改变世界的科学实验范文

导语：如何才能写好一篇改变世界的科学实验，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1月18日，我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院微小卫星创新研究院、西安卫星测控中心、中科院国家空间科学中心等单位相关领导在交付使用证书上签字。

那么，咱们来了解一下，“墨子号”到底有多牛。

世界上第一颗空间量子科学实验卫星

“墨子号”是由我国完全自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星，于2016年8月16日发射升空。该卫星从科学概念的提出到关键技术突破，从有效载荷研制到科学成果的产出，由中国科学院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心主导完成。 “墨子号”量子科学实验卫星掠过阿里量子隐形传态实验平台上空（2016年12月9日摄。）

面对在国际上首次开展空间尺度量子科学实验这一全新的领域，从2003年开始，中国科学技术大学和中科院上海技术物理研究所、中科院微小卫星创新研究院、中科院光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等单位的研究人员经过长达10余年的协同攻关，创新性地突破了包括星地量子信道、空间单光子探测、高亮度空间量子纠缠光源等多项国际领先的关键技术，确保了卫星的成功研制，为各项科学实验任务的顺利开展奠定了坚实的技术基础。

星地量子保密通信，千公里级量子纠缠分发

“墨子号”的主要应用目标是通过卫星和地面站之间的量子密钥分发，实现星地量子保密通信，并通过卫星中转实现可覆盖全球的量子保密通信。“墨子号”可以在千公里外的外太空以10kbps的速率给地面站分发量子密钥，比地面同距离光纤量子通信水平提高了15个数量级以上。该项技术突破不仅使得我国具备了对光纤无法覆盖的地^――如我国的南海诸岛、驻外使领馆、远洋舰艇等――直接提供高安全等级量子通信保障的能力，并为我国未来构建覆盖全球的天地一体化量子保密通信网络提供可靠的技术支撑。

“墨子号”的另一前沿研究目标是在量子物理基本问题检验领域：即通过千公里量级的量子纠缠分发，首次在空间尺度检验量子力学的非定域性，并利用量子纠缠在地面和卫星之间实现量子隐形传态。通过“墨子号”的星地纠缠分发，我们能够在相距1200公里以上的两个地面站之间以1对/秒的速度建立起量子纠缠，将使得人类首次具有在空间尺度开展量子科学实验的能力，并为未来在外太空开展广义相对论、量子引力等物理学基本原理的检验做好了坚实的技术准备，成为我国在基础物理学领域对世界的又一重要贡献。

测试阶段性能卓越，超过系统指标要求

量子科学实验卫星在轨测试阶段全面完成了卫星平台测试、有效载荷自测试和天地一体化链路测试，卫星平台和有效载荷工作一切正常，成功构建了星地单向、星地双向、地星单向量子信道，系统信道效率、时间同步精度、跟踪瞄准精度均超过系统指标要求，可以满足空间量子科学实验的要求。

在交付仪式前，量子科学实验卫星工程常务副总师王建宇研究员向与会领导和专家做了卫星在轨测试总结报告，并表示量子卫星已经在世界上首次建立了天地一体化量子通信实验测试平台，具备了开展空间量子科学实验的条件。量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士代表科学研究团队做了量子卫星寿命期工作安排报告。据潘建伟介绍，目前研究团队正在有条不紊地开展相关科学实验工作，已获取了初步的实验数据。研究团队对顺利完成星地量子密钥分发实验、广域量子密钥应用演示实验、星地双向量子纠缠及地星量子隐形传态实验全部预先设定的科学实验任务充满信心。

改变世界的十大创新技术

篇2

8月16日1时40分，备受瞩目的以“墨子号”命名的全球首颗量子科学实验卫星在酒泉成功发射升空。“墨子号”量子卫星成为浩瀚夜空中最亮的“星”，开启为期两年的太空科学旅程。

星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务是“墨子号”量子卫星的主要任务。业内人士指出，此次发射任务的圆满成功，将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。有媒体称，在这场“特殊的太空竞赛”中，中国“迈出了一大步”。

科学之路任重道远，量子世界迷雾重重，“第一颗量子卫星”的头衔来之不易。从最初的研制到发射，量子卫星承载了太多关注的目光与期许。那么，这颗举世瞩目的“新星”到底有多牛？技术实现难度又有多高？

信息安全的“终极武器”

量子科学对绝大多数人来说十分高冷。但当它与信息技术相连，就与我们每个人息息相关。当今社会，信息的海量传播背后也充斥着信息泄露的风险。而量子科学则为信息安全提供了“终极武器”。

在物理王国里，量子理论是一个“百岁的幽灵”，爱因斯坦也曾被它的“诡异”所困扰。在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上;所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波;两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变……

正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构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、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。

“传统的信息安全都依赖于复杂的算法，只要计算能力足够强大，再复杂的保密算法都能被破解。量子通信能做到绝对安全，是由量子自身的特性所决定的，计算能力再强也破解不了，因此它是革命性的，可从根本上、永久性解决信息安全问题。”量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士说。

潘建伟形象地比喻，量子通信的基本特征就是利用微光世界的最小单元，比如15瓦的灯泡，每秒都会发射一些能量，如果用放大镜来看它是由小颗粒组成，大概每秒钟可以释放百亿个小颗粒。如果在量子通信中将这种小颗粒用来做信号，就不能被分割成半个小颗粒，就像水分子一样，不能分成1/2个水分子。

量子保密通信能从三个方面保障信息安全。第一，发送者和接收者之间的信息交互是安全的，不会被窃听或盗取。第二，“主仆”身份能自动确认，只有“主人”才能使唤“仆人”，而其他人无法指挥“仆人”。第三，一旦发送者和接收者之间的传递口令被恶意篡改，使用者会立刻知晓，从而重新发送和接收指令。

“四种武器”挑战四大实验任务

8月17日，中科院遥感与数字地球研究所所属中国遥感卫星地面站密云站，在第二十三圈次成功跟踪、接收到了量子卫星“墨子号”的首轨数据。“墨子号”首轨任务时长约7分钟，接收到的数据量约为202MB，经验证，卫星数据质量良好。

据悉，“墨子号”量子卫星上搭载了自主研发的“四种武器”：量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。同时，在地面建设了科学应用系统，包括1个中心――合肥量子科学实验中心;4个站――南山、德令哈、兴隆、丽江量子通信地面站;1个平台――阿里量子隐形传态实验平台。

