摘要：1989年，美国弗吉尼亚大学的威廉沃尔夫教授第一次提出虚拟实验室的概念。他给大家带来了一个利用计算机网络呈现出来的虚拟实验环境。在这个虚拟世界里学生可以非常有效地利用世界各地的各种信息、数据等自由地做着各种各样的实验。当今虚拟实验技术飞速发展，利用虚拟实验技术进行实验教学也越来越普遍。
关键词：虚拟实验；小学科学；课程
一、什么是虚拟实验
虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实（又称VR）等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境。学生可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
二、虚拟实验的特点虚拟实验的四大特点。
1．虚拟实验突破了空间的约束
虚拟实验不局限于现有空间，它可以让学生进入宏观与微观的世界，突破了所谓的常规空间的约束。比如模拟月球登陆实验，学生可以利用键盘和鼠标，控制登月飞行器的降落和起飞，挑战不同地点的安全着陆，学生可以感受到月球上引力和重力的大小。学生仿佛身临其境一般。
2．虚拟实验超越了时间的限制
虚拟实验可以突破常规的时间限制，在极短的时间内，向学生呈现几百年甚至几千年的实验现象。比如岩石的风化是一个漫长的过程。通过虚拟实验可以清楚地了解温度、流水、动植物对岩石的影响。而课堂上的实验由于时间限制效果并不明显。
3．高安全性，降低实验风险
虚拟实验可以降低实验风险避免传统实验中发生的触电、起火、爆炸等危险现象，特别是中学和高校里的化学实验，具有一定的危险性。虚拟实验可以提高实验的安全性，减小实验中对学生造成的不确定伤害。4．随时随地使用虚拟实验可以满足学生在课堂或课下随时随地使用的需求，不受传统实验时间与场地的限制。只要有一台电脑和相关的软件程序，我们就可以开展实验。
三、虚拟实验在教学中的应用
虚拟实验一般在中学及高等院校运用比较普遍，对于小学科学课程中所涉及的实验我们能不能也借助高科技手段呢？下面我来谈谈虚拟实验在小学科学课程中的应用。我认为虚拟实验在教学中有如下几个方面的应用：
1．虚拟实验为现代化教学终端提供互动教学软件
随着现代化教学均衡发展，学校教学设施得到了明显的改善，我们要合理发挥教学设备的优势，优化课堂教学。虚拟实验软件强大的交互性，大大提高了这些教学设备的使用效率。虚拟实验软件创建了一个让学生自主进行实验的环境，在这个环境里学生可以实时观察实验现象并得出实验结论。比如四下电单元第五课《导体与绝缘体》。学生可以在器材中任意选择物体放在“电路检测器”中，当灯泡亮时，学生就可以知道这种物体可以使电流通过，是导体；当灯泡不亮时，学生就可以知道这种物体不可以使电流通过，是绝缘体。
2．虚拟实验可以弥补因实验器材不足、仪器贵重或易损，造成许多实验无法开展的问题
学校很难有条件或提供充足的时间让学生对贵重仪器进行操作学习。在虚拟技术的支持下，虚拟实验室与真正的实验室可以相互媲美，我们可以让虚拟仪器与实际仪器功能相同，操作方法一样，实验者在虚拟实验室里做实验、训练操作技能和获取知识，与在现实实验室里同样方便。虚拟实验摆脱条件和时间的束缚。在学习六年级《宇宙》这一单元中，我们很难让学生观察宇宙中的各个天体。我们可以通过Stellarium软件来模拟宇宙这样一个大环境。Stellarium是一款模拟星空软件，它可以根据观测者所处的时间和地点，计算天空中太阳、月球、行星和恒星的位置，并将其显示出来。它还可以绘制星座，模拟流星雨、日食和月食，运用了这个软件相当于在计算机中建造了一个天文馆。学生的兴趣高了，教师也轻松了。
3．虚拟实验可以有效激发学生实验操作的兴趣，将抽象的概念形象化、具体化
例如我们小学科学种子萌发实验。教师可以引导学生选择不同的种子、改变水的多少、温度的高低以及光照强度等，在很短的时间内就可以看到几天后种子发芽的情况。我们还可以把这几天种子发芽的信息收集起来，不断改变对比实验的相关条件，将每次实验收集的信息进行对比分析，就能找出种子萌发和水、温度、光照的关系。
4．虚拟实验可以有效解决教师无法解决的实验问题
例如在四下第二单元《新的生命》中，对于辨别各种各样的植物，是一个让很多教师感到非常头疼的问题。有的植物长得非常相像，有的植物有很多种学名。在常规教学中我们可以借助于图卡或者图片来让学生辨别，这样的教学不够准确。我们可以通过建立植物特征库解决学生常见的植物识别问题。根据学生学习过程，学生可以从观察植物的根、茎、叶、花、果实的特点开始，在特征库中寻找植物的相关特征，最终查询到植物名称及其他更多的植物特征。在四上《声音》单元中，关于音高音量的问题经常会产生分歧。利用虚拟实验，我们可以利用麦克风、声音传感器、一台电脑、一个声音频率软件，通过麦克风采集声音，在软件中对音波进行分析，实时显示声音的频率图像，频率越高，音高越高。用数据说话，准确可靠。
四、虚拟实验的弊端
每一个新型事物都有它的两面性，虚拟实验也不例外。
1．虚拟实验无法替代动手实验
虚拟实验虽然有诸多优点，但是不可否认，学生动手实验才能获得最真实的感受，虚拟实验再精彩也代替不了动手实验；
2．虚拟实验不能有效培养学生实际动手操作技能与实践能力
虚拟实验只是通过鼠标和键盘等手段进行实验，学生的操作技能无法得到提高，测力计、温度计、显微镜等仪器的使用，只有在实际操作中才能掌握。所以我们教师不能完全用虚拟实验代替真实实验，能用传统实验解决的、课外容易得到探究材料的我们一般不选择虚拟实验，在实际教学中，二者应灵活运用，相辅相成，优势互补，共同为科学实验添光加彩。
作者:章漪雯 单位:太仓市港口开发区第一小学
