導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇改變世界的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1月18日，我國(guó)發(fā)射的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”圓滿完成了4個(gè)月的在軌測(cè)試任務(wù)，正式交付用戶單位使用。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、西安衛(wèi)星測(cè)控中心、中科院國(guó)家空間科學(xué)中心等單位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在交付使用證書(shū)上簽字。

那么，咱們來(lái)了解一下，“墨子號(hào)”到底有多牛。

世界上第一顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星

“墨子號(hào)”是由我國(guó)完全自主研制的世界上第一顆空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，于2016年8月16日發(fā)射升空。該衛(wèi)星從科學(xué)概念的提出到關(guān)鍵技術(shù)突破，從有效載荷研制到科學(xué)成果的產(chǎn)出，由中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主導(dǎo)完成。 “墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星掠過(guò)阿里量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上空（2016年12月9日攝。）

面對(duì)在國(guó)際上首次開(kāi)展空間尺度量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)這一全新的領(lǐng)域，從2003年開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、中科院光電技術(shù)研究所、國(guó)家天文臺(tái)、國(guó)家空間科學(xué)中心等單位的研究人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)10余年的協(xié)同攻關(guān)，創(chuàng)新性地突破了包括星地量子信道、空間單光子探測(cè)、高亮度空間量子糾纏光源等多項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)，確保了衛(wèi)星的成功研制，為各項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的順利開(kāi)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

星地量子保密通信，千公里級(jí)量子糾纏分發(fā)

“墨子號(hào)”的主要應(yīng)用目標(biāo)是通過(guò)衛(wèi)星和地面站之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)星地量子保密通信，并通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的量子保密通信?！澳犹?hào)”可以在千公里外的外太空以10kbps的速率給地面站分發(fā)量子密鑰，比地面同距離光纖量子通信水平提高了15個(gè)數(shù)量級(jí)以上。該項(xiàng)技術(shù)突破不僅使得我國(guó)具備了對(duì)光纖無(wú)法覆蓋的地^――如我國(guó)的南海諸島、駐外使領(lǐng)館、遠(yuǎn)洋艦艇等――直接提供高安全等級(jí)量子通信保障的能力，并為我國(guó)未來(lái)構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)提供可靠的技術(shù)支撐。

“墨子號(hào)”的另一前沿研究目標(biāo)是在量子物理基本問(wèn)題檢驗(yàn)領(lǐng)域：即通過(guò)千公里量級(jí)的量子糾纏分發(fā)，首次在空間尺度檢驗(yàn)量子力學(xué)的非定域性，并利用量子糾纏在地面和衛(wèi)星之間實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)。通過(guò)“墨子號(hào)”的星地糾纏分發(fā)，我們能夠在相距1200公里以上的兩個(gè)地面站之間以1對(duì)/秒的速度建立起量子糾纏，將使得人類首次具有在空間尺度開(kāi)展量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，并為未來(lái)在外太空開(kāi)展廣義相對(duì)論、量子引力等物理學(xué)基本原理的檢驗(yàn)做好了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)準(zhǔn)備，成為我國(guó)在基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域?qū)κ澜绲挠忠恢匾暙I(xiàn)。

測(cè)試階段性能卓越，超過(guò)系統(tǒng)指標(biāo)要求

量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在軌測(cè)試階段全面完成了衛(wèi)星平臺(tái)測(cè)試、有效載荷自測(cè)試和天地一體化鏈路測(cè)試，衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷工作一切正常，成功構(gòu)建了星地單向、星地雙向、地星單向量子信道，系統(tǒng)信道效率、時(shí)間同步精度、跟蹤瞄準(zhǔn)精度均超過(guò)系統(tǒng)指標(biāo)要求，可以滿足空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。

在交付儀式前，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星工程常務(wù)副總師王建宇研究員向與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和專家做了衛(wèi)星在軌測(cè)試總結(jié)報(bào)告，并表示量子衛(wèi)星已經(jīng)在世界上首次建立了天地一體化量子通信實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，具備了開(kāi)展空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的條件。量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士代表科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)做了量子衛(wèi)星壽命期工作安排報(bào)告。據(jù)潘建偉介紹，目前研究團(tuán)隊(duì)正在有條不紊地開(kāi)展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作，已獲取了初步的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)順利完成星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)、廣域量子密鑰應(yīng)用演示實(shí)驗(yàn)、星地雙向量子糾纏及地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)全部預(yù)先設(shè)定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)充滿信心。

改變世界的十大創(chuàng)新技術(shù)

篇2

8月16日1時(shí)40分，備受矚目的以“墨子號(hào)”命名的全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在酒泉成功發(fā)射升空?！澳犹?hào)”量子衛(wèi)星成為浩瀚夜空中最亮的“星”，開(kāi)啟為期兩年的太空科學(xué)旅程。

星地高速量子密鑰分發(fā)、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)、星地量子糾纏分發(fā)以及地星量子隱形傳態(tài)等多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)是“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星的主要任務(wù)。業(yè)內(nèi)人士指出，此次發(fā)射任務(wù)的圓滿成功，將使我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。有媒體稱，在這場(chǎng)“特殊的太空競(jìng)賽”中，中國(guó)“邁出了一大步”。

科學(xué)之路任重道遠(yuǎn)，量子世界迷霧重重，“第一顆量子衛(wèi)星”的頭銜來(lái)之不易。從最初的研制到發(fā)射，量子衛(wèi)星承載了太多關(guān)注的目光與期許。那么，這顆舉世矚目的“新星”到底有多牛？技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度又有多高？

信息安全的“終極武器”

量子科學(xué)對(duì)絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō)十分高冷。但當(dāng)它與信息技術(shù)相連，就與我們每個(gè)人息息相關(guān)。當(dāng)今社會(huì)，信息的海量傳播背后也充斥著信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。而量子科學(xué)則為信息安全提供了“終極武器”。

在物理王國(guó)里，量子理論是一個(gè)“百歲的幽靈”，愛(ài)因斯坦也曾被它的“詭異”所困擾。在量子世界中，一個(gè)物體可以同時(shí)處在多個(gè)位置，一只貓可以處在“死”和“活”的疊加狀態(tài)上;所有物體都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波;兩個(gè)處于“糾纏態(tài)”的粒子，即使相距遙遠(yuǎn)也具有“心電感應(yīng)”，一個(gè)發(fā)生變化，另一個(gè)會(huì)瞬時(shí)發(fā)生相應(yīng)改變……

正是由于量子具有這些不同于宏觀物理世界的奇妙特性，才構(gòu)成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子的不可分割、不可克隆和測(cè)不準(zhǔn)的特性，所以一旦存在竊聽(tīng)就必然會(huì)被發(fā)送者察覺(jué)并規(guī)避。

“傳統(tǒng)的信息安全都依賴于復(fù)雜的算法，只要計(jì)算能力足夠強(qiáng)大，再?gòu)?fù)雜的保密算法都能被破解。量子通信能做到絕對(duì)安全，是由量子自身的特性所決定的，計(jì)算能力再?gòu)?qiáng)也破解不了，因此它是革命性的，可從根本上、永久性解決信息安全問(wèn)題。”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉院士說(shuō)。

潘建偉形象地比喻，量子通信的基本特征就是利用微光世界的最小單元，比如15瓦的燈泡，每秒都會(huì)發(fā)射一些能量，如果用放大鏡來(lái)看它是由小顆粒組成，大概每秒鐘可以釋放百億個(gè)小顆粒。如果在量子通信中將這種小顆粒用來(lái)做信號(hào)，就不能被分割成半個(gè)小顆粒，就像水分子一樣，不能分成1/2個(gè)水分子。

量子保密通信能從三個(gè)方面保障信息安全。第一，發(fā)送者和接收者之間的信息交互是安全的，不會(huì)被竊聽(tīng)或盜取。第二，“主仆”身份能自動(dòng)確認(rèn)，只有“主人”才能使喚“仆人”，而其他人無(wú)法指揮“仆人”。第三，一旦發(fā)送者和接收者之間的傳遞口令被惡意篡改，使用者會(huì)立刻知曉，從而重新發(fā)送和接收指令。

“四種武器”挑戰(zhàn)四大實(shí)驗(yàn)任務(wù)

8月17日，中科院遙感與數(shù)字地球研究所所屬中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站密云站，在第二十三圈次成功跟蹤、接收到了量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”的首軌數(shù)據(jù)?！澳犹?hào)”首軌任務(wù)時(shí)長(zhǎng)約7分鐘，接收到的數(shù)據(jù)量約為202MB，經(jīng)驗(yàn)證，衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

據(jù)悉，“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星上搭載了自主研發(fā)的“四種武器”：量子密鑰通信機(jī)、量子糾纏發(fā)射機(jī)、量子糾纏源和量子試驗(yàn)控制與處理機(jī)。同時(shí)，在地面建設(shè)了科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，包括1個(gè)中心――合肥量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心;4個(gè)站――南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站;1個(gè)平臺(tái)――阿里量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