这颗量子卫星的寿命为两年，将完成四大任务：星地高速量子密钥分发实验、广域量子通信网络实验、星地量子纠缠分发实验和地星量子隐形传态实验。

潘建伟介绍，实验大致分为三类：第一类是进行卫星和地面之间的量子密钥分发，实现天地之间的安全通信;第二类相当于把量子实验室搬到太空，在空间尺度检验量子理论;第三类是实现卫星和地面千公里量级的量子态隐形传输。

但要完成“作业”并不轻松。目前，国际上还没有一个国家将量子科学实验送入空间，量子卫星的研制没有任何经验可循，过程充满了困难和挑战。 科研人员模拟地面望远镜向量子卫星发射信标光（新华社 刘坤 摄） 在酒泉卫星发射中心，量子科学实验卫星在与运载火箭适配器对接（图/新华社）

天地一体化连通：

从太空向地面存钱罐扔硬币

在量子通信中，最大的难点在于如何实现天地一体化的量子联通。这就好比在太空往地面的一个存钱罐里扔硬币，需要准确地将硬币投掷于储蓄罐的狭小入口。如果出现一点偏差，信息的传递便会功亏一篑。

“量子的编码就像计算机编码0101一样，有正负、垂直、水平等不同状态，要把量子的偏振方向检测出来，才能变成密码。”量子科学实验卫星常务副总设计师、卫星总指挥王建宇介绍，量子里面有两组状态，一组是正交的，一组是倾斜45度的，所以，一共有四个不同的偏正状态。

不仅如此，地面上的“存钱罐”（接收装置）和天空中的“投掷者”（量子卫星）也不安分，它们都在不停地旋转运动。

“这就是瞄准和检测偏正的最大难度所在，我们要在双方都处于运动状态的情况下完成信息传递。”王建宇强调，稍微对不上都不行，如果这样，地面上收到的就是误码。

据王建宇介绍，一旦误码率高于3.5%，信息传输就没有意义。“3.5%是个底线，通常我们会把误码率控制在1%至2%之间。”

探测器灵敏度：

在地球上看到月球的火柴光

如果说从太空向地面存钱罐扔硬币已经让人咋舌，那接下来的技术则更让人惊叹。

量子卫星采用的是单光子探测器，目的是实现对每一个光子的捕捉。这是一个什么概念？

“一个60瓦的灯泡每秒发射的光子数大约是1021，而一根火柴的最大光亮大约是3瓦至5瓦。”王建宇说，量子卫星探测器灵敏度相当于在月球上点根火柴，我们在地球上用望远镜可以看到它的亮光。

如果考虑到火柴点燃后光的扩散效应，其观测难度可想而知。“探测器的灵敏度必须达到这种程度，才能捕获来自太空中的一颗颗光子。否则，天上的量子卫星就没有存在的意义了。”王建宇说。

时间同步设置：

一秒钟给一亿个光子排排队

在太空中，量子卫星每秒钟大约向地面发射一亿个光子，需要地面接收装置对所有光子进行接收。然而，这个接收过程并非来者不拒，而是要讲究先来后到。

“我们必须知道每个光子是第几个发出来，信息传递要求发送端和接收端能对得上，要有一个完整的序列。”王建宇说。

将光子们一一对接的办法就是时间同步。“我们现在的接收频率能做到一个纳秒，也就是在一秒钟之内，把一亿个光子全都排列好。”王建宇介绍。

为何取名为 “墨子”

对于很多人来说，量子科学非常神秘，而世界首颗量子科学实验卫星命名为“墨子号”也让很多人迷惑不解――墨子不是先秦诸子百家中墨家的创始人吗，他跟量子有什么关系？

“墨子号”之得名，是为了纪念墨子在早期物理光学方面的成就，他最早提出过光线沿直线传播的观点，进行了小孔成像实验。“关于这颗卫星的命名，我们考虑了好久。”潘建伟说，最终命名为“墨子号”，缘起于已故著名教育家、中国科学技术大学教授钱临照。

钱临照作为老一辈光学、科技史研究者，早年对墨家经典著作《墨经》有过深入研究，他对《墨经》的研究发现被英国学者李约瑟获悉，后者对此惊叹不已。钱临照发现《墨经》中有不少与现代科学知识相通的记载，比如墨子在《墨经》中提出的“光学八条”。

“墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一，而逻辑体系是科学的基础。”潘建伟说，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。

墨子的贡献还远不止于此，用一代宗师、中国思想史研究专家杨向奎先生的话来说：“墨子在自然学上的成就，绝不低于古希腊的科学家和哲学家，甚至高于他们。他个人的成就就等于整个希腊。”

“就像国外有伽利略卫星、开普勒望远镜一样，以中国古代伟大科学先贤的名字来命名全球首颗量子卫星，将提升我国的文化自信。”潘建伟说。

“量子星群”引领量子互联网时代

据专家介绍，量子卫星发射后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行，而“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程预计今年下半年交付。 在酒泉卫星发射中心，星罩组合体在转运至发射塔架（图/中科院微小卫星创新研究院）

“大规模推广量子通信应用后，将极大提高人们信息传输的私密性和安全性。”潘建伟说，建好“量子互联网”后，人们不用再担心任何信息泄露，从而避免恶意攻击和欺诈行为。

信息安全从根本上需要解决的就是传输内容不被别人知道、保证接收者是和发送者对话，以及信息不被篡改。潘建伟说，仅仅发射一颗卫星是不够的，只有形成星座才能建构起网络，而且需要地面配置相应基础设施，确保网络联接到千家万户。

篇3

短短几十分钟，丁肇中用5个科学研究故事，以及总结的五个科研体会贯穿了整个演讲。生动有趣的语言引来阵阵掌声，让现场听众受益匪浅，懂得了做任何事情都要有勤奋工作、勇于探索的精神。

第一个故事：测量电子的半径。**年前，有理论称电子是没有半径的。**年，哈佛大学和康奈尔大学的专家们证明电子有半径。刚拿到博士学位的丁肇中决定重复这个实验。**年，在德国他用不同的方法重做了这个实验，发现电子的半径确实小到不可测量。

体会：对于一个做科学的人，不要盲从专家的结论。

第二个故事：新粒子家族的发现。上世纪70年代，人们已知的基本粒子已经有几百个，可以归结为由三种夸克所组成。为了寻找新夸克，丁肇中建立了一个高灵敏度的探测器，目的是寻求新粒子。这个实验不受物理学家们的欢迎，都认为这个实验是没有意义。同时，他们也认为世界上没有人能做出这样困难的实验。到了**年，丁肇中终于在美国纽约的布鲁克海文国家实验室完成实验后，发现了新的粒子。新粒子的发现，改变了世界上只有三种夸克的观念，改变了人类对物质基本结构的认识。

