国际优质数字化教育资源典型案例研究
——以PhET互动式仿真模拟实验室为例

金鑫，王朋娇，赵希

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081）

国际优质数字化教育资源典型案例研究
——以PhET互动式仿真模拟实验室为例

金鑫，王朋娇，赵希

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连 116081）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出：加强优质教育资源开发与应用。引进国际优质数字化教学资源。建立数字图书馆和虚拟实验室。建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。强化信息技术应用。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习……在此过程中，来自美国科罗拉多大学PhET计划的PhET互动式仿真模拟实验室将给予我们许多重要的启示。合理利用这一互动式仿真模拟实验室，将促进学生对抽象知识的理解和应用，提高学生自主学习的能力，从而使传统学习方式得到革新，学习的内容和品质得到改善。

PhET计划；互动式仿真模拟实验室；教育资源

PhET互动式仿真模拟实验室来源于美国科罗拉多大学的PhET计划（Physics Education Technology project，即物理教育科技计划），该计划通过建立互动式仿真模拟实验科学网站http://phet.colorado.edu/index.php，提供物理、化学、生物、数学与地球科学等模拟实验，供教师教学与学生学习使用，其中互动模拟实验以Java语言和Flash多媒体软体开发于2010年发行中文安装包，使用者仅需相应的浏览器便可以执行选定的模拟实验，网站上的模拟实验属于公共授权，使用者无须付费或特别授权即可直接使用。同时，相应的中文化网站也已经建立，为国内师生学习提供了极大的便利。

一、PhET互动式仿真模拟实验室适用情况

PhET互动式仿真模拟实验室的设计初衷在于：通过合理运用模拟实验室，提高学生学习的主动性和参与度，促进对抽象知识的理解和应用，减轻教师的实验讲解和指导压力，解决学校实验经费和实验课时不足等现实问题。因此，特别适用于以下情况：①理解枯燥的抽象概念和规律（如运动学、抛物线、可逆反应等概念）。②观察极其微小的（如电子、原子）或极其巨大的实验对象（如太阳系、冰河等）。③记录反应速度太快（如核反应）或太慢（如温室效应）的实验数据。④使用实验器材昂贵 （如MRI磁共振造影）或重复进行不同参数条件的测试的实验（如热、化学反应速率等）。⑤进行具有危险性的实验 （如触电、易燃性、放射性等实验）。

二、PhET互动式仿真模拟实验室的特点

PhET互动式仿真模拟实验室，自2010年初逐渐引入国内，中文版也已基本完成，应用层面在逐渐普及，受到了授课教师和学生的一致好评，通过对PhET互动式仿真模拟实验室的学习和使用，总结其具有以下优于同类模拟实验室的特点：

1.开源性好

该模拟实验室使用Java和Flash多媒体软件开发，授权模式为公共授权，对于操作系统的适应性也较强，仅需要下载Java程序即可自由、免费使用。下载后的模拟实验文件较小，方便存储和携带，并且网站提供相关模拟实验的源代码，可供教师和学生下载研究，通过自由平台进行再创作。

2.直观性强

该模拟实验室采用动画、图片、表格等方式呈现学习内容，使教学内容更加直观化，且在学习过程中，给予适时的帮助、明显的提示和动态的操作指示，方便教师进行实验指导的同时，也利于学生的自主学习和探究。

3.仿真性高

该模拟实验室能提供近似真实的实验情境，仿真的实验器材和测量工具，当改变实验参数时，将发生精确的实验变化，产生真实的实验效果，便于师生的实践操作和今后的实际应用。

4.互动性佳

该模拟实验室克服了同类模拟实验室仅能演示或少量互动操作的缺点，给师生提供更多参与互动的机会。学生可先根据提示操作实验仪器，使用测量工具，改变实验参数，进行数据采集和整理。熟练操作后，可以根据自己的实际需要进行实验，研究总结，做到真正理解。

三、教学应用案例

下面以PhET互动式仿真模拟实验室中的代表性教学案例——“气球和浮力”实验为例，了解该工具的教学应用。

该实验是多参数、多器材、多耗时实验，因此，适宜采用模拟实验室进行教学。教师课前需做好教学设计，并下载互动式模拟实验文件，课上简明地讲解文件执行方法、实验原理和实验要求，而后可以指导学生进行模拟仿真实验。

该实验可以研究气体的性质、压强、体积和温度的关系，在箱体中设置一个气球，学生可以通过“推压把手”（如图1所示）向箱体打气来改变压强，滑动箱体封盖减小压强，推动挡板改变箱体体积以及给箱体加热，观察各种参数变化和气球的运动情况（如图2所示），并记录实验数据。

学生既可以仅控制一个变量，也可以控制多个变量，体会控制变量法的真实含义，还可以变气球为氦气球、热气球等，在趣味、轻松学习的同时又能在启发思考的环境下愉快地研究气体的性质（如图3所示）。

实验结束，师生共同交流总结，可以对PhET模拟仿真实验的源代码进行下载存储，根据自己的理解加以研究和改进。通过以上活动，教师可以根据学生的实验操作对学生进行客观评价；学生则可以对其感兴趣的内容进行自主学习和进一步的研究性学习。

四、PhET互动式仿真模拟实验室的启示

PhET互动式仿真模拟实验室因其直观性、互动性等特点成为同类模拟实验室中的佼佼者，倍受广大师生的青睐，正被快速地更新和应用。该工具不仅能激发和维持学生的学习兴趣和热情，更能促进抽象知识的理解、内化和应用，提高学生自主学习能力，为创新型人才的培养打下良好的基础。

从以上论述可以得出以下启示：首先，引进国际优质数字化教学资源，可以从中吸取和借鉴宝贵经验，为信息技术与学科教学融合开辟新的思路。第二，优质教学资源的开发过程中，要考虑教师、学生以及学校的实际需求，采用直观性、互动性、仿真性的设计理念，通过信息手段更新学习、教学的观念，使资源能够高质量、高效率地应用。第三，充分考虑开源服务。采用开源程序能使资源使用和更新更为方便快捷，充分实现优质教育资源普及与共享，同时，尽量减少或取消收费的教育资源，满足不同地域、不同条件学生的学习需要，某种意义上也能缩小城乡教育差距，实现教育的公平。

[1]潘建宏.自由软体的学科应用与教学融入——PhET[DB/OL].http://163.20.82.251/download/PhET_2.pdf.

[2]肖美霖.PhET互动仿真实验软件与科学实验教学[J].中国信息技术教育，2010，(11).

[3]http://ossacc.moe.edu.tw/uploads/datafile/ezgo7_win/PhET/index-2.html.

[4]http://phet.colorado.edu/index.php.

G203

A

1673-8454（2011）04-0077-02

（编辑：鲁利瑞）