這顆量子衛(wèi)星的壽命為兩年，將完成四大任務(wù)：星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)、廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、星地量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)和地星量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。

潘建偉介紹，實(shí)驗(yàn)大致分為三類：第一類是進(jìn)行衛(wèi)星和地面之間的量子密鑰分發(fā)，實(shí)現(xiàn)天地之間的安全通信;第二類相當(dāng)于把量子實(shí)驗(yàn)室搬到太空，在空間尺度檢驗(yàn)量子理論;第三類是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面千公里量級(jí)的量子態(tài)隱形傳輸。

但要完成“作業(yè)”并不輕松。目前，國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)國(guó)家將量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)送入空間，量子衛(wèi)星的研制沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可循，過(guò)程充滿了困難和挑戰(zhàn)。 科研人員模擬地面望遠(yuǎn)鏡向量子衛(wèi)星發(fā)射信標(biāo)光（新華社 劉坤 攝） 在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在與運(yùn)載火箭適配器對(duì)接（圖/新華社）

天地一體化連通：

從太空向地面存錢罐扔硬幣

在量子通信中，最大的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)天地一體化的量子聯(lián)通。這就好比在太空往地面的一個(gè)存錢罐里扔硬幣，需要準(zhǔn)確地將硬幣投擲于儲(chǔ)蓄罐的狹小入口。如果出現(xiàn)一點(diǎn)偏差，信息的傳遞便會(huì)功虧一簣。

“量子的編碼就像計(jì)算機(jī)編碼0101一樣，有正負(fù)、垂直、水平等不同狀態(tài)，要把量子的偏振方向檢測(cè)出來(lái)，才能變成密碼?！绷孔涌茖W(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星常務(wù)副總設(shè)計(jì)師、衛(wèi)星總指揮王建宇介紹，量子里面有兩組狀態(tài)，一組是正交的，一組是傾斜45度的，所以，一共有四個(gè)不同的偏正狀態(tài)。

不僅如此，地面上的“存錢罐”（接收裝置）和天空中的“投擲者”（量子衛(wèi)星）也不安分，它們都在不停地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

“這就是瞄準(zhǔn)和檢測(cè)偏正的最大難度所在，我們要在雙方都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況下完成信息傳遞?！蓖踅ㄓ顝?qiáng)調(diào)，稍微對(duì)不上都不行，如果這樣，地面上收到的就是誤碼。

據(jù)王建宇介紹，一旦誤碼率高于3.5%，信息傳輸就沒(méi)有意義?！?.5%是個(gè)底線，通常我們會(huì)把誤碼率控制在1%至2%之間?！?/p>

探測(cè)器靈敏度：

在地球上看到月球的火柴光

如果說(shuō)從太空向地面存錢罐扔硬幣已經(jīng)讓人咋舌，那接下來(lái)的技術(shù)則更讓人驚嘆。

量子衛(wèi)星采用的是單光子探測(cè)器，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)光子的捕捉。這是一個(gè)什么概念？

“一個(gè)60瓦的燈泡每秒發(fā)射的光子數(shù)大約是1021，而一根火柴的最大光亮大約是3瓦至5瓦?！蓖踅ㄓ钫f(shuō)，量子衛(wèi)星探測(cè)器靈敏度相當(dāng)于在月球上點(diǎn)根火柴，我們?cè)诘厍蛏嫌猛h(yuǎn)鏡可以看到它的亮光。

如果考慮到火柴點(diǎn)燃后光的擴(kuò)散效應(yīng)，其觀測(cè)難度可想而知?！疤綔y(cè)器的靈敏度必須達(dá)到這種程度，才能捕獲來(lái)自太空中的一顆顆光子。否則，天上的量子衛(wèi)星就沒(méi)有存在的意義了?！蓖踅ㄓ钫f(shuō)。

時(shí)間同步設(shè)置：

一秒鐘給一億個(gè)光子排排隊(duì)

在太空中，量子衛(wèi)星每秒鐘大約向地面發(fā)射一億個(gè)光子，需要地面接收裝置對(duì)所有光子進(jìn)行接收。然而，這個(gè)接收過(guò)程并非來(lái)者不拒，而是要講究先來(lái)后到。

“我們必須知道每個(gè)光子是第幾個(gè)發(fā)出來(lái)，信息傳遞要求發(fā)送端和接收端能對(duì)得上，要有一個(gè)完整的序列?！蓖踅ㄓ钫f(shuō)。

將光子們一一對(duì)接的辦法就是時(shí)間同步?！拔覀儸F(xiàn)在的接收頻率能做到一個(gè)納秒，也就是在一秒鐘之內(nèi)，把一億個(gè)光子全都排列好?！蓖踅ㄓ罱榻B。

為何取名為 “墨子”

對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，量子科學(xué)非常神秘，而世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星命名為“墨子號(hào)”也讓很多人迷惑不解――墨子不是先秦諸子百家中墨家的創(chuàng)始人嗎，他跟量子有什么關(guān)系？

“墨子號(hào)”之得名，是為了紀(jì)念墨子在早期物理光學(xué)方面的成就，他最早提出過(guò)光線沿直線傳播的觀點(diǎn)，進(jìn)行了小孔成像實(shí)驗(yàn)。“關(guān)于這顆衛(wèi)星的命名，我們考慮了好久。”潘建偉說(shuō)，最終命名為“墨子號(hào)”，緣起于已故著名教育家、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授錢臨照。

錢臨照作為老一輩光學(xué)、科技史研究者，早年對(duì)墨家經(jīng)典著作《墨經(jīng)》有過(guò)深入研究，他對(duì)《墨經(jīng)》的研究發(fā)現(xiàn)被英國(guó)學(xué)者李約瑟獲悉，后者對(duì)此驚嘆不已。錢臨照發(fā)現(xiàn)《墨經(jīng)》中有不少與現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)相通的記載，比如墨子在《墨經(jīng)》中提出的“光學(xué)八條”。

“墨家邏輯是全球三大古老邏輯體系之一，而邏輯體系是科學(xué)的基礎(chǔ)。”潘建偉說(shuō)，墨子在兩千多年前就發(fā)現(xiàn)了光線沿直線傳播，并設(shè)計(jì)了小孔成像實(shí)驗(yàn)，奠定了光通信、量子通信的基礎(chǔ)。

墨子的貢獻(xiàn)還遠(yuǎn)不止于此，用一代宗師、中國(guó)思想史研究專家楊向奎先生的話來(lái)說(shuō)：“墨子在自然學(xué)上的成就，絕不低于古希臘的科學(xué)家和哲學(xué)家，甚至高于他們。他個(gè)人的成就就等于整個(gè)希臘。”

“就像國(guó)外有伽利略衛(wèi)星、開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡一樣，以中國(guó)古代偉大科學(xué)先賢的名字來(lái)命名全球首顆量子衛(wèi)星，將提升我國(guó)的文化自信?！迸私▊フf(shuō)。

“量子星群”引領(lǐng)量子互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

據(jù)專家介紹，量子衛(wèi)星發(fā)射后，天地一體化量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將投入正式運(yùn)行，而“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程預(yù)計(jì)今年下半年交付。 在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，星罩組合體在轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射塔架（圖/中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院）

“大規(guī)模推廣量子通信應(yīng)用后，將極大提高人們信息傳輸?shù)乃矫苄院桶踩??！迸私▊フf(shuō)，建好“量子互聯(lián)網(wǎng)”后，人們不用再擔(dān)心任何信息泄露，從而避免惡意攻擊和欺詐行為。

信息安全從根本上需要解決的就是傳輸內(nèi)容不被別人知道、保證接收者是和發(fā)送者對(duì)話，以及信息不被篡改。潘建偉說(shuō)，僅僅發(fā)射一顆衛(wèi)星是不夠的，只有形成星座才能建構(gòu)起網(wǎng)絡(luò)，而且需要地面配置相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施，確保網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接到千家萬(wàn)戶。

篇3

短短幾十分鐘，丁肇中用5個(gè)科學(xué)研究故事，以及總結(jié)的五個(gè)科研體會(huì)貫穿了整個(gè)演講。生動(dòng)有趣的語(yǔ)言引來(lái)陣陣掌聲，讓現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾受益匪淺，懂得了做任何事情都要有勤奮工作、勇于探索的精神。

第一個(gè)故事：測(cè)量電子的半徑。**年前，有理論稱電子是沒(méi)有半徑的。**年，哈佛大學(xué)和康奈爾大學(xué)的專家們證明電子有半徑。剛拿到博士學(xué)位的丁肇中決定重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。**年，在德國(guó)他用不同的方法重做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電子的半徑確實(shí)小到不可測(cè)量。