体会：做基础研究，要对自己有信心，做你认为正确的事，不要因为大多数人的反对而改变。

第三个故事：胶子的发现。在上世纪70年代，人们都知道，原子核里面有夸克，那夸克里面的力量是怎样传输的呢？理论上说是由胶子来传输的。实验的结果表明，胶子果然存在。这就很快、很简单地把一个很重要的物理现象发现了。这次实验中，有27名中国科学家参加了主要实验，中国是第一次在科学实验的国际合作研究史上作出重大贡献。

体会：做科学，要对意外现象有充分的准备。因为此次实验的原有目标是测量电子，根本没有想到会发现胶子。

第四个故事：重视国际科学合作。我们知道宇宙是由类电子组成的，到底有多少种夸克？夸克有多大？夸克能不能分成更小的粒子？为了做这个实验，过去几十年里丁肇中一直在西欧核子中心工作。这是一个国际合作，有美、韩、中、印等20多所大学、600余名科学家参加实验，约50个研究室。这个实验得到了中国政府的支持。目前发现，宇宙中只有三种不同的电子。

体会：主持和领导一个大的国际活动，最重要的是要选科学上重要的题目，引起参加国的科学家的最大的兴趣，只有这样才能得到参加国政府的长期优先支持。

篇4

一、精心准备――明确目标，分层实施

1.明确目的，计划周密

实验目的明确与否关乎实验效果的好坏。在备课环节，一方面，要明确引导学生观察什么；另一方面，要拟定周密的实验方案，要求尽可能地预见被观察现象的各个方面，做到有目的、有步骤地观察。如，蛋白质燃烧的实验，在实验之前笔者告诉学生：闻――在燃烧过程中闻到了什么气味；看――什么颜色的烟。还要求学生把全部的窗户和门关上，让烧焦的羽毛味充斥着教室的每个角落。在实践之后的描述环节，学生都没有错过稍纵即逝的重要环节。

2.分层设疑，层层落实

学生是教学的主体，实验教学的设计目标首先要基于对学生的分析。因此，备课要立足每一位学生现有的知识与技能，结合课程标准，分层次，分步到位，让学生有一个逐级攀越的过程和攀越成功后的喜悦。如，在实验设疑时要考虑到学生层次：A层（学生能基本掌握《科学课程标准》所规定的内容，课后及时复习，遇到疑难问题及时询问）；B层（学生能掌握《科学课程标准》所规定的内容，能正确掌握所学内容，能力方面有所提高，勤于思考，成绩较好）；C层（学生能熟练地掌握知识并能归纳总结，运用所学知识联系实际解决具体问题，能力上进步明显）。

二、走进课堂――实验演示，媒体演示

1.增强体验教学

（1）重视演示实验。课堂演示实验可以启发创设情境，激发兴趣，它是教师组织课堂教学必不可少的手段。因此，设计演示实验要充分利用视觉、听觉吸引学生的注意，通过它获得丰富而具体的感性认识，从而启发思维。如，《大气压强》教学，笔者就分组进行学生实验，让学生自主选择实验器材，动手设计、操作，进行实验探究。各组选择不同的器材：玻璃管、吸管、塑料杯、针筒、玻璃板、牛奶、吸盘挂钩等。然后各组代表上台实验展示：①吸盘挂钩能吸附在玻璃板上。②针筒能吸进水，并且吸进水后水不会流出来。③用吸管吸牛奶，吸完后牛奶包装盒变瘪。④塑料杯装水，盖上纸板，倒过来，纸板不会掉下来。⑤两个吸盘挂钩相互挤压后再拉开很费力。⑥用嘴贴着塑料杯吸气，塑料杯吸附着不掉下来……

（2）增加实验的趣味性。科学实验是激发和保持学生学习兴趣的重要手段。在教学过程中，若能精心设计演示实验，改变传统实验过于“严肃”的面貌，创设生动活泼的学习环境，就能激发学生强烈的兴趣，收到喜出望外的效果。

（3）激发学生创新意识。新《科学课程标准》中指出：科学实验要体现学生的自主性和探究性。因此，在教学过程中教师要精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，逐步学会探究。

如，“水与酒精混合”实验，通过“水与酒精混合后体积变小了”这个事实，说明分子之间是有一定空隙的。那么，如何将实验设计成一个探究性实验活动，以充分调动学生学习的主动性呢？笔者的考虑：①引导学生进行预测，使学生根据已有的生活经验和知识，对可能出现的情况，大胆地进行猜想与假设。②引导学生“设计实验”，大胆地进行猜想并按照“实验条件的控制方法”进行设计，如让50mL水分别与50mL水、酒精混合；让50mL酒精分别与50mL水和50mL酒精混合。③对所设计的实验加以实施，“进行实验”“收集证据”，在这里应该是对混合前后物质体积进行测量、记录。④对所收集的事实和证据进行整理和加工。⑤引导学生对探究的问题进行“解释”并“得出结论”。

2.“小插曲”提升教学功能

实验教学注重的是客观事实的呈现，实验的实施过程会有一些小插曲，有时还会出现失败的实验。此时，教师应从诸多因素引导和启发学生，寻找原因，收到意外的科学成果。

如，八年级《科学》下册第二章第五节的《二氧化碳》。笔者让学生分组探索二氧化碳的性质。实验都比较顺利，完成后，相互交流。请每个小组派代表来报告实验结果，报告了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊这一性质。笔者表扬了一下，然后继续问：“你们还有其他发现吗？”

这时，一位学生举起了手，笔者点头示意他发言。他站起来说：“老师，我往澄清石灰水中通入二氧化碳时，现象和他说的不一样。”

“哦？”笔者有点意外，笑了一下：“是吗？你说说看。”

“我把二氧化碳通入澄清石灰水，澄清石灰水是变浑浊了，可过一会儿石灰水又变澄清了。”

经过课堂研讨，一位学生举手站起来说：“我想是这样的，二氧化碳一开始和澄清石灰水反应，生成了不溶于水的白色物质。这时，如果不停止实验，继续通二氧化碳，继续通入的二氧化碳就和生成的白色物质反应了，把它反应掉了，生成的物质应该是溶于水的。”

学生纷纷点头表示赞同，鼓掌。

3.运用多媒体增强实验教学效果

有些实验，如种子发芽到开花结果，由于跨越的时间较长，一节课很难完成。如果运用录像快放，并将不同的生长特征点播放给学生看，这样联播的分镜头，就使学生有整体性的了解，有一个完整的认识。

