当前，全球各国都在如火如荼地开展 STEM 教育。STEM 是实验科学，书本作为信息媒介，本身在教学上是不足的。学生需要动手做，而不是背定律、记公式。然而，实操试验往往容易僵化成流程化的“烹饪指南”。

来自美国的一项互动模拟实验程序革新了传统的 STEM 教学，打开了 STEM 教学的黑匣子。

PhET 互动模拟程序 是什么？

• 项目名称：PhET Interactive Simulations，PhET 互动模拟程序

• 项目内容：作为一款免费在线互动模拟程序，PhET 致力于推进世界范围内的科学和数学教学，支持更高效和更高参与度的教育

• 开展机构：美国科罗拉多大学波尔得分校，PhET 互动模拟程序

• 总       部：美国科罗拉多州波尔得市

• 项目范围：全球

• 受益人数：每年超过 8 千万人使用

• 项目代表：Kathy Perkins 博士

• 网       站：https://phet.colorado.edu

PhET 项目负责人 Kathy Perkins 博士

传统科学教育

传统的电路实验（直流和交流）

在这个越来越由科技主导的社会，如何培养更广泛的科学和数学能力，成为教育的关键。然而，无数研究表明，传统的 K-12 和高等教育的科学教学无法有效激发学生对科学学习的兴趣和动力，更不能发展他们对科学更深层次的概念性理解、科学过程技能的获得以及对科学的专业视野。

PhET：打开 STEM 教学的黑匣子

PhET 由诺贝尔物理学奖获得者卡尔·威曼于 2002 年创立，是一款免费的在线物理、化学、生物、地理及数学仿真程序。通过创新的交互模拟，帮助学生在一个个生动的交互游戏式的学习环境中进行探索式学习。

PhET 创始人、诺贝尔物理学奖获得者卡尔·威曼

亮点 1：抽象概念的可视化

PhET 整合了信息技术与科学课程实验教学，把抽象的科学概念和不可见的微观事实（如电流）可视化，同时提供了增强理解的动态视化模型，学生可以随时随地探索、操作并测试实验，体验直观、逼真的实验过程。

PhET：电路实验（直流和交流）模拟程序

PhET：能量的形式和转化

PhET 项目利用研究和严格的质量把控测试，保证 STEM 教学资源的质量。针对学生在学习课堂内容和练习时出现的普遍问题，每一个模拟程序都发展出一套具体的学习目标。在研发过程中，每个模拟程序都经过反复的测试和修改，确保界面设计和反馈能够激发学生进行建设性的探索学习，多问假设性问题，理解科学和数学的核心概念。

亮点 2：使用可在线，也可离线

对于缺乏实验设备或网络的课堂来说，这是个太大的福音。整个 PhET 模拟程序非常灵活，不限于用户的年级，可用于线上、线下不同的环境中（课堂、实验室、家庭作业）。

亮点 3：不同语言版本

PhET 软件已被翻译成 89 种语言，网站被翻译成 40 种语言，其中被翻译的模拟程序已达到 7000 多个。同时，PhET 网站还为译者提供了翻译程序界面，可进行自行翻译。

亮点 4：丰富的教师资源

科罗拉多大学波尔得研究中心明确指出，PhET 始终是一项工具，关键还是学生要学会使用。因此，他们进一步为用户提供丰富的教师资源，帮助老师更好地把 PhET 融入课堂，发挥其工具的作用，真正落实探索式学习。

亮点 5：免费，免费，免费！

PhET 的影响

目前，PhET 模拟程序已在国际上被广泛使用，每年使用量超过 8 千万次，包括 30% 左右的国际使用率和每年 25% 的增长率。

PhET 模拟程序 2011 年被美国科技创新博物馆（Tech Museum of Innovation）授予“微软教育科技奖”，2014 年获得美国宾夕法尼亚大学沃顿商学院与分析数据提供商 QS（QS 世界大学排名的发布者）联合评选的 “重新想象教育·创新教学奖”。

未来发展

PhET 的创新步伐从未停止。目前，PhET 正在研发能够为残疾学生服务的模拟程序，于 2017 年 5 月发布了第一个可用程序。同时，PhET 也在进行可以加强交互操作性的研发活动，包括模拟软件定制、基于 API 的跨科技控制、活动互动后端数据流等。

本文转自微信公众号 21世纪教育研究院，由 21世纪教育研究院实习生梁楚颖独家编译，美术编辑林铿蓥。

图片来源：Science Bits