體會(huì)：對(duì)于一個(gè)做科學(xué)的人，不要盲從專家的結(jié)論。

第二個(gè)故事：新粒子家族的發(fā)現(xiàn)。上世紀(jì)70年代，人們已知的基本粒子已經(jīng)有幾百個(gè)，可以歸結(jié)為由三種夸克所組成。為了尋找新夸克，丁肇中建立了一個(gè)高靈敏度的探測(cè)器，目的是尋求新粒子。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不受物理學(xué)家們的歡迎，都認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)是沒(méi)有意義。同時(shí)，他們也認(rèn)為世界上沒(méi)有人能做出這樣困難的實(shí)驗(yàn)。到了**年，丁肇中終于在美國(guó)紐約的布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)了新的粒子。新粒子的發(fā)現(xiàn)，改變了世界上只有三種夸克的觀念，改變了人類對(duì)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

體會(huì)：做基礎(chǔ)研究，要對(duì)自己有信心，做你認(rèn)為正確的事，不要因?yàn)榇蠖鄶?shù)人的反對(duì)而改變。

第三個(gè)故事：膠子的發(fā)現(xiàn)。在上世紀(jì)70年代，人們都知道，原子核里面有夸克，那夸克里面的力量是怎樣傳輸?shù)哪?？理論上說(shuō)是由膠子來(lái)傳輸?shù)摹?shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，膠子果然存在。這就很快、很簡(jiǎn)單地把一個(gè)很重要的物理現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了。這次實(shí)驗(yàn)中，有27名中國(guó)科學(xué)家參加了主要實(shí)驗(yàn)，中國(guó)是第一次在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的國(guó)際合作研究史上作出重大貢獻(xiàn)。

體會(huì)：做科學(xué)，要對(duì)意外現(xiàn)象有充分的準(zhǔn)備。因?yàn)榇舜螌?shí)驗(yàn)的原有目標(biāo)是測(cè)量電子，根本沒(méi)有想到會(huì)發(fā)現(xiàn)膠子。

第四個(gè)故事：重視國(guó)際科學(xué)合作。我們知道宇宙是由類電子組成的，到底有多少種夸克？夸克有多大？夸克能不能分成更小的粒子？為了做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，過(guò)去幾十年里丁肇中一直在西歐核子中心工作。這是一個(gè)國(guó)際合作，有美、韓、中、印等20多所大學(xué)、600余名科學(xué)家參加實(shí)驗(yàn)，約50個(gè)研究室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)得到了中國(guó)政府的支持。目前發(fā)現(xiàn)，宇宙中只有三種不同的電子。

體會(huì)：主持和領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)大的國(guó)際活動(dòng)，最重要的是要選科學(xué)上重要的題目，引起參加國(guó)的科學(xué)家的最大的興趣，只有這樣才能得到參加國(guó)政府的長(zhǎng)期優(yōu)先支持。

篇4

一、精心準(zhǔn)備――明確目標(biāo)，分層實(shí)施

1.明確目的，計(jì)劃周密

實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_與否關(guān)乎實(shí)驗(yàn)效果的好壞。在備課環(huán)節(jié)，一方面，要明確引導(dǎo)學(xué)生觀察什么；另一方面，要擬定周密的實(shí)驗(yàn)方案，要求盡可能地預(yù)見(jiàn)被觀察現(xiàn)象的各個(gè)方面，做到有目的、有步驟地觀察。如，蛋白質(zhì)燃燒的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)之前筆者告訴學(xué)生：聞――在燃燒過(guò)程中聞到了什么氣味；看――什么顏色的煙。還要求學(xué)生把全部的窗戶和門關(guān)上，讓燒焦的羽毛味充斥著教室的每個(gè)角落。在實(shí)踐之后的描述環(huán)節(jié)，學(xué)生都沒(méi)有錯(cuò)過(guò)稍縱即逝的重要環(huán)節(jié)。

2.分層設(shè)疑，層層落實(shí)

學(xué)生是教學(xué)的主體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)目標(biāo)首先要基于對(duì)學(xué)生的分析。因此，備課要立足每一位學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)與技能，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，分層次，分步到位，讓學(xué)生有一個(gè)逐級(jí)攀越的過(guò)程和攀越成功后的喜悅。如，在實(shí)驗(yàn)設(shè)疑時(shí)要考慮到學(xué)生層次：A層（學(xué)生能基本掌握《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的內(nèi)容，課后及時(shí)復(fù)習(xí)，遇到疑難問(wèn)題及時(shí)詢問(wèn)）；B層（學(xué)生能掌握《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的內(nèi)容，能正確掌握所學(xué)內(nèi)容，能力方面有所提高，勤于思考，成績(jī)較好）；C層（學(xué)生能熟練地掌握知識(shí)并能歸納總結(jié)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際解決具體問(wèn)題，能力上進(jìn)步明顯）。

二、走進(jìn)課堂――實(shí)驗(yàn)演示，媒體演示

1.增強(qiáng)體驗(yàn)教學(xué)

（1）重視演示實(shí)驗(yàn)。課堂演示實(shí)驗(yàn)可以啟發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣，它是教師組織課堂教學(xué)必不可少的手段。因此，設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)要充分利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)吸引學(xué)生的注意，通過(guò)它獲得豐富而具體的感性認(rèn)識(shí)，從而啟發(fā)思維。如，《大氣壓強(qiáng)》教學(xué)，筆者就分組進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)器材，動(dòng)手設(shè)計(jì)、操作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。各組選擇不同的器材：玻璃管、吸管、塑料杯、針筒、玻璃板、牛奶、吸盤掛鉤等。然后各組代表上臺(tái)實(shí)驗(yàn)展示：①吸盤掛鉤能吸附在玻璃板上。②針筒能吸進(jìn)水，并且吸進(jìn)水后水不會(huì)流出來(lái)。③用吸管吸牛奶，吸完后牛奶包裝盒變癟。④塑料杯裝水，蓋上紙板，倒過(guò)來(lái)，紙板不會(huì)掉下來(lái)。⑤兩個(gè)吸盤掛鉤相互擠壓后再拉開(kāi)很費(fèi)力。⑥用嘴貼著塑料杯吸氣，塑料杯吸附著不掉下來(lái)……

（2）增加實(shí)驗(yàn)的趣味性?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要手段。在教學(xué)過(guò)程中，若能精心設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)于“嚴(yán)肅”的面貌，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)環(huán)境，就能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的興趣，收到喜出望外的效果。

（3）激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。新《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出：科學(xué)實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)學(xué)生的自主性和探究性。因此，在教學(xué)過(guò)程中教師要精心設(shè)計(jì)各種探究性實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，逐步學(xué)會(huì)探究。

如，“水與酒精混合”實(shí)驗(yàn)，通過(guò)“水與酒精混合后體積變小了”這個(gè)事實(shí)，說(shuō)明分子之間是有一定空隙的。那么，如何將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性呢？筆者的考慮：①引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)，使學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，對(duì)可能出現(xiàn)的情況，大膽地進(jìn)行猜想與假設(shè)。②引導(dǎo)學(xué)生“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”，大膽地進(jìn)行猜想并按照“實(shí)驗(yàn)條件的控制方法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，如讓50mL水分別與50mL水、酒精混合；讓50mL酒精分別與50mL水和50mL酒精混合。③對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)加以實(shí)施，“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”“收集證據(jù)”，在這里應(yīng)該是對(duì)混合前后物質(zhì)體積進(jìn)行測(cè)量、記錄。④對(duì)所收集的事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行整理和加工。⑤引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究的問(wèn)題進(jìn)行“解釋”并“得出結(jié)論”。

2.“小插曲”提升教學(xué)功能

實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重的是客觀事實(shí)的呈現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程會(huì)有一些小插曲，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失敗的實(shí)驗(yàn)。此時(shí)，教師應(yīng)從諸多因素引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，尋找原因，收到意外的科學(xué)成果。

如，八年級(jí)《科學(xué)》下冊(cè)第二章第五節(jié)的《二氧化碳》。筆者讓學(xué)生分組探索二氧化碳的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)都比較順利，完成后，相互交流。請(qǐng)每個(gè)小組派代表來(lái)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果，報(bào)告了二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁這一性質(zhì)。筆者表?yè)P(yáng)了一下，然后繼續(xù)問(wèn)：“你們還有其他發(fā)現(xiàn)嗎？”

這時(shí)，一位學(xué)生舉起了手，筆者點(diǎn)頭示意他發(fā)言。他站起來(lái)說(shuō)：“老師，我往澄清石灰水中通入二氧化碳時(shí)，現(xiàn)象和他說(shuō)的不一樣。”

“哦？”筆者有點(diǎn)意外，笑了一下：“是嗎？你說(shuō)說(shuō)看?！?/p>

“我把二氧化碳通入澄清石灰水，澄清石灰水是變渾濁了，可過(guò)一會(huì)兒石灰水又變澄清了?！?/p>

經(jīng)過(guò)課堂研討，一位學(xué)生舉手站起來(lái)說(shuō)：“我想是這樣的，二氧化碳一開(kāi)始和澄清石灰水反應(yīng)，生成了不溶于水的白色物質(zhì)。這時(shí)，如果不停止實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)通二氧化碳，繼續(xù)通入的二氧化碳就和生成的白色物質(zhì)反應(yīng)了，把它反應(yīng)掉了，生成的物質(zhì)應(yīng)該是溶于水的?！?/p>