很多学生很想深入物质内部剖析问题，但由于实验设备和操作技术的限制，学生难以观察到微观世界的现象。而利用多媒体的Flash虚拟演示，就能让同学看到细微的结构，如酸碱盐的电离现象、花粉的构造等，了解微观世界的秘密。

有些实验实际操作不仅危险，且难度较大。例如，一氧化碳还原氧化铜。实验中，一氧化碳有毒，而且不纯会引起爆炸，利用多媒体手段演示，它与真实实验几乎一样，既安全也不会污染环境。这种虚拟实验还可以重复操作，节约资源，避免真实实验带来的危险。

三、引领实践活动――带好兴趣小组

1.兴趣小组活动设计

课后兴趣小组活动是对课堂知识的有益补充，为学生提供了思考、动手实践的广阔天地，能激发学生的灵感，点燃猜想的火花。实验教师应起到指导辅导作用，避免学生无所适从。当然，教师不可包办代替，应让学生经历适当的挫折，从而总结教训，激发学生的主体创造性，体验成功的喜悦。兴趣小组活动要密切联系实际，解决一些实际问题。

2.小制作活动设计

利用第二课堂，开展了小制作活动。学生自制量筒、密度计、弹簧秤、潜望镜等。让学生自选实验器材，设计实验方案，如用多种方法测定液体的密度，学生利用实验器材设计出了五种方法，且动手完成了实验和实验报告。这些小制作、小实验的实施过程就是对知识的再学习过程，并由此达到升华知识、提高能力的目的。

四、进行科学实验有效性教学的反思和体会

1.新的教材必须有与之配套的实验设备

实验材料要为有效教学提供支撑。教师要提供让学生有效操作的材料，明确究竟选什么材料最合适。

2.实验操作要保证学生的有效思考

教师要给予一定的引导，适时设疑，让学生在整个过程带着疑问去探究。避免现实的课堂教学中出现学生动手很兴奋，很热闹，有时似乎也很投入，可是讨论实验现象的时候，却冷冷清清，前后形成鲜明对比的现象。

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【关键词】虚拟实验 虚拟现实 计算机仿真

【中图分类号】TP391.9 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）01－0105－02

随着电子技术高速发展，新器件、新电路不断涌现，普通实验室的更新速度无法跟上技术的发展。此外普通实验室涉及仪器调试、管理、易损坏等问题。在实验时间和一些损耗性大的实验项目上对学生限制过死。同样，远程教育学员一般都要在规定的时间到指定的学校集中完成实验项目，技能培养质量无法保证。院校必须考虑如何跟上实验的时代性和先进性，创设实验内容丰富、训练操作扎实、不受时空限制的开放性实验环境。近年来，由于虚拟仪器、仿真技术和网络技术的飞速发展，构建虚拟实验室将会成为一种经济、高效的首选方案。

一、虚拟实验的概念及发展状况

1．虚拟实验的概念

虚拟实验是借助多媒体、仿真以及虚拟现实（Virtual Reality，英文缩写VR）技术而产生和发展的一种实验模式，它起源于20 世纪末，是以计算机为控制中心，利用软件技术构建系统的逻辑结构模型，协调相关硬件设备技术形成虚拟实验系统，并通过计算机网络形成虚拟实验系统网络化，这样就可以让学生通过计算机操作，像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术结合的产物，也是教育领域应用信息技术的一种创新。虚拟实验一般是通过虚拟实验室而进行的。虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等，可以是某一现实实验室的真实实现，也可以是虚拟构想成的实验室。

2．虚拟实验的发展现状

虚拟实验是虚拟现实在教育重要应用领域，并逐步成为科学实验和科学研究中强有力的工具。虚拟实验是科学实验领域中较为年轻的分支，其发展过程大致经历了三个阶段：

（1）思维模型与逻辑分析阶段。该阶段以科学实验为基础，以逻辑推理为根据，在思想中塑造实验模型的实验方式。

（2）计算机仿真阶段。20世纪60年代到80年代，其是以系统数学模型为基础，在一定假设条件下利用计算机对实验对象的数学模型进行的信息处理过程。

（3）虚拟现实阶段。20世纪80年代至今，其是以虚拟现实技术为基础，通过模拟人与周围真实环境交互方式而建立的观察界面进行实验的过程。虚拟实验从形象化思维到数字化分析再到直观的虚拟现实阶段的过程中，计算机的产生与应用为虚拟实验注入了新的活力，改革了传统的实验方法，扩大了认识领域，使虚拟实验变得普遍，应用得更加广泛。

3．虚拟实验的特征

虚拟实验与虚拟技术一样，具有以下三个基本特征：

（1）交互性。交互性是指用户对虚拟实验环境内对象的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。虚拟实验环境更能强调人与虚拟世界间的自然交互，使用者不仅可以利用电脑键盘和鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔和数据手套等传感设备进行交互。

（2）沉浸性。沉浸性是指虚拟现实技术能使用户感到自己处于虚拟实验环境中，成为其中的一员，由观察者变为参与者，沉浸于其中并参与虚拟实验的活动，即身临其境。使用者在虚拟实验环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。沉浸虚拟现实运用计算机、多媒体与仿真技术等现代科学技术，营造与客观世界高度类似的虚拟环境，使人具有一种身临其境的感觉。虚拟现实模式在现实世界数据建模的基础上，采用三维图形来表现虚拟世界，通过头盔式显示器或立体眼镜等专用辅助设备观察建模的三维物体，以获得在平面显示器上无法得到的物体深度、距离信息，并通过观察不同的图像，产生观察视差，达到身临其境的效果。

（3）想象性。想象性是指最大限度发挥人类的创造力和想象力。一方面，虚拟实验的环境是人想象出来的，体现出设计者的思想；另一方面，用户可从设计好的环境中得到感性和理性上的认识，进而深化概念，产生新意和想象，与设计者产生共鸣。

二、虚拟实验在实验教学中的意义

1．改变了传统的实验教学概念，为教育改革服务。

虚拟实验技术的应用，要求教师必须改变实验教学观念，实现实验教师由演示者向指导者、创新者的转换。要求学生由模仿者向探求和创造者转换，达到由培养经验型人才向培养创造型人才的转变。要求教师善于运用实验教学策略，鼓励学生将自主设计、自主探索与协作实验研究相结合。

2．引进最新的科学技术，满足面向信息社会的需求。

虚拟实验技术是一种先进的学习工具，是多学科技术发展的综合，代表着当前学科技术的发展水平。随着水平的不断提高，虚拟实验技术将不再是纯虚拟环境。很多软件都能和互联网连接，和实际的实验设备连接，实现远程实验，实现软件对实验的控制和对实验数据的处理和分析。要使用计算机来进行实验并对实验数据进行处理，学生只有掌握这种先进的学习技能，才能更好地学习和工作。

