识理解、与群体及探究实验融合应用、培养学生科学素养等方面的作用，提出相应的教学应用策略，旨在为小学科学教学提供新的思路与方法，提升教学质量。

关键词：虚拟实验；小学科学教学；新课改

引言

新课改要求小学科学教学以培养学生科学素养为核心，推行探究式学习，注重学生主动获取知识、提升实践与科学思维能力，引导其将知识与生活相连，增强解决实际问题的本领。在信息技术推动下，虚拟实验在教育领域愈发普及，它依托多种技术构建高仿真实验环境，突破传统实验在时空与设备上的束缚，具备成本低、安全且可重复等优势，技术的持续创新使其交互性与逼真度不断提高。虚拟实验为小学科学教学开拓了新路径，能直观呈现抽象知识、简化复杂实验，帮学生突破时空局限，接触更多实验内容以拓宽视野，同时激发学生兴趣，培养自主学习与创新思维，为教学提质注入活力。

一、利用虚拟实验激发学生学习兴趣

虚拟实验以其独特形式激发学生学习兴趣。它凭借丰富元素，如生动动画、逼真音效与立体模型，将科学知识直观、有趣地呈现。讲解太阳系知识时，能模拟行星运行轨迹，让学生沉浸式体验，极大激发好奇心与探索欲，远胜传统图文讲解。

虚拟实验以其独特形式激发学生学习兴趣。它凭借丰富元素，如生动动画、逼真音效与立体模型，将科学知识直观、有趣地呈现。讲解太阳系知识时，能模拟行星运行轨迹，让学生沉浸式体验，极大激发好奇心与探索欲，远胜传统图文讲解。

针对小学生好奇心强、注意力易分散的认知特点，虚拟实验可制定兴趣激发策略。设置趣味实验任务与挑战，使学生获成就感以激发兴趣；利用互动性，鼓励自主操作、探索，满足其对新鲜事物的好奇。比如学习电路知识，学生能在虚拟实验中自由连接电路元件，观察灯泡亮灭，充分感受科学乐趣。

二、借助虚拟实验模拟操作助力知识理解与掌握

小学科学中，微观分子运动、地球内部结构等知识抽象复杂，给小学生理解带来较大困难。而虚拟实验能将这类知识转化为可视化图像或动画，助力学生攻克理解难题，如通过模拟分子无规则运动的虚拟实验，学生可直观看到分子在不同状态下的运动模式，轻松掌握物质三态变化知识。虚拟实验操作时，会给出详细步骤引导，且每一步都与科学知识紧密关联，学生依照步骤操作，既能学会实验技能，又能领会科学原理，以物体沉浮实验为例，虚拟实验引导学生将不同物体放入水中观察沉浮，并解释物体与液体密度关系，深化学生对知识的理解。在虚拟实验操作过程中，学生通过亲身体验、多次实践，实现知识内化，比如学习杠杆原理时，学生借助虚拟实验调整杠杆支点、力点和重点位置，观察平衡情况，从而总结出杠杆省力、费力和等臂规律，将抽象原理转化为可运用的知识。

三、虚拟实验与群体实验的融合应用

（一）群体实验的传统模式及局限

传统群体实验模式下，多名学生在实验室共同完成项目。但因实验设备数量少，部分学生操作机会不足；实验时间受限，学生难以深入探究；学生个体差异大，部分学生跟不上进度，这些都是传统模式的局限。

（二）虚拟实验融入群体实验的优势

把虚拟实验融入群体实验则优势显著。虚拟实验可作为前期准备，让学生在虚拟环境熟悉流程与操作，为实际实验提速。群体实验时，学生能按需借助虚拟实验深入探索，满足不同学习进度。而且，教师可借虚拟实验监控学生实验过程，及时反馈问题。