學(xué)生紛紛點(diǎn)頭表示贊同，鼓掌。

3.運(yùn)用多媒體增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

有些實(shí)驗(yàn)，如種子發(fā)芽到開(kāi)花結(jié)果，由于跨越的時(shí)間較長(zhǎng)，一節(jié)課很難完成。如果運(yùn)用錄像快放，并將不同的生長(zhǎng)特征點(diǎn)播放給學(xué)生看，這樣聯(lián)播的分鏡頭，就使學(xué)生有整體性的了解，有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。

很多學(xué)生很想深入物質(zhì)內(nèi)部剖析問(wèn)題，但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作技術(shù)的限制，學(xué)生難以觀察到微觀世界的現(xiàn)象。而利用多媒體的Flash虛擬演示，就能讓同學(xué)看到細(xì)微的結(jié)構(gòu)，如酸堿鹽的電離現(xiàn)象、花粉的構(gòu)造等，了解微觀世界的秘密。

有些實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作不僅危險(xiǎn)，且難度較大。例如，一氧化碳還原氧化銅。實(shí)驗(yàn)中，一氧化碳有毒，而且不純會(huì)引起爆炸，利用多媒體手段演示，它與真實(shí)實(shí)驗(yàn)幾乎一樣，既安全也不會(huì)污染環(huán)境。這種虛擬實(shí)驗(yàn)還可以重復(fù)操作，節(jié)約資源，避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的危險(xiǎn)。

三、引領(lǐng)實(shí)踐活動(dòng)――帶好興趣小組

1.興趣小組活動(dòng)設(shè)計(jì)

課后興趣小組活動(dòng)是對(duì)課堂知識(shí)的有益補(bǔ)充，為學(xué)生提供了思考、動(dòng)手實(shí)踐的廣闊天地，能激發(fā)學(xué)生的靈感，點(diǎn)燃猜想的火花。實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)起到指導(dǎo)輔導(dǎo)作用，避免學(xué)生無(wú)所適從。當(dāng)然，教師不可包辦代替，應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷適當(dāng)?shù)拇煺?，從而總結(jié)教訓(xùn)，激發(fā)學(xué)生的主體創(chuàng)造性，體驗(yàn)成功的喜悅。興趣小組活動(dòng)要密切聯(lián)系實(shí)際，解決一些實(shí)際問(wèn)題。

2.小制作活動(dòng)設(shè)計(jì)

利用第二課堂，開(kāi)展了小制作活動(dòng)。學(xué)生自制量筒、密度計(jì)、彈簧秤、潛望鏡等。讓學(xué)生自選實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如用多種方法測(cè)定液體的密度，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出了五種方法，且動(dòng)手完成了實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這些小制作、小實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程就是對(duì)知識(shí)的再學(xué)習(xí)過(guò)程，并由此達(dá)到升華知識(shí)、提高能力的目的。

四、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)有效性教學(xué)的反思和體會(huì)

1.新的教材必須有與之配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料要為有效教學(xué)提供支撐。教師要提供讓學(xué)生有效操作的材料，明確究竟選什么材料最合適。

2.實(shí)驗(yàn)操作要保證學(xué)生的有效思考

教師要給予一定的引導(dǎo)，適時(shí)設(shè)疑，讓學(xué)生在整個(gè)過(guò)程帶著疑問(wèn)去探究。避免現(xiàn)實(shí)的課堂教學(xué)中出現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手很興奮，很熱鬧，有時(shí)似乎也很投入，可是討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的時(shí)候，卻冷冷清清，前后形成鮮明對(duì)比的現(xiàn)象。

篇5

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn) 虛擬現(xiàn)實(shí) 計(jì)算機(jī)仿真

【中圖分類號(hào)】TP391.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006－9682（2011）01－0105－02

隨著電子技術(shù)高速發(fā)展，新器件、新電路不斷涌現(xiàn)，普通實(shí)驗(yàn)室的更新速度無(wú)法跟上技術(shù)的發(fā)展。此外普通實(shí)驗(yàn)室涉及儀器調(diào)試、管理、易損壞等問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)時(shí)間和一些損耗性大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上對(duì)學(xué)生限制過(guò)死。同樣，遠(yuǎn)程教育學(xué)員一般都要在規(guī)定的時(shí)間到指定的學(xué)校集中完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，技能培養(yǎng)質(zhì)量無(wú)法保證。院校必須考慮如何跟上實(shí)驗(yàn)的時(shí)代性和先進(jìn)性，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、訓(xùn)練操作扎實(shí)、不受時(shí)空限制的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)環(huán)境。近年來(lái)，由于虛擬儀器、仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室將會(huì)成為一種經(jīng)濟(jì)、高效的首選方案。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)的概念及發(fā)展?fàn)顩r

1．虛擬實(shí)驗(yàn)的概念

虛擬實(shí)驗(yàn)是借助多媒體、仿真以及虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，英文縮寫VR）技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，它起源?0 世紀(jì)末，是以計(jì)算機(jī)為控制中心，利用軟件技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)模型，協(xié)調(diào)相關(guān)硬件設(shè)備技術(shù)形成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，這樣就可以讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)操作，像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，也是教育領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的一種創(chuàng)新。虛擬實(shí)驗(yàn)一般是通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室而進(jìn)行的。虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及實(shí)驗(yàn)信息資源等，可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)現(xiàn)，也可以是虛擬構(gòu)想成的實(shí)驗(yàn)室。

2．虛擬實(shí)驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬實(shí)驗(yàn)是虛擬現(xiàn)實(shí)在教育重要應(yīng)用領(lǐng)域，并逐步成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究中強(qiáng)有力的工具。虛擬實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中較為年輕的分支，其發(fā)展過(guò)程大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

（1）思維模型與邏輯分析階段。該階段以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以邏輯推理為根據(jù)，在思想中塑造實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)驗(yàn)方式。

（2）計(jì)算機(jī)仿真階段。20世紀(jì)60年代到80年代，其是以系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在一定假設(shè)條件下利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的信息處理過(guò)程。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)階段。20世紀(jì)80年代至今，其是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)模擬人與周圍真實(shí)環(huán)境交互方式而建立的觀察界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。虛擬實(shí)驗(yàn)從形象化思維到數(shù)字化分析再到直觀的虛擬現(xiàn)實(shí)階段的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與應(yīng)用為虛擬實(shí)驗(yàn)注入了新的活力，改革了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，擴(kuò)大了認(rèn)識(shí)領(lǐng)域，使虛擬實(shí)驗(yàn)變得普遍，應(yīng)用得更加廣泛。

3．虛擬實(shí)驗(yàn)的特征

虛擬實(shí)驗(yàn)與虛擬技術(shù)一樣，具有以下三個(gè)基本特征：

（1）交互性。交互性是指用戶對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)對(duì)象的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境更能強(qiáng)調(diào)人與虛擬世界間的自然交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過(guò)特殊頭盔和數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。

（2）沉浸性。沉浸性是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能使用戶感到自己處于虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，成為其中的一員，由觀察者變?yōu)閰⑴c者，沉浸于其中并參與虛擬實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)，即身臨其境。使用者在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，一切感覺(jué)都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺(jué)。沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)、多媒體與仿真技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，營(yíng)造與客觀世界高度類似的虛擬環(huán)境，使人具有一種身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)模式在現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，采用三維圖形來(lái)表現(xiàn)虛擬世界，通過(guò)頭盔式顯示器或立體眼鏡等專用輔助設(shè)備觀察建模的三維物體，以獲得在平面顯示器上無(wú)法得到的物體深度、距離信息，并通過(guò)觀察不同的圖像，產(chǎn)生觀察視差，達(dá)到身臨其境的效果。

（3）想象性。想象性是指最大限度發(fā)揮人類的創(chuàng)造力和想象力。一方面，虛擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境是人想象出來(lái)的，體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的思想；另一方面，用戶可從設(shè)計(jì)好的環(huán)境中得到感性和理性上的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而深化概念，產(chǎn)生新意和想象，與設(shè)計(jì)者產(chǎn)生共鳴。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義

1．改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念，為教育改革服務(wù)。

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，要求教師必須改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教師由演示者向指導(dǎo)者、創(chuàng)新者的轉(zhuǎn)換。要求學(xué)生由模仿者向探求和創(chuàng)造者轉(zhuǎn)換，達(dá)到由培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)型人才向培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的轉(zhuǎn)變。要求教師善于運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，鼓勵(lì)學(xué)生將自主設(shè)計(jì)、自主探索與協(xié)作實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合。

2．引進(jìn)最新的科學(xué)技術(shù)，滿足面向信息社會(huì)的需求。

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)是一種先進(jìn)的學(xué)習(xí)工具，是多學(xué)科技術(shù)發(fā)展的綜合，代表著當(dāng)前學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。隨著水平的不斷提高，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)將不再是純虛擬環(huán)境。很多軟件都能和互聯(lián)網(wǎng)連接，和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)的控制和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析。要使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，學(xué)生只有掌握這種先進(jìn)的學(xué)習(xí)技能，才能更好地學(xué)習(xí)和工作。