3．节省实验经费，丰富实验资源。

利用虚拟现实系统，可以弥补因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足，丰富实验资源，使学生可以做一些危险或危害人体的实验。虚拟实验环境可以获得与真实实验一样的体会，丰富了学生感性认识，加深对教学内容的理解。

4．实验教学手段多样化

虚拟实验的出现，为实验教学改革提供了条件，教师可以采取灵活的教学方法，实行个性化教学。通过网络虚拟实验教学，学生可以灵活控制学习时间，不受实验室关闭和开放的影响，不受书本的约束，自主地选择自己所需的实验内容。同时，实验考核也可多样化，通过网络考核与实际考核相结合，更能真实评价学生的能力。利用虚拟实验远程系统，将实验设备、教学内容（包括理论教学）、教师辅导和学习者的思考、实验操作等融为一体，克服了实验教学长期受到课堂、课时限制的因素。教师可以上网组织各种实时或非实时的分布式教学、回答学生问题、批改实验报告。学生可通过上网接受教师指导、完成各项实验内容、提交实验报告。

5．更利于培养学习兴趣与能力

由于虚拟实验利用多媒体技术来模拟真实实验环境，使得整个实验过程具有游戏的特点，将群体式学习、协作式学习、竞赛式学习的模式灵活应用，可以激发学生浓厚的学习兴趣。其次，在虚拟实验中，学生可以很方便地通过改变实验参数分析不同的实验结果。这有利于培养学生的科学意识和创新精神。总之，目前虚拟实验技术还处在发展、起步阶段，但在实验教学过程中已经发挥了巨大的作用。它不仅弥补实验设备缺乏和条件的限制，而且极大提高了学生对知识的需求和探索的积极性，提高了实验教学效果。同时，通过虚拟实验技术把抽象的、难以直接用一般自然手段表现的形象直观地表现出来，有助于加快认识客观世界的规律，提高实验教学的先进性。

三、虚拟实验发展趋势

1．实现技术上必将形成多种技术相融合，优势互补的局面。

使用某个单一技术构建网络虚拟实验系统，在某些方面有优势，在另一方面必然存在不足。因此，将多个技术相融合开发优势互补，对构建一个好的虚拟实验系统显得十分重要。当然也要考虑应用实际，即技术使用的成本效益和技术的友好程度，选择合适的开发技术。

2．完善分布式和协作虚拟实验的功能

与同伴合作是实验过程中一个至关重要的环节，因为科学实验常常是种协作性的活动。国内虚拟实验室在支持分布式协作科研方面的功能还需要大力完善。目前，大多数虚拟实验室只是局限于一个学院、一个小型的局域网或一个学校的校园网，可以实现不同科研单位之间协作研究的实验室并不多见。

3．自适应虚拟实验室

自适应实验即指能修正自己的特征以响应规则原理的变化，并根据学习者的学习过程生成一个反馈回路，为学习者提供一个自适应的获取知识和技能的实验学习环境。该系统的基本特征是能从环境中获取信息并能自动改善其性能。

总之，虚拟实验教学可以节约成本，突破实验教学在时间和空间上的限制，提高学习者的自主性和创新性。虚拟实验室增强并扩展了实验教学的功能，以前所未有的方式将学生和实验仪器联系起来，为学生提供了一种崭新的实验方式。在使用虚拟实验室的过程中，如果能把模拟的与真实的相比较，加强学习者之间的相互合作，并注重激发学习者的兴趣、促使其进行探究，那必将会产生巨大的教育价值。

参考文献

1 单美贤、李 艺.虚拟实验原理与教学应用［M］.北京：教育科学出版社，2005

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一、学生分组实验

学生分组实验是真正所有学生和器材直接接触的实验，它有着无可替代的地位。同样中考时也注重了对这方面的考察，特别是07年的试题中要求“简要说明减少装片中气泡的做法”，如果没有亲自动手的经历，是很难表达出来的。

分组实验可以在实验室，也可以把器材搬到课堂，要提高分组实验的有效性，很重要一点在于增加实验的探究性。

都说兴趣是最好的老师，初中科学的分组实验，基本上是安排在学习理论之后的验证性实验，有的学生兴趣不是很浓厚，所以效果不是特别好。老师可以改变安排的顺序，我个人运用最多的是在教第三册电学时，基本上都是让学生实验之后再讲理论。学生在实验中兴趣特别浓，对于实验中出现的不理解的现象好奇心特别强，整体效果比较好。

二、演示实验

相对于分组实验，演示实验在课堂中出现的机率更高。要提高演示实验的效果，我认为要注意以下几点。

1 明确实验的目的。只有目的明确了，才能在演示实验时有意识的加强实验效果，并在实验之前提醒学生要注意观察什么。当然，有的时候故意不提醒学生，演示之后问他们看到哪些现象，哪些现象是我们更关注的，这从另一方面锻炼他们的观察能力和注意力，以及选择有用信息与无用信息的判断能力。

2 让所有学生参与。演示实验面对的是全体的学生，所以一方面尽量的让学生协助完成，另一方面让所有的学生都可以看到实验现象和操作细节。所用的实验器件要尽量大点，有的需要投影到屏幕上，有的实验要老师拿着装置走下去让每位学生观察。

3 增加实验趣味性。一方面老师学习一点表演的技巧，象做很多化学的实验制造一些气氛，比如可以学习刘谦的语气：见证奇迹的时刻；另一方面尽量增加实验的效果，在选材时注意趣味性和夸张性。比如做杆杠演示实验时，我选用一个长木棒，叫班上力气最大的男学生和一个女学生，在力臂差异很大的情况下不公平竞争，效果不错。

4 注意实验的对照。象石蕊试液在酸性、碱性和中性情况下的颜色变化，没有对照情况下很难区分。其他象澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊等虽然比较明显，但如果有对照组实验会更加直观有效。另外象观察有的物质的颜色，可以选用反差较大的背景色，从而增加实验的效果。

5 缩短实验的时间。课堂的时间比较紧张，很多老师往往为了演示实验而不能完成本节课既定的任务，所以要在不影响实验效果的前提下，尽量缩短实验的时间。比如第四册用白磷的燃烧来说明燃烧的条件，就应该直接用氧气袋而不应该用制取氧气的装置一边制取一边通入水中。另外象做第一册的熔化实验时，应该选用热水，而不能用冷水，还有要注意时间的统筹安排。

