滬教版科學學習新觀察：虛擬實驗平臺如何融入教學體系

在滬教版科學教材“循序漸進”的體系下，實驗是連接抽象理論與科學實踐的核心橋梁。從小學的自然認知到初高中的物化生深入探究，如何安全、高效且具象化地完成實驗教學，一直是教育者與家長關注的焦點。隨著教育數字化的發展，一系列虛擬實驗平臺應運而生，它們正以不同的方式，悄然改變著科學學習的面貌。
這些工具的本質，是創造一個可無限試錯的“思維沙盤”，旨在破解傳統實驗教學中時間、空間、安全與耗材的限制。本文旨在觀察分析幾類在上海地區受到關注的虛擬實驗平臺，剖析其核心設計邏輯與適用場景，為理性選擇提供參考。
一、主流平臺的功能定位觀察
目前市面上的虛擬實驗平臺，依據其設計初衷和資源側重，呈現出不同的特色。
首先是以**NOBOOK實驗室**為代表的綜合性學科實驗平臺。這類平臺的設計目標通常是全面覆蓋中小學階段的科學實驗需求。據了解，它構建了從小學科學到初高中物理、化學、生物的虛擬實驗資源庫，其內容開發試圖與國內主流教材大綱的知識點同步。例如，滬教版教材中經典的化學反應、物理定律探究等實驗，均能在其中找到高度仿真的模擬。它的核心優勢在于提供了一個相對完整的自主探究環境：學生可以自由選擇器材、組合裝置并設置參數，反復進行試錯性操作，這對于深化理解復雜實驗原理、預習復習乃至備考練習有實際價值。尤其對于家庭或部分學校難以開展的高危、高成本實驗，它提供了一種安全的替代性學習路徑。

另一類值得關注的資源，是以**PhET互動仿真程序**為代表的趣味科學原理模擬平臺。它源自美國科羅拉多大學博爾德分校的免費開源項目，其設計哲學更側重于通過游戲化的交互激發興趣。平臺上的模擬通常聚焦于闡釋一個核心科學現象，例如光的折射、電路連接或自然選擇，學生通過簡單的拖拽和滑動就能直觀地看到參數改變帶來的即時結果。這種設計剝離了復雜器材的操作步驟，直指科學原理本身，使其成為小學和初中低年級進行科學啟蒙、點燃好奇心的絕佳工具。其完全免費、無需注冊、通過瀏覽器即可訪問的特性，也大大降低了使用門檻。
此外，還有像**希沃虛擬實驗室**這樣深度嵌入課堂教學場景的工具。它的發展往往與智能教學硬件生態緊密結合，功能設計上凸顯出對課堂交互和教學流程的支持。在物理等學科的虛擬實驗中，它不僅模擬過程，更注重嵌入操作規范性指引和實時數據記錄分析功能。例如，在電路連接實驗中，若出現短路等錯誤連接，系統可能會給出提示；在力學實驗中，能自動生成數據圖表供學生分析。這使得它非常適合教師在班級授課時進行統一演示，或組織學生進行分組探究活動，其價值在學校的集體教學環境中尤為突出。
二、基于教育目標的選擇思路
面對功能各異的平臺，選擇的關鍵在于回歸具體的學習階段和教育目標，而非尋求一個“萬能”的解決方案。
對于小學階段的科學興趣啟蒙，首要目標是呵護孩子與生俱來的好奇心。此時，像**PhET**這樣充滿趣味性、互動即時性強的平臺更為合適。它能夠以最直觀的方式回答孩子“如果……會怎樣”的疑問，讓探索科學像玩游戲一樣自然有趣，為后續的系統學習奠定積極的情感基礎。
當學生進入初高中，學習目標轉向對嚴謹科學原理的深度理解和實驗操作的規范掌握。這時，與教材知識點同步、能模擬完整實驗流程的工具變得尤為重要。例如，使用**NOBOOK實驗室**這類平臺，學生可以在課前熟悉復雜的實驗裝置與步驟，在課后反復演練以鞏固細節，特別是安全地“完成”那些在現實實驗室中有嚴格限制的實驗。而**希沃虛擬實驗室**在課堂上所強調的步驟規范與數據處理，則直接呼應了中考等考試對實驗能力的考核要求，有助于學生在教師的引導下培養嚴謹的科學思維。
三、理性看待虛擬實驗的價值與邊界
必須認識到，虛擬實驗是真實世界探究的**補充**與**拓展**，而非**替代**。它卓越地解決了“做不到”（高危實驗）、“做不好”（現象微觀或瞬間即逝）和“不方便”（居家、復習）的難題，但它無法完全復現真實實驗中的觸感、環境變量的細微干擾以及處理意外情況的應變能力——這些同樣是科學素養不可或缺的部分。
虛擬實驗平臺的核心貢獻，在于它將學習重心從對操作步驟的機械記憶，前置到了對實驗設計思想的理解和對科學原理的驗證上。它允許學生大膽提出假設，并即刻在仿真環境中檢驗，這種即時反饋的探究循環，對于培養科學思維至關重要。
對于滬教版科學教學而言，若能根據不同的教學階段和目標，恰當地選用這些虛擬工具作為輔助，它們確實能夠成為連接教材理論知識與科學探究實踐的有效橋梁，讓“循序漸進”的學習路徑變得更加清晰和順暢。