3．節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，豐富實(shí)驗(yàn)資源。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的不足，豐富實(shí)驗(yàn)資源，使學(xué)生可以做一些危險(xiǎn)或危害人體的實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，豐富了學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。

4．實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段多樣化

虛擬實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了條件，教師可以采取靈活的教學(xué)方法，實(shí)行個(gè)性化教學(xué)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以靈活控制學(xué)習(xí)時(shí)間，不受實(shí)驗(yàn)室關(guān)閉和開(kāi)放的影響，不受書(shū)本的約束，自主地選擇自己所需的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)考核也可多樣化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)考核與實(shí)際考核相結(jié)合，更能真實(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的能力。利用虛擬實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)，將實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容（包括理論教學(xué)）、教師輔導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考、實(shí)驗(yàn)操作等融為一體，克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課堂、課時(shí)限制的因素。教師可以上網(wǎng)組織各種實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的分布式教學(xué)、回答學(xué)生問(wèn)題、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生可通過(guò)上網(wǎng)接受教師指導(dǎo)、完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

5．更利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣與能力

由于虛擬實(shí)驗(yàn)利用多媒體技術(shù)來(lái)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有游戲的特點(diǎn)，將群體式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、競(jìng)賽式學(xué)習(xí)的模式靈活應(yīng)用，可以激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。其次，在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以很方便地通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)分析不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新精神?？傊?，目前虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)還處在發(fā)展、起步階段，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用。它不僅彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏和條件的限制，而且極大提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求和探索的積極性，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。同時(shí)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)把抽象的、難以直接用一般自然手段表現(xiàn)的形象直觀地表現(xiàn)出來(lái)，有助于加快認(rèn)識(shí)客觀世界的規(guī)律，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的先進(jìn)性。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展趨勢(shì)

1．實(shí)現(xiàn)技術(shù)上必將形成多種技術(shù)相融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的局面。

使用某個(gè)單一技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在某些方面有優(yōu)勢(shì)，在另一方面必然存在不足。因此，將多個(gè)技術(shù)相融合開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)構(gòu)建一個(gè)好的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯得十分重要。當(dāng)然也要考慮應(yīng)用實(shí)際，即技術(shù)使用的成本效益和技術(shù)的友好程度，選擇合適的開(kāi)發(fā)技術(shù)。

2．完善分布式和協(xié)作虛擬實(shí)驗(yàn)的功能

與同伴合作是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)榭茖W(xué)實(shí)驗(yàn)常常是種協(xié)作性的活動(dòng)。國(guó)內(nèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室在支持分布式協(xié)作科研方面的功能還需要大力完善。目前，大多數(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)室只是局限于一個(gè)學(xué)院、一個(gè)小型的局域網(wǎng)或一個(gè)學(xué)校的校園網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)不同科研單位之間協(xié)作研究的實(shí)驗(yàn)室并不多見(jiàn)。

3．自適應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)室

自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)即指能修正自己的特征以響應(yīng)規(guī)則原理的變化，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程生成一個(gè)反饋回路，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)自適應(yīng)的獲取知識(shí)和技能的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境。該系統(tǒng)的基本特征是能從環(huán)境中獲取信息并能自動(dòng)改善其性能。

總之，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以節(jié)約成本，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間和空間上的限制，提高學(xué)習(xí)者的自主性和創(chuàng)新性。虛擬實(shí)驗(yàn)室增強(qiáng)并擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，以前所未有的方式將學(xué)生和實(shí)驗(yàn)儀器聯(lián)系起來(lái)，為學(xué)生提供了一種嶄新的實(shí)驗(yàn)方式。在使用虛擬實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程中，如果能把模擬的與真實(shí)的相比較，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者之間的相互合作，并注重激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣、促使其進(jìn)行探究，那必將會(huì)產(chǎn)生巨大的教育價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1 單美賢、李 藝.虛擬實(shí)驗(yàn)原理與教學(xué)應(yīng)用［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2005

篇6

一、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是真正所有學(xué)生和器材直接接觸的實(shí)驗(yàn)，它有著無(wú)可替代的地位。同樣中考時(shí)也注重了對(duì)這方面的考察，特別是07年的試題中要求“簡(jiǎn)要說(shuō)明減少裝片中氣泡的做法”，如果沒(méi)有親自動(dòng)手的經(jīng)歷，是很難表達(dá)出來(lái)的。

分組實(shí)驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室，也可以把器材搬到課堂，要提高分組實(shí)驗(yàn)的有效性，很重要一點(diǎn)在于增加實(shí)驗(yàn)的探究性。

都說(shuō)興趣是最好的老師，初中科學(xué)的分組實(shí)驗(yàn)，基本上是安排在學(xué)習(xí)理論之后的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生興趣不是很濃厚，所以效果不是特別好。老師可以改變安排的順序，我個(gè)人運(yùn)用最多的是在教第三冊(cè)電學(xué)時(shí)，基本上都是讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)之后再講理論。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中興趣特別濃，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的不理解的現(xiàn)象好奇心特別強(qiáng)，整體效果比較好。

二、演示實(shí)驗(yàn)

相對(duì)于分組實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)在課堂中出現(xiàn)的機(jī)率更高。要提高演示實(shí)驗(yàn)的效果，我認(rèn)為要注意以下幾點(diǎn)。

1 明確實(shí)驗(yàn)的目的。只有目的明確了，才能在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)有意識(shí)的加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，并在實(shí)驗(yàn)之前提醒學(xué)生要注意觀察什么。當(dāng)然，有的時(shí)候故意不提醒學(xué)生，演示之后問(wèn)他們看到哪些現(xiàn)象，哪些現(xiàn)象是我們更關(guān)注的，這從另一方面鍛煉他們的觀察能力和注意力，以及選擇有用信息與無(wú)用信息的判斷能力。

2 讓所有學(xué)生參與。演示實(shí)驗(yàn)面對(duì)的是全體的學(xué)生，所以一方面盡量的讓學(xué)生協(xié)助完成，另一方面讓所有的學(xué)生都可以看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和操作細(xì)節(jié)。所用的實(shí)驗(yàn)器件要盡量大點(diǎn)，有的需要投影到屏幕上，有的實(shí)驗(yàn)要老師拿著裝置走下去讓每位學(xué)生觀察。

3 增加實(shí)驗(yàn)趣味性。一方面老師學(xué)習(xí)一點(diǎn)表演的技巧，象做很多化學(xué)的實(shí)驗(yàn)制造一些氣氛，比如可以學(xué)習(xí)劉謙的語(yǔ)氣：見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻；另一方面盡量增加實(shí)驗(yàn)的效果，在選材時(shí)注意趣味性和夸張性。比如做桿杠演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，我選用一個(gè)長(zhǎng)木棒，叫班上力氣最大的男學(xué)生和一個(gè)女學(xué)生，在力臂差異很大的情況下不公平競(jìng)爭(zhēng)，效果不錯(cuò)。

4 注意實(shí)驗(yàn)的對(duì)照。象石蕊試液在酸性、堿性和中性情況下的顏色變化，沒(méi)有對(duì)照情況下很難區(qū)分。其他象澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁等雖然比較明顯，但如果有對(duì)照組實(shí)驗(yàn)會(huì)更加直觀有效。另外象觀察有的物質(zhì)的顏色，可以選用反差較大的背景色，從而增加實(shí)驗(yàn)的效果。

5 縮短實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。課堂的時(shí)間比較緊張，很多老師往往為了演示實(shí)驗(yàn)而不能完成本節(jié)課既定的任務(wù)，所以要在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡量縮短實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。比如第四冊(cè)用白磷的燃燒來(lái)說(shuō)明燃燒的條件，就應(yīng)該直接用氧氣袋而不應(yīng)該用制取氧氣的裝置一邊制取一邊通入水中。另外象做第一冊(cè)的熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該選用熱水，而不能用冷水，還有要注意時(shí)間的統(tǒng)籌安排。

三、多媒體課件

隨著中小學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷推廣，多媒體課件在教學(xué)中的運(yùn)用日益廣泛。尤其是科學(xué)課，教材上有的實(shí)驗(yàn)幾乎都可以在網(wǎng)絡(luò)上找到。這些多媒體實(shí)驗(yàn)大致可分為三類：1.實(shí)際操作演示錄像；2.模擬操作flash；3.仿真實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于多媒體課件的運(yùn)用，我覺(jué)得要注意以下幾點(diǎn)：

1 多媒體實(shí)驗(yàn)課件盡量不用。能自己演示的就不用課件。如果自己演示的效果已經(jīng)比較好，也就沒(méi)必要做了演示實(shí)驗(yàn)之后，再讓學(xué)生看一次課件。太頻繁的使用課件，而不是自己動(dòng)手演示，會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣；并養(yǎng)成教師的惰性，和教師自身動(dòng)手能力的下降，也不利于學(xué)生的動(dòng)手能力培養(yǎng)；甚至對(duì)樹(shù)立教師在學(xué)生面前的威信，也有一定的影響。