三、多媒体课件

随着中小学现代教育技术的不断推广，多媒体课件在教学中的运用日益广泛。尤其是科学课，教材上有的实验几乎都可以在网络上找到。这些多媒体实验大致可分为三类：1.实际操作演示录像；2.模拟操作flash；3.仿真实验室。对于多媒体课件的运用，我觉得要注意以下几点：

1 多媒体实验课件尽量不用。能自己演示的就不用课件。如果自己演示的效果已经比较好，也就没必要做了演示实验之后，再让学生看一次课件。太频繁的使用课件，而不是自己动手演示，会降低学生学习科学的兴趣；并养成教师的惰性，和教师自身动手能力的下降，也不利于学生的动手能力培养；甚至对树立教师在学生面前的威信，也有一定的影响。

2 多媒体适用的情况主要有以下几个方面：有危险性的实验或学校缺少设备，比如金属钠在氯气中燃烧；一些效果很差的实验；和没办法做的实验，比如原子、原子核、电子等微观世界；地球演化等虚拟世界；磁场等抽象世界；没有摩擦等理想化世界。多媒体可以让抽象变直观，让微观变可见，也可以让一个本来要几天才能逐渐完成的实验，浓缩在一两分钟内呈现，比如硫酸铜晶体的生长。

3 多媒体课件的一大优点是可再现。这一点尤其是在总复习的时候，可将相关的实验课件整理、组合，并根据中考实验题型的形式和要求，针对每个演示实验都从实验现象描述、实验现象分析、实验结果和结论的得出等几个方面设计相关的问题。利用这一课件组织学生通过课堂教学和课外上机自学两种方式，让学生一边观察或操作实验，一边完成实验问题解答，进而巩固和掌握了这些演示实验。

4 多媒体的另一大特点是理想化。对一些实际效果不大好的实验，或者是成功率较低的实验。师生可以在实际操作之后，对照着多媒体，做个比较。一起分析为什么实际演示的效果不好，或者为什么实验失败，从而让效果不好的实验也起到它的价值，也让学生体验实事求是的科学精神。

四、拓展和思考

无论是哪种方式的实验，老师自身要明确实验的原理和实验时的关键点、注意点和可能的危险所在。在分析实验原理的时候，特别要注意实验中的两大科学方法：控制变量法和转换法。即自变量要控制不同，无关的变量要控制相同，并且都是有效的；有时自变量和应变量又是转换为哪个可观察的变量，比如做影响动能大小的因素实验时，需要让学生明确实验中把自变量速度转换为高度，把应变量动能的大小转换为小车推动的距离。

在明确了实验原理的基础上，可以对课本上的实验进行修改和拓展。尤其是农村中学器材和药品比较缺乏，修改后可以完成更多的实验，并更深刻的理解该实验的本质。

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1.学生缺乏科学学习的观念

感受着临近中考的紧张氛围，面对老师、家长对自己进入名牌高中的期许，学习负担过重的初中生们，放弃了了解科学的机会，专注于提高考试成绩。他们的头脑中充斥着无尽的数学公式、英语语法、语文篇章，科学知识难有一席之地。

2.教师本身没有树立正确的科学教学观

初级中学多数的科学老师不能准确引导学生对科学的认识。面对学生备考的忙碌身影，老师们不愿再增加他们的负担，科学得不到相关人员的关注。有些科学老师为了帮助学生获得更多的学习时间，甚至愿意“牺牲”仅有的授课时间，让学生去处理作业。教师忽视了学生科学探索上的潜能，没有意识到学好科学能给学生的未来带来多大益处。

在每年升学率的竞争中，初级中学都会根据学校的定位，与周边教学水平相当的学校进行升学率攀比。学校管理部门在课程安排中倾向于中考科目的课程，给予它们相当大的比重，对科学类的科目则有意忽视。这在无形中影响了学校老师对科学教学的不重视，客观导致了学生对科学课程的反感。

4.家长意识中缺少科学课的存在感

虽说今天的科学如此发达，然而作为初中生的家长们，又有几人真正知道初中的课堂中开设了科学课？他们关注的只是孩子的考试成绩能否满足有名的高级中学的需要。家长是孩子的第一位老师，言传身教的重要性不言自喻，若家长都不能正确引导子女的科学学习，子女本身又该以什么为出发点去了解并钻研科学？

二、提高初中科学教学课堂有效性的策略

1.学生端正对科学学科的学习态度

科学的重要性体现在与数学、物理、化学、生物等学科紧密相连中，在这些学科中处处闪现着科学影子。学好科学是认识相关科学的开端，学生只有端正对科学学科的学习态度，认识到科学的重要性，同时能把研究科学的态度、方法、手段应用到其他课程的学习中才能提高学习的有效性。

2.教师树立正确的科学教学观

作为初中教师，教师应树立正确的科学教学观，重新审视在新课程背景下科学实验的教学价值，重新认识科学实验的教育教学功能，并且教师还需要采用多种教学方式，为学生展示科学的魅力，引领学生走进真实的科学世界是极其重要的。课堂要以学生为中心，强调学生自主发言、动脑思考的重要性，培养学生课堂主人翁意识。此外，科学的学习离不开实践活动，老师要为学生精心设计实验内容，着力培养学生观察创新的能力。科学老师肩负着改变教学现状的重担，我们要合理安排教学课程，以最少的人力、物力、时间协助学生开启探索科学的大门。

3.学校加强对科学学科的重视

由于应试教育的缘故，许多初中学校、家长只重视中考类科目。殊不知，科学学科不仅能加强学生的创新能力和思维凝聚力，还能在科学实验中培养学生的团队精神，锻炼学生的动手能力，不让他们局限于理论的知识之中。因此，学校应该加强对科学学科的重视，加强对科学的课堂教学研究，加强教学常规的管理，着力提优补弱，重视学生实验操作，进而提高学生学习兴趣，提高教学效果。

三、结语

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一、小学科学实验教学存在的问题

1. 《科学》还是“副课”。

尽管基础教育课程改革顺利地开展，但一些领导和教师依然教学观念落后，始终认为科学是“副课”。尽管有些地方把《科学》作为学生毕业质量检测的必考科目，依然没有引起足够的重视，只是按照应试教育的老办法去上课，把课标抛于脑后。科学老师一般是语、数教师兼任的，工作量比较大，哪有时间与精力好好地教科学，他们整天就是围着所谓的“主课”转，鲜有每周三节科学课全上足的。因此，老师们忽视科学教学的现象比比皆是，更谈不上进行实验教学了，顶多为应付考试集中时间找一些知识点让学生死记硬背。