（三）融合模式的设计与实施案例

某小学在 “声音的传播” 实验中，就采用了二者融合模式。实验前，学生借助虚拟实验软件，模拟声音在空气、水、固体等不同介质中的传播，观察声波变化，初步掌握声音传播原理。进入实验室开展群体实验时，学生分组实操，用不同器材验证虚拟实验结论。实验中，学生还能通过平板电脑回看虚拟实验内容解决难题。如此一来，学生对声音传播知识理解更透彻，实验操作更熟练，群体实验效果大幅提升 。

四、虚拟实验与探究实验的融合实践

（一）探究实验的核心要素与虚拟实验的契合点

探究实验涵盖提出问题、假设、设计实验、开展实验、收集证据、解释结论等核心要素，虚拟实验与之高度契合。提出问题时，虚拟实验通过展示有趣科学现象，激发学生思考进而提出探究问题；设计实验环节，能帮学生模拟多样方案，预测结果以优化设计；进行实验与收集证据阶段，提供精准、便捷的数据采集方式，助力探究。

（二）基于虚拟实验的探究问题创设与引导

教师可借助虚拟实验创设情境，引导学生提问。比如在虚拟实验中展示物体在斜面的运动，启发学生思考物体运动速度与斜面坡度、重量等因素的关联，激发探究欲。学生提问后，教师引导其利用虚拟实验设计方案、验证假设。

（三）探究过程中虚拟与现实的交互及效果

探究过程里，虚拟与现实实验相辅相成。学生先在虚拟实验初步探索，获取数据和经验，再开展现实实验，验证和拓展虚拟实验结果。研究植物向光性时，学生先通过虚拟实验观察不同光照下植物生长方向，再在现实中种植植物，设置不同光照环境观察记录。这种虚拟与现实的交互，让学生探究过程更完整、深入，对科学知识的理解与掌握也更扎实 。

五、虚拟实验教学的应用策略

（一）硬件与软件资源的保障策略

学校要为虚拟实验教学提供充足的硬件支持，如配备性能良好的计算机、投影仪、交互智能平板等设备，确保虚拟实验软件能够流畅运行。同时，要积极引进和开发优质的虚拟实验软件资源，根据教学内容和学生的实际需求，选择合适的虚拟实验平台和软件，建立丰富的虚拟实验教学资源库。

（二）教师培训与教学方法优化策略

教师是虚拟实验教学的实施者，其对虚拟实验技术的掌握程度和教学方法的运用能力直接影响教学效果。因此，学校要加强对教师的培训，组织教师参加虚拟实验技术培训课程和教学研讨活动，让教师熟练掌握虚拟实验软件的操作方法和教学应用技巧。教师在教学过程中，要不断优化教学方法，将虚拟实验与传统教学方法有机结合，根据教学目标和学生特点，合理设计教学环节，引导学生积极参与虚拟实验学习。

（三）针对不同教学内容的虚拟实验选择策略

小学科学教学内容丰富多样，不同的教学内容对虚拟实验的需求也不同。教师要根据教学内容的特点，选择合适的虚拟实验。对于一些抽象、复杂、难以通过现实实验展示的知识，如微观世界、宇宙空间等内容，可以充分利用虚拟实验进行教学；对于一些注重实践操作技能培养的实验，如化学实验、生物实验等，可以将虚拟实验作为辅助手段，帮助学生在实验前熟悉实验流程，在实验后进行总结和拓展。

结语

虚拟实验在小学科学教学成效显著，激发了学生兴趣，助力知识掌握，推动群体及探究实验开展，培养科学素养，打破时空限制，丰富教学体验。未来，虚拟实验技术将借助虚拟现实、增强现实、人工智能等持续创新，实现更沉浸、交互的学习体验，实现个性化教学，加强资源共享。教师应善用虚拟实验，与传统教学结合，提升教学质量，培养学生综合能力 。

牛世保.虚拟实验在小学科学实验教学中的实践[J]河南教育（教师教育） . 2024 （09）

陈晓菲.AR技术在实验教学中的应用[J]小学科学 . 2025 （01）