2 多媒體適用的情況主要有以下幾個(gè)方面：有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)或?qū)W校缺少設(shè)備，比如金屬鈉在氯氣中燃燒；一些效果很差的實(shí)驗(yàn)；和沒(méi)辦法做的實(shí)驗(yàn)，比如原子、原子核、電子等微觀世界；地球演化等虛擬世界；磁場(chǎng)等抽象世界；沒(méi)有摩擦等理想化世界。多媒體可以讓抽象變直觀，讓微觀變可見(jiàn)，也可以讓一個(gè)本來(lái)要幾天才能逐漸完成的實(shí)驗(yàn)，濃縮在一兩分鐘內(nèi)呈現(xiàn)，比如硫酸銅晶體的生長(zhǎng)。

3 多媒體課件的一大優(yōu)點(diǎn)是可再現(xiàn)。這一點(diǎn)尤其是在總復(fù)習(xí)的時(shí)候，可將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課件整理、組合，并根據(jù)中考實(shí)驗(yàn)題型的形式和要求，針對(duì)每個(gè)演示實(shí)驗(yàn)都從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論的得出等幾個(gè)方面設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。利用這一課件組織學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)和課外上機(jī)自學(xué)兩種方式，讓學(xué)生一邊觀察或操作實(shí)驗(yàn)，一邊完成實(shí)驗(yàn)問(wèn)題解答，進(jìn)而鞏固和掌握了這些演示實(shí)驗(yàn)。

4 多媒體的另一大特點(diǎn)是理想化。對(duì)一些實(shí)際效果不大好的實(shí)驗(yàn)，或者是成功率較低的實(shí)驗(yàn)。師生可以在實(shí)際操作之后，對(duì)照著多媒體，做個(gè)比較。一起分析為什么實(shí)際演示的效果不好，或者為什么實(shí)驗(yàn)失敗，從而讓效果不好的實(shí)驗(yàn)也起到它的價(jià)值，也讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)事求是的科學(xué)精神。

四、拓展和思考

無(wú)論是哪種方式的實(shí)驗(yàn)，老師自身要明確實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)、注意點(diǎn)和可能的危險(xiǎn)所在。在分析實(shí)驗(yàn)原理的時(shí)候，特別要注意實(shí)驗(yàn)中的兩大科學(xué)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法。即自變量要控制不同，無(wú)關(guān)的變量要控制相同，并且都是有效的；有時(shí)自變量和應(yīng)變量又是轉(zhuǎn)換為哪個(gè)可觀察的變量，比如做影響動(dòng)能大小的因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中把自變量速度轉(zhuǎn)換為高度，把應(yīng)變量動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換為小車推動(dòng)的距離。

在明確了實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，可以對(duì)課本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修改和拓展。尤其是農(nóng)村中學(xué)器材和藥品比較缺乏，修改后可以完成更多的實(shí)驗(yàn)，并更深刻的理解該實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。

篇7

1.學(xué)生缺乏科學(xué)學(xué)習(xí)的觀念

感受著臨近中考的緊張氛圍，面對(duì)老師、家長(zhǎng)對(duì)自己進(jìn)入名牌高中的期許，學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過(guò)重的初中生們，放棄了了解科學(xué)的機(jī)會(huì)，專注于提高考試成績(jī)。他們的頭腦中充斥著無(wú)盡的數(shù)學(xué)公式、英語(yǔ)語(yǔ)法、語(yǔ)文篇章，科學(xué)知識(shí)難有一席之地。

2.教師本身沒(méi)有樹(shù)立正確的科學(xué)教學(xué)觀

初級(jí)中學(xué)多數(shù)的科學(xué)老師不能準(zhǔn)確引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。面對(duì)學(xué)生備考的忙碌身影，老師們不愿再增加他們的負(fù)擔(dān)，科學(xué)得不到相關(guān)人員的關(guān)注。有些科學(xué)老師為了幫助學(xué)生獲得更多的學(xué)習(xí)時(shí)間，甚至愿意“犧牲”僅有的授課時(shí)間，讓學(xué)生去處理作業(yè)。教師忽視了學(xué)生科學(xué)探索上的潛能，沒(méi)有意識(shí)到學(xué)好科學(xué)能給學(xué)生的未來(lái)帶來(lái)多大益處。

在每年升學(xué)率的競(jìng)爭(zhēng)中，初級(jí)中學(xué)都會(huì)根據(jù)學(xué)校的定位，與周邊教學(xué)水平相當(dāng)?shù)膶W(xué)校進(jìn)行升學(xué)率攀比。學(xué)校管理部門在課程安排中傾向于中考科目的課程，給予它們相當(dāng)大的比重，對(duì)科學(xué)類的科目則有意忽視。這在無(wú)形中影響了學(xué)校老師對(duì)科學(xué)教學(xué)的不重視，客觀導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)科學(xué)課程的反感。

4.家長(zhǎng)意識(shí)中缺少科學(xué)課的存在感

雖說(shuō)今天的科學(xué)如此發(fā)達(dá)，然而作為初中生的家長(zhǎng)們，又有幾人真正知道初中的課堂中開(kāi)設(shè)了科學(xué)課？他們關(guān)注的只是孩子的考試成績(jī)能否滿足有名的高級(jí)中學(xué)的需要。家長(zhǎng)是孩子的第一位老師，言傳身教的重要性不言自喻，若家長(zhǎng)都不能正確引導(dǎo)子女的科學(xué)學(xué)習(xí)，子女本身又該以什么為出發(fā)點(diǎn)去了解并鉆研科學(xué)？

二、提高初中科學(xué)教學(xué)課堂有效性的策略

1.學(xué)生端正對(duì)科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)態(tài)度

科學(xué)的重要性體現(xiàn)在與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科緊密相連中，在這些學(xué)科中處處閃現(xiàn)著科學(xué)影子。學(xué)好科學(xué)是認(rèn)識(shí)相關(guān)科學(xué)的開(kāi)端，學(xué)生只有端正對(duì)科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到科學(xué)的重要性，同時(shí)能把研究科學(xué)的態(tài)度、方法、手段應(yīng)用到其他課程的學(xué)習(xí)中才能提高學(xué)習(xí)的有效性。

2.教師樹(shù)立正確的科學(xué)教學(xué)觀

作為初中教師，教師應(yīng)樹(shù)立正確的科學(xué)教學(xué)觀，重新審視在新課程背景下科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值，重新認(rèn)識(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育教學(xué)功能，并且教師還需要采用多種教學(xué)方式，為學(xué)生展示科學(xué)的魅力，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)真實(shí)的科學(xué)世界是極其重要的。課堂要以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主發(fā)言、動(dòng)腦思考的重要性，培養(yǎng)學(xué)生課堂主人翁意識(shí)。此外，科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)實(shí)踐活動(dòng)，老師要為學(xué)生精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，著力培養(yǎng)學(xué)生觀察創(chuàng)新的能力?？茖W(xué)老師肩負(fù)著改變教學(xué)現(xiàn)狀的重?fù)?dān)，我們要合理安排教學(xué)課程，以最少的人力、物力、時(shí)間協(xié)助學(xué)生開(kāi)啟探索科學(xué)的大門。

3.學(xué)校加強(qiáng)對(duì)科學(xué)學(xué)科的重視

由于應(yīng)試教育的緣故，許多初中學(xué)校、家長(zhǎng)只重視中考類科目。殊不知，科學(xué)學(xué)科不僅能加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維凝聚力，還能在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，不讓他們局限于理論的知識(shí)之中。因此，學(xué)校應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)科學(xué)學(xué)科的重視，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)的課堂教學(xué)研究，加強(qiáng)教學(xué)常規(guī)的管理，著力提優(yōu)補(bǔ)弱，重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

篇8

一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1. 《科學(xué)》還是“副課”。

盡管基礎(chǔ)教育課程改革順利地開(kāi)展，但一些領(lǐng)導(dǎo)和教師依然教學(xué)觀念落后，始終認(rèn)為科學(xué)是“副課”。盡管有些地方把《科學(xué)》作為學(xué)生畢業(yè)質(zhì)量檢測(cè)的必考科目，依然沒(méi)有引起足夠的重視，只是按照應(yīng)試教育的老辦法去上課，把課標(biāo)拋于腦后。科學(xué)老師一般是語(yǔ)、數(shù)教師兼任的，工作量比較大，哪有時(shí)間與精力好好地教科學(xué)，他們整天就是圍著所謂的“主課”轉(zhuǎn)，鮮有每周三節(jié)科學(xué)課全上足的。因此，老師們忽視科學(xué)教學(xué)的現(xiàn)象比比皆是，更談不上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)了，頂多為應(yīng)付考試集中時(shí)間找一些知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生死記硬背。

