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亞太科學教育論壇，第十一期，第一冊，文章十二(二零一零年六月) 徐智淵 、 武荷嵐、王祖源 、姚紅嬌、陳珺 虛擬實驗學習平臺功能模塊設計初探
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亞太科學教育論壇，第十一期，第一冊，文章十二(二零一零年六月) 徐智淵 、 武荷嵐、王祖源 、姚紅嬌、陳珺 虛擬實驗學習平臺功能模塊設計初探
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實驗的分類多種多樣，比如有演示實驗、學生實驗、簡易實驗、複雜實驗和興趣實驗等，而從實驗的主要任務方面進行的分類，實驗可以分為探究性、驗證性和應用性實驗。
1 ．探究性、驗證性和應用性實驗的區別
表1為探究性、驗證性和應用性實驗的區別一覽表，分別從這三者的科學概念和意義，在教學中的概念和意義，以及實驗目的、實驗過程、實驗結果，和學生的學習方式、認知思維等方面來區分它們的關係。
表1 探究性、驗證性和應用性實驗的區別一覽表
實驗類型
探究性實驗
驗證性實驗
應用性實驗
科學概念
側重於發現新的規律，獲得新的科學知識的實驗。[1]
側重於對已得出的科學理論進行檢驗，從而進一步確立它或否定它的實驗。[1]
側重於把發現和驗證過的科學理論應用於具體的教學實際，使科學理論轉化為實踐效益。[1]
科學意義
發現新的知識、規律或理論。
檢驗已發現的知識、規律或理論，是對探究性實驗的再實驗。
是新的已被發現並已被檢驗的科學理論應用於具體實際的中介。
教學概念
由教師或學生提出問題, 教師指導, 啟發學生獨立探索得出結論, 或學生自己設計實驗得出結論。
學生按照教科書的要求, 通過實驗驗證已知結論。
學生按照教科書的要求，通過實驗應用某一理論。
教學意義
培養學生的觀察能力、邏輯思維能力、探究和實踐的科學實驗能力。
理解實驗原理，分析實驗步驟的合理性，從而鞏固習得知識，培養學生的基本實驗操作能力。
實驗目的
探究研究對象的未知屬性、特徵以及與其它因素的關係。
旨在一個設計完整的實驗框架下，驗證研究對象的己知屬性、特徵或者與其它因素的關係。
旨在一個設計完整的實驗框架下，應用研究對象的己知屬性、特徵以及與其它因素的關係。
實驗過程
(1)提出問題 (2)大膽假設 (3)實驗方案 (4)實驗研究 (5)資料分析 (6)實驗結論 (7)實驗評價（即問題解決與否）
(1)實驗目的 (2)實驗器材 (3)實驗原理 (4)實驗步驟 (5)數據分析 (6)實驗結論
實驗結果
未知結果
既定的結果
既定的範圍
學習方式
信息來源廣泛
主動參與
探究發現
交流合作
開放性、未知性、興趣濃厚信息來源單一
被動參與
按部就班完成實驗
統一性、唯一性、興趣較弱認知思維
從實踐到理論，從具體到抽象
從理論到實踐，從抽象到具體
在教學中，探究性實驗由於其結果對於學生來說是未知的，更能還原其科學實驗的涵義，激發學生的濃厚興趣，但是其未知性也給教學帶來了很大的難度。而驗證性實驗和應用性實驗在教學中的很多方面都是一致的，旨在一個設計完整的實驗框架下，讓學生理解原理和實驗操作的合理性，目的都是為了鞏固習得知識，但是教學方式單一，不利於學生的主動學習。這三類實驗各有其優缺點，區別明顯的同時，卻也密不可分，它們在教學中分擔著不同的教學目標和教學任務，最終為了一個共同的目標，即促進學習。
根據探究性、驗證性和應用性實驗在教學中不同的教學目標和任務，本文分別設計了探究性實驗中心功能模塊和驗證性/應用性實驗中心功能模塊。
2．探究性實驗中心功能模塊設計
圖2 為探究性實驗中心功能模塊設計圖，在探究性實驗中心中，分為現象演示、實驗準備、觀察與思考和拓展應用這五個功能模塊。
圖2 探究性實驗中心功能模塊設計圖
現象演示即演示生活中、學習中或工作中的一個情景，表現一些物理現象，從而引導學生針對這些物理現象去提出問題，邁出探究性實驗的第一步。
實驗準備中包含了準備知識、科學方法和實驗器材，給學生提供充足的理論根據和現實條件，以此引導學生大膽得去假設，猜想問題可能的原因，為進一步的實驗提供有力的根據。
接下來就是實驗研究了，首先學生需要根據自己的假設設計合理的實驗實施方案，可以多套方案備選，然後進行實驗研究，對實驗資料進行處理和分析，總結出實驗的結論，若解決了問題，則最後形成本次實驗的實驗報告，當然若沒有解決問題，學生可以根據實驗結論優化假設及實驗方案，進行再次實驗研究。
探究性實驗結束，雖然已經解決了問題，但是通過這次的科學實驗之旅，學生肯定會有更多更好的想法和主意，所以在實驗中心中，還設置了觀察與思考、拓展應用兩個功能模塊，一方面可以滿足學生實驗之余的好奇心，另一方面可以乘熱打鐵，進一步激發學生的求知欲，充分調動學生的學習興趣，來最終達到優化學習。
3．驗證性/應用性實驗中心功能模塊設計
圖3為驗證性/應用性實驗中心功能模塊設計圖，其中，分為實驗準備、實驗研究、觀察與思考和拓展應用這四個功能模塊。
圖3 驗證性/應用性實驗中心功能模塊設計圖
在實驗準備模塊中，包含了實驗目的、實驗器材和實驗原理，學生在進行驗證性和應用性實驗前，必須對實驗的目的、器材、原理和步驟有充分的認識和理解，做好實驗的準備工作。
在實驗研究模塊中，包含了實驗、資料分析、結論和實驗報告，即學生實驗的主體操作部分。學生要在理解實驗原理和實驗步驟的合理性的基礎上準確得進行操作，最後形成實驗報告。
在驗證性/應用性實驗中心中，同樣需要適當的拓寬學生的視野，激發學生的好奇心，這樣可以適當得彌補驗證性和應用性實驗在激發學生學習興趣方面的不足，所以同探究性實驗中心的設計一樣，在這裏添加了觀察與思考和拓展應用這兩個功能模塊，希望學生在按要求完成驗證性或應用性實驗，並達到理解、鞏固習得知識的目的後，能進一步激發學習興趣。