2. 当前实验教学中的低效性问题。

学生在实验活动中思维能力欠缺，不能认真对待实验，仍然停留在看热闹的层面;学生的参与率低，相互之间合作不够。如在小组探讨活动中，有些学生只关注自己的事情，不理会老师和同学的讲解与帮助，也不愿意参与活动;还有些学生把实验仪器占为己有，没有合作意识，这些都影响到实验教学的开展。另外，有些科学探究实验需要家长在课后协助完成，但是这些活动并没有得到家长的重视与支持，再加上学生在课外实验中缺乏主动性，势必造成延伸实验的现象，效果不理想。

3. 教学条件差，硬件设施缺乏，难以保证实验教学的正常开展。

俗话说“巧妇难为无米之炊”。首先，大部分学校缺少实验室，里面设备简陋，是只能给人看不能正常使用的摆设，有些学校根本没有实验室。要上实验课学生只能坐在原来的班级教室上课，根本上不了，能演示一下就不错了。其次实验器材缺乏，更新换代太慢，使用的器材基本上还是原来《自然》教学时的老器材，器材老化数量又少，加之各班学生人数多，分组实验难以开展。实验仪器的配备与现行教材的内容难以配套，更何况许多实验材料实验室是没有的，实验材料的准备让小学科学教师伤透了脑筋。最后甚至连人手一册的《科学》教材因循环使用而难以保障，教材能循环使用是好事，但在循环使用过程中出现的诸多问题是始料未及的，因而导致学生共用教材的现象发生。缺少科学实验教学所必需的教学设备，这方面的教育投入尚有不足。

二、解决对策

1. 明确《科学》教育目标，转变教育观念，全面实施素质教育。

要想改变面临的这种名存实亡的实验教学的状况，需要彻底转变教育观念。各级教育部门的领导，更要更新教育思想观念，要有彻底改变小学科学教育现状的决心，多开展有关实验教学、实验操作方面的师生活动，建议在《科学》质量检测中要有实验操作题。特别是学校教导处，要严格执行《小学科学课程标准》，开齐上足科学课时。我们的科学教师要摒弃课程分“主课”与“副课”的旧思想，树立科学与其它科目同等重要的意识，无论专职和兼职教师都应该有爱岗敬业精神，认真利用一切条件扎扎实实地上好每一堂科学课，让学生的素质得到全面发展，使学生的探究、创新能力得到培养，并形成浓厚的学习科学的氛围。

2. 重视实验活动中学生的探究过程。

科学探究能力的获得，需要学生结合所学的科学知识，亲自参与探究活动，在已有的感知和体验的基础上，将教师所讲授的知识充分吸收内化。科学教学的重要内容是让学生学会如何学习科学、应用科学，如何用心地探究科学。为此，在实验教学中，教师要鼓励学生想出解决问题的方案，然后去验证自己的方案。充分利用校园的实验资源。校园里有一些植物和小动物，这些都有可能成为小学科学课中需要的实验资源进行探究活动，获得了直观体验和感性认识，也体会到了科学实验的乐趣，为以后的探究活动打下了良好的基础。联系其它学科，让学生体会到实验触手可及。最后在科学课程中，有许多知识是与其它学科密切联系的。

3. 增加科学教育经费的投入，改善教学条件。

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一、加强学习科学的重要性教育，培养学生兴趣

美国心理学家和教育学家布鲁纳说：“使学生对一个学科有兴趣的最好办法是使之知道这个学科值得学习。”因此，要使学生对科学有兴趣，就必须使学生认识到学习科学的重要性。在教学过程中，教师不应单纯地把科学与升学系在一起，而应结合科学对整个社会的巨大作用，与人们的生活和生产的密切联系，造福于人类的事实，对学生进行学习目的性教育，使学生了解到人类的吃、穿、住、行都离不开科学知识，如电灯、电视机、汽车、飞机、农药、化肥等的制造都离不开科学知识，使他们意识到学好科学对社会和个人的重要意义，从而产生浓厚的学习兴趣。

二、联系生活实际创设情境，增强学习兴趣

科学是一门自然科学，与日常生活和生产有极为紧密的联系。在教学过程中，应从学生的生活经验出发，选择学

生身边的、感兴趣的事物，提出相关的科学问题，努力为学生创设一个贴近生活实际的“生活化”问题情境。教学中渗透一些与人们的衣、食、住、行、医疗保健、环境保护、资源、能源等休戚相关的科学知识，把科学学科知识运用于解决实际问题，可使学生了解科学学科知识的重要性和实用性，了解和关心与科学有关的社会生活问题的发生与发展，培养学生学习科学的兴趣和激情。

三、利用科学实验激发兴趣

科学是以实验为基础的科学，只有科学实验才能反映科学学科的特点。从许多科学家成长的历程来看，他们都非常热爱科学实验，而且无不是通过实验取得科学成就的，中学生好奇心强，对新奇的事物具有强烈的探究和求知欲。科学实验具有形象鲜明、联系实际的特点，对学生具有极强的吸引力。科学实验是最形象、生动、直观地创设问题情境的方法之一。教师通过实验创设情境，让学生亲眼看到科学现象，亲手做科学实验，是激发学生学习科学兴趣的重要途径。因此，教学中不仅应该认真做好课本规定的每一个实验，还应该增加一些跟教学内容有关趣味性实验，以此来帮助学生理解教学内容，引起学生浓厚的学习兴趣。

四、利用科学探究激发学习兴趣

科学探究是学生积极主动地获取相应的科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。科学探究是一种学习方

式，它涉及探索自然或物质世界的过程，在寻求新的理解过程中，它促使人们提出问题、获得发现并对这些发现进行严格检验。在义务教育中引导学生进行科学探究，是为了促进学生学习方式的改变，使学生能主动地获得科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神，同时，科学探究也是培养学习兴趣的重要途径。对于初中学生来说，身边的许多科学事物令他们感到新奇，对探究身边的科学事物有浓厚的兴趣。

五、利用现代媒体激发兴趣

计算机辅助教学是一种新型的现代化教学方式、集合图、文、声、像的综合表现功能，其教学方式有动静结合、视听结合的特点，可进行快速的信息处理和图像传输，同时还配有悦耳的音乐和图像描绘。运用多媒体教学能使学生更直观、生动地看到一些传统教学无法展现的内容，帮助学生理解较难的理论知识。这必然会使学生产生好奇心，激发求知欲望，在不知不觉中产生浓厚的兴趣。例如，学习分子、原子的知识时，利用多媒体教学能使学生感到耳目一新，并大大激发学生的学习兴趣，在一定程度上使学生开阔眼界，增长知识。