2. 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的低效性問(wèn)題。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中思維能力欠缺，不能認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)，仍然停留在看熱鬧的層面;學(xué)生的參與率低，相互之間合作不夠。如在小組探討活動(dòng)中，有些學(xué)生只關(guān)注自己的事情，不理會(huì)老師和同學(xué)的講解與幫助，也不愿意參與活動(dòng);還有些學(xué)生把實(shí)驗(yàn)儀器占為己有，沒(méi)有合作意識(shí)，這些都影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展。另外，有些科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)需要家長(zhǎng)在課后協(xié)助完成，但是這些活動(dòng)并沒(méi)有得到家長(zhǎng)的重視與支持，再加上學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)中缺乏主動(dòng)性，勢(shì)必造成延伸實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，效果不理想。

3. 教學(xué)條件差，硬件設(shè)施缺乏，難以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展。

俗話說(shuō)“巧婦難為無(wú)米之炊”。首先，大部分學(xué)校缺少實(shí)驗(yàn)室，里面設(shè)備簡(jiǎn)陋，是只能給人看不能正常使用的擺設(shè)，有些學(xué)校根本沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室。要上實(shí)驗(yàn)課學(xué)生只能坐在原來(lái)的班級(jí)教室上課，根本上不了，能演示一下就不錯(cuò)了。其次實(shí)驗(yàn)器材缺乏，更新?lián)Q代太慢，使用的器材基本上還是原來(lái)《自然》教學(xué)時(shí)的老器材，器材老化數(shù)量又少，加之各班學(xué)生人數(shù)多，分組實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展。實(shí)驗(yàn)儀器的配備與現(xiàn)行教材的內(nèi)容難以配套，更何況許多實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)室是沒(méi)有的，實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備讓小學(xué)科學(xué)教師傷透了腦筋。最后甚至連人手一冊(cè)的《科學(xué)》教材因循環(huán)使用而難以保障，教材能循環(huán)使用是好事，但在循環(huán)使用過(guò)程中出現(xiàn)的諸多問(wèn)題是始料未及的，因而導(dǎo)致學(xué)生共用教材的現(xiàn)象發(fā)生。缺少科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所必需的教學(xué)設(shè)備，這方面的教育投入尚有不足。

二、解決對(duì)策

1. 明確《科學(xué)》教育目標(biāo)，轉(zhuǎn)變教育觀念，全面實(shí)施素質(zhì)教育。

要想改變面臨的這種名存實(shí)亡的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的狀況，需要徹底轉(zhuǎn)變教育觀念。各級(jí)教育部門的領(lǐng)導(dǎo)，更要更新教育思想觀念，要有徹底改變小學(xué)科學(xué)教育現(xiàn)狀的決心，多開(kāi)展有關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作方面的師生活動(dòng)，建議在《科學(xué)》質(zhì)量檢測(cè)中要有實(shí)驗(yàn)操作題。特別是學(xué)校教導(dǎo)處，要嚴(yán)格執(zhí)行《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，開(kāi)齊上足科學(xué)課時(shí)。我們的科學(xué)教師要摒棄課程分“主課”與“副課”的舊思想，樹(shù)立科學(xué)與其它科目同等重要的意識(shí)，無(wú)論專職和兼職教師都應(yīng)該有愛(ài)崗敬業(yè)精神，認(rèn)真利用一切條件扎扎實(shí)實(shí)地上好每一堂科學(xué)課，讓學(xué)生的素質(zhì)得到全面發(fā)展，使學(xué)生的探究、創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，并形成濃厚的學(xué)習(xí)科學(xué)的氛圍。

2. 重視實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中學(xué)生的探究過(guò)程。

科學(xué)探究能力的獲得，需要學(xué)生結(jié)合所學(xué)的科學(xué)知識(shí)，親自參與探究活動(dòng)，在已有的感知和體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將教師所講授的知識(shí)充分吸收內(nèi)化?？茖W(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容是讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)，如何用心地探究科學(xué)。為此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生想出解決問(wèn)題的方案，然后去驗(yàn)證自己的方案。充分利用校園的實(shí)驗(yàn)資源。校園里有一些植物和小動(dòng)物，這些都有可能成為小學(xué)科學(xué)課中需要的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行探究活動(dòng)，獲得了直觀體驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)，也體會(huì)到了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，為以后的探究活動(dòng)打下了良好的基礎(chǔ)。聯(lián)系其它學(xué)科，讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)觸手可及。最后在科學(xué)課程中，有許多知識(shí)是與其它學(xué)科密切聯(lián)系的。

3. 增加科學(xué)教育經(jīng)費(fèi)的投入，改善教學(xué)條件。

篇9

一、加強(qiáng)學(xué)習(xí)科學(xué)的重要性教育，培養(yǎng)學(xué)生興趣

美國(guó)心理學(xué)家和教育學(xué)家布魯納說(shuō)：“使學(xué)生對(duì)一個(gè)學(xué)科有興趣的最好辦法是使之知道這個(gè)學(xué)科值得學(xué)習(xí)?！币虼?，要使學(xué)生對(duì)科學(xué)有興趣，就必須使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)科學(xué)的重要性。在教學(xué)過(guò)程中，教師不應(yīng)單純地把科學(xué)與升學(xué)系在一起，而應(yīng)結(jié)合科學(xué)對(duì)整個(gè)社會(huì)的巨大作用，與人們的生活和生產(chǎn)的密切聯(lián)系，造福于人類的事實(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)目的性教育，使學(xué)生了解到人類的吃、穿、住、行都離不開(kāi)科學(xué)知識(shí)，如電燈、電視機(jī)、汽車、飛機(jī)、農(nóng)藥、化肥等的制造都離不開(kāi)科學(xué)知識(shí)，使他們意識(shí)到學(xué)好科學(xué)對(duì)社會(huì)和個(gè)人的重要意義，從而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

二、聯(lián)系生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)情境，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣

科學(xué)是一門自然科學(xué)，與日常生活和生產(chǎn)有極為緊密的聯(lián)系。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，選擇學(xué)

生身邊的、感興趣的事物，提出相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題，努力為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)貼近生活實(shí)際的“生活化”問(wèn)題情境。教學(xué)中滲透一些與人們的衣、食、住、行、醫(yī)療保健、環(huán)境保護(hù)、資源、能源等休戚相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，把科學(xué)學(xué)科知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題，可使學(xué)生了解科學(xué)學(xué)科知識(shí)的重要性和實(shí)用性，了解和關(guān)心與科學(xué)有關(guān)的社會(huì)生活問(wèn)題的發(fā)生與發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和激情。

三、利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)激發(fā)興趣

科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，只有科學(xué)實(shí)驗(yàn)才能反映科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)。從許多科學(xué)家成長(zhǎng)的歷程來(lái)看，他們都非常熱愛(ài)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且無(wú)不是通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得科學(xué)成就的，中學(xué)生好奇心強(qiáng)，對(duì)新奇的事物具有強(qiáng)烈的探究和求知欲?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)具有形象鮮明、聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生具有極強(qiáng)的吸引力?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是最形象、生動(dòng)、直觀地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境的方法之一。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生親眼看到科學(xué)現(xiàn)象，親手做科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)興趣的重要途徑。因此，教學(xué)中不僅應(yīng)該認(rèn)真做好課本規(guī)定的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)該增加一些跟教學(xué)內(nèi)容有關(guān)趣味性實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

四、利用科學(xué)探究激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

科學(xué)探究是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)?？茖W(xué)探究是一種學(xué)習(xí)方

式，它涉及探索自然或物質(zhì)世界的過(guò)程，在尋求新的理解過(guò)程中，它促使人們提出問(wèn)題、獲得發(fā)現(xiàn)并對(duì)這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。在義務(wù)教育中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，使學(xué)生能主動(dòng)地獲得科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程與科學(xué)方法，形成一定的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，同時(shí)，科學(xué)探究也是培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的重要途徑。對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，身邊的許多科學(xué)事物令他們感到新奇，對(duì)探究身邊的科學(xué)事物有濃厚的興趣。

五、利用現(xiàn)代媒體激發(fā)興趣

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是一種新型的現(xiàn)代化教學(xué)方式、集合圖、文、聲、像的綜合表現(xiàn)功能，其教學(xué)方式有動(dòng)靜結(jié)合、視聽(tīng)結(jié)合的特點(diǎn)，可進(jìn)行快速的信息處理和圖像傳輸，同時(shí)還配有悅耳的音樂(lè)和圖像描繪。運(yùn)用多媒體教學(xué)能使學(xué)生更直觀、生動(dòng)地看到一些傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法展現(xiàn)的內(nèi)容，幫助學(xué)生理解較難的理論知識(shí)。這必然會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生好奇心，激發(fā)求知欲望，在不知不覺(jué)中產(chǎn)生濃厚的興趣。例如，學(xué)習(xí)分子、原子的知識(shí)時(shí)，利用多媒體教學(xué)能使學(xué)生感到耳目一新，并大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在一定程度上使學(xué)生開(kāi)闊眼界，增長(zhǎng)知識(shí)。

六、利用課外活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

利用課余時(shí)間開(kāi)展豐富多彩的課外活動(dòng)，能有效地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師可收集大量的趣味科學(xué)片斷、科學(xué)與社會(huì)、科學(xué)與生活、科學(xué)史，科學(xué)魔術(shù)、科學(xué)謎語(yǔ)、科學(xué)游戲、科學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)等資料，組織學(xué)生進(jìn)行江水污染檢測(cè)，參觀學(xué)校附近的化工廠，向?qū)W生介紹古今中外科學(xué)家的故事與成就，舉辦趣味科學(xué)小講座、科學(xué)競(jìng)賽專題講座，撰寫小論文，出科學(xué)墻報(bào)等。通過(guò)開(kāi)展一系列有針對(duì)性的、趣味性的、形式多樣的課外活動(dòng)，一方面可使學(xué)生們?cè)鲩L(zhǎng)知識(shí)，另一方面也可使學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)科產(chǎn)生濃厚的興趣，從而提高學(xué)生學(xué)科學(xué)的主動(dòng)性和積極性，為學(xué)生提供源源不斷的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

七、提高教學(xué)藝術(shù)水平激發(fā)興趣

篇10

關(guān)鍵詞： 多媒體 科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 作用

隨著中小學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷推廣，多媒體，如圖片、實(shí)物、課件、視頻等素材，通過(guò)計(jì)算機(jī)的輔助在課堂教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)被廣大教師廣泛應(yīng)用?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是科學(xué)課堂教學(xué)的重點(diǎn)及關(guān)鍵，直接影響課堂教學(xué)質(zhì)量。適時(shí)恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)、完善或模擬，可以克服上述方面的不足，達(dá)到突破實(shí)驗(yàn)重、難點(diǎn)，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的。那么，如何才能充分發(fā)揮多媒體在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用呢？

一、利用多媒體，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣

興趣是最好的老師，是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思考、探究知識(shí)的內(nèi)在動(dòng)力。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，運(yùn)用圖片、視頻或多媒體課件，創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相吻合的教學(xué)情境，使學(xué)生有身臨其境之感，可以充分地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須在枯燥無(wú)味的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中靈活運(yùn)用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如《日食和月食》教學(xué)中，用白熾燈代表太陽(yáng)，拳頭代表月球，自己的頭代表地球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；有的選擇小皮球當(dāng)?shù)厍蜻M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乒乓球當(dāng)月亮，電筒射出的光代表太陽(yáng)光。單純的動(dòng)作示范，效果不顯著。而借助多媒體演示實(shí)驗(yàn)，直觀形象地再現(xiàn)客觀事物，給學(xué)生以如見(jiàn)其景的感受。開(kāi)始上課時(shí)，出示多媒體課件：各種日食和月食的圖像，引起學(xué)生探究的興趣。接著讓學(xué)生進(jìn)行動(dòng)作示范實(shí)驗(yàn)，討論地球、月球和太陽(yáng)三個(gè)天體在相互運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)哪些特殊位置。然后用多媒體創(chuàng)設(shè)三個(gè)球體相互運(yùn)動(dòng)形成的兩種特殊位置的情境，得出日食和月食的成因。圖像顯示模擬逼真，渲染氣氛，創(chuàng)造意境，使學(xué)生獲得直觀印象，有助于激發(fā)探究欲，培養(yǎng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的興趣。

二、利用多媒體，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)演示效果

有些演示實(shí)驗(yàn)往往可見(jiàn)度小，演示效果不佳。借助多媒體輔助教學(xué)，則可解決這個(gè)難題。如在學(xué)習(xí)秒表、安培表、伏特表等原理、使用方法及讀數(shù)時(shí)，雖然學(xué)校能保證每位學(xué)生手中都有這些儀器，但由于這些儀器刻度比較小，教師講解示范起來(lái)非常吃力。教師可以將秒表、安培表、伏特表等甚至一切方便展示的實(shí)驗(yàn)儀器都拿到視頻展示臺(tái)上進(jìn)行演示、測(cè)量、讀數(shù)、分析；還有些實(shí)驗(yàn)只能在平面上做，可見(jiàn)度受到極大的限制，不利于學(xué)生觀察。利用視頻展示臺(tái)等多媒體設(shè)備的放大作用，能讓全體同學(xué)都詳細(xì)、全面觀察到教師的具體操作過(guò)程和讀數(shù)方法，從而彌補(bǔ)演示實(shí)驗(yàn)的不足，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)演示效果。

三、利用多媒體，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作步驟

將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、規(guī)范的操作方法制成CAI課件，可把實(shí)驗(yàn)過(guò)程清楚地顯示出來(lái)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作步驟的講解，使學(xué)生對(duì)操作步驟和方法及操作要領(lǐng)獲得深刻印象，在操作的同時(shí)，對(duì)照投影內(nèi)容及時(shí)調(diào)整，較好地解決了用大量時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)步驟的問(wèn)題。使學(xué)生有充足的時(shí)間動(dòng)手操作，同時(shí)教師也有時(shí)間深入到學(xué)生中指導(dǎo)，提高實(shí)驗(yàn)的成功率。如用多用電表測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，從認(rèn)識(shí)表盤開(kāi)始到最后使用多用電表測(cè)電阻，中間實(shí)驗(yàn)步驟多，難度較大，把它制成CAI課件在屏幕上顯示并結(jié)合講解，使學(xué)生較好地掌握表盤的認(rèn)識(shí)和使用方法，這樣學(xué)生的操作速度加快，錯(cuò)誤減少，大大節(jié)約時(shí)間，成功率明顯提高，多數(shù)同學(xué)獲得成功。

四、利用多媒體，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)重、難點(diǎn)

科學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化的一門學(xué)科，在某些方面，用傳統(tǒng)手段教學(xué)很難表現(xiàn)科學(xué)中“動(dòng)”和“變”的特點(diǎn)。多媒體形象具體，動(dòng)靜結(jié)合，聲色兼?zhèn)洌郧‘?dāng)?shù)丶右赃\(yùn)用，可以變抽象為具體，調(diào)動(dòng)學(xué)生各種感官協(xié)同作用，解決教師難以講清，學(xué)生難以聽(tīng)懂的內(nèi)容，從而有效地實(shí)現(xiàn)精講，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，取得傳統(tǒng)教學(xué)方法無(wú)法比擬的教學(xué)效果。如在探究莖有輸導(dǎo)水分的作用時(shí)，用CAI課件顯示莖運(yùn)輸水分功能的過(guò)程和直接把新鮮的植物插入紅墨水中觀看剪斷的切面進(jìn)行對(duì)比，是后者效果明顯。但學(xué)生對(duì)莖運(yùn)輸水分的作用不能全面理解。如果把CAI課件和具體實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，則可以使學(xué)生全方位地理解莖的作用。因此，在課堂教學(xué)中要合理、適時(shí)地運(yùn)用CAI課件，使其能與實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)最佳組合。再如演示：在三種情況下（斜面上鋪毛巾、白布、玻璃）保持同一高度，同一物體從靜止開(kāi)始下滑，觀察小球在光滑桌面上的分別運(yùn)動(dòng)情況。觀察效果并不理想，只是從生活經(jīng)驗(yàn)中得到結(jié)論。把它制成CAI課件，學(xué)生非常直觀地看到斜面越光滑，物體在水平面上滑行得越遠(yuǎn)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生很容易理解“牛頓第一定律”所說(shuō)的“一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有外力迫使它改變這狀態(tài)為止”。

五、利用多媒體，模擬實(shí)驗(yàn)

通過(guò)多媒體還可以擴(kuò)大觀察的范圍，自然科學(xué)研究的物體小到微觀粒子，如分子、原子、電子等，大到宏觀世界天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，用普通的辦法無(wú)法向?qū)W生演示。雖然可以用掛圖等來(lái)描述，原理解釋上總欠細(xì)膩清楚，不能反映其動(dòng)態(tài)的變化規(guī)律。雖能說(shuō)清“其然”，卻難以描述“其所以然”，常會(huì)造成一種教師無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)、學(xué)生在模模糊糊的狀態(tài)中學(xué)習(xí)的不良現(xiàn)象。在這方面計(jì)算機(jī)的輔助模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以發(fā)揮很大的作用。

總之，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分運(yùn)用多媒體這—輔助教學(xué)手段，有利于彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材本身的不足、條件的限制，有利于激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣、教學(xué)重難點(diǎn)突破、實(shí)驗(yàn)操作步驟優(yōu)化，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，拓寬思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和探究能力。當(dāng)然，多媒體演示并不能完全替代實(shí)驗(yàn)，只有恰當(dāng)?shù)睾蛯?shí)際操作結(jié)合起來(lái)。在維護(hù)實(shí)驗(yàn)真實(shí)性的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮多媒體的作用。

參考文獻(xiàn)：