六、利用课外活动培养学习兴趣

利用课余时间开展丰富多彩的课外活动，能有效地培养学生学习的兴趣。教师可收集大量的趣味科学片断、科学与社会、科学与生活、科学史，科学魔术、科学谜语、科学游戏、科学趣味实验等资料，组织学生进行江水污染检测，参观学校附近的化工厂，向学生介绍古今中外科学家的故事与成就，举办趣味科学小讲座、科学竞赛专题讲座，撰写小论文，出科学墙报等。通过开展一系列有针对性的、趣味性的、形式多样的课外活动，一方面可使学生们增长知识，另一方面也可使学生对科学学科产生浓厚的兴趣，从而提高学生学科学的主动性和积极性，为学生提供源源不断的学习动力。

七、提高教学艺术水平激发兴趣

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关键词： 多媒体 科学实验教学 作用

随着中小学现代教育技术的不断推广，多媒体，如图片、实物、课件、视频等素材，通过计算机的辅助在课堂教学中的独特优势被广大教师广泛应用。科学实验教学往往是科学课堂教学的重点及关键，直接影响课堂教学质量。适时恰当地运用多媒体对实验加以改进、完善或模拟，可以克服上述方面的不足，达到突破实验重、难点，优化课堂教学结构，提高实验教学质量的目的。那么，如何才能充分发挥多媒体在科学实验教学中的作用呢？

一、利用多媒体，激发学生参与实验的兴趣

兴趣是最好的老师，是学生主动学习、积极思考、探究知识的内在动力。在科学实验教学中，运用图片、视频或多媒体课件，创设与教学内容相吻合的教学情境，使学生有身临其境之感，可以充分地激发他们的学习兴趣和探究欲望。要实现这一点，就必须在枯燥无味的传统实验中灵活运用多媒体进行实验教学。如《日食和月食》教学中，用白炽灯代表太阳，拳头代表月球，自己的头代表地球进行实验；有的选择小皮球当地球进行实验，乒乓球当月亮，电筒射出的光代表太阳光。单纯的动作示范，效果不显著。而借助多媒体演示实验，直观形象地再现客观事物，给学生以如见其景的感受。开始上课时，出示多媒体课件：各种日食和月食的图像，引起学生探究的兴趣。接着让学生进行动作示范实验，讨论地球、月球和太阳三个天体在相互运动时出现哪些特殊位置。然后用多媒体创设三个球体相互运动形成的两种特殊位置的情境，得出日食和月食的成因。图像显示模拟逼真，渲染气氛，创造意境，使学生获得直观印象，有助于激发探究欲，培养学生参与实验活动的兴趣。

二、利用多媒体，增强实验演示效果

有些演示实验往往可见度小，演示效果不佳。借助多媒体辅助教学，则可解决这个难题。如在学习秒表、安培表、伏特表等原理、使用方法及读数时，虽然学校能保证每位学生手中都有这些仪器，但由于这些仪器刻度比较小，教师讲解示范起来非常吃力。教师可以将秒表、安培表、伏特表等甚至一切方便展示的实验仪器都拿到视频展示台上进行演示、测量、读数、分析；还有些实验只能在平面上做，可见度受到极大的限制，不利于学生观察。利用视频展示台等多媒体设备的放大作用，能让全体同学都详细、全面观察到教师的具体操作过程和读数方法，从而弥补演示实验的不足，增强实验演示效果。

三、利用多媒体，优化实验操作步骤

将实验指导、规范的操作方法制成CAI课件，可把实验过程清楚地显示出来，优化实验操作步骤的讲解，使学生对操作步骤和方法及操作要领获得深刻印象，在操作的同时，对照投影内容及时调整，较好地解决了用大量时间讲解实验步骤的问题。使学生有充足的时间动手操作，同时教师也有时间深入到学生中指导，提高实验的成功率。如用多用电表测电阻的实验中，从认识表盘开始到最后使用多用电表测电阻，中间实验步骤多，难度较大，把它制成CAI课件在屏幕上显示并结合讲解，使学生较好地掌握表盘的认识和使用方法，这样学生的操作速度加快，错误减少，大大节约时间，成功率明显提高，多数同学获得成功。

四、利用多媒体，突破实验教学重、难点

科学是研究物质运动和变化的一门学科，在某些方面，用传统手段教学很难表现科学中“动”和“变”的特点。多媒体形象具体，动静结合，声色兼备，所以恰当地加以运用，可以变抽象为具体，调动学生各种感官协同作用，解决教师难以讲清，学生难以听懂的内容，从而有效地实现精讲，突出重点，突破难点，取得传统教学方法无法比拟的教学效果。如在探究茎有输导水分的作用时，用CAI课件显示茎运输水分功能的过程和直接把新鲜的植物插入红墨水中观看剪断的切面进行对比，是后者效果明显。但学生对茎运输水分的作用不能全面理解。如果把CAI课件和具体实验结合在一起，则可以使学生全方位地理解茎的作用。因此，在课堂教学中要合理、适时地运用CAI课件，使其能与实验教学过程实现最佳组合。再如演示：在三种情况下（斜面上铺毛巾、白布、玻璃）保持同一高度，同一物体从静止开始下滑，观察小球在光滑桌面上的分别运动情况。观察效果并不理想，只是从生活经验中得到结论。把它制成CAI课件，学生非常直观地看到斜面越光滑，物体在水平面上滑行得越远。在此基础上，学生很容易理解“牛顿第一定律”所说的“一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，有外力迫使它改变这状态为止”。

五、利用多媒体，模拟实验

通过多媒体还可以扩大观察的范围，自然科学研究的物体小到微观粒子，如分子、原子、电子等，大到宏观世界天体运动的规律，用普通的办法无法向学生演示。虽然可以用挂图等来描述，原理解释上总欠细腻清楚，不能反映其动态的变化规律。虽能说清“其然”，却难以描述“其所以然”，常会造成一种教师无法准确表达、学生在模模糊糊的状态中学习的不良现象。在这方面计算机的辅助模拟实验教学可以发挥很大的作用。

总之，在科学实验教学中，充分运用多媒体这—辅助教学手段，有利于弥补实验器材本身的不足、条件的限制，有利于激发学生参与实验的兴趣、教学重难点突破、实验操作步骤优化，有利于促进学生对知识的理解和记忆，拓宽思维，培养学生的实验操作和探究能力。当然，多媒体演示并不能完全替代实验，只有恰当地和实际操作结合起来。在维护实验真实性的基础上，充分发挥多媒体的作用。

参考文献：