依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的思考

【摘要】義務(wù)教育階段的科學(xué)課程是一門(mén)體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，可以讓學(xué)生從整體層面認(rèn)識(shí)自然世界，還可以發(fā)展學(xué)生基本的科學(xué)能力。文章簡(jiǎn)單介紹了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，論述了依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的可行性及方向，并闡述了通過(guò)應(yīng)用智慧教育平臺(tái)、分享微課視頻、延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等教學(xué)策略提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的具體方法?！娟P(guān)鍵詞】信息化；小學(xué)科學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)義務(wù)教育階段是人才培養(yǎng)的奠基期，科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是培育一代有本領(lǐng)的時(shí)代新人的重要課程。當(dāng)前，部分小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程仍存在教學(xué)手段滯后等問(wèn)題，這些實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法全面展現(xiàn)科學(xué)知識(shí)、讓學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)的趣味性，也難以吸引學(xué)生深入探究科學(xué)知識(shí)。要解決這些問(wèn)題，教師可以依托信息化教學(xué)手段開(kāi)展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容科學(xué)是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的知識(shí)系統(tǒng)，以及獲得這些知識(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，還有在此過(guò)程中人類所利用的方法。義務(wù)教育階段科學(xué)課程的核心內(nèi)容包括物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與相互作用、能的轉(zhuǎn)化與能量守恒、生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次、生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生物與環(huán)境的相互關(guān)系、生命的延續(xù)與進(jìn)化、宇宙中的地球、地球系統(tǒng)、人類活動(dòng)與環(huán)境、技術(shù)工程與社會(huì)、工程設(shè)計(jì)與物化這十三個(gè)方面。而小學(xué)階段科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容是帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)觀察、簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究上述十三個(gè)核心概念的基礎(chǔ)知識(shí)。二、依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的可行性（一）理論可行性謝曉玉、景世群等學(xué)者對(duì)信息化教學(xué)的內(nèi)涵、特征、開(kāi)展模式進(jìn)行了初步研究，并根據(jù)信息化教學(xué)的案例提出了實(shí)用性較強(qiáng)的教學(xué)思路建議［1］。除此之外，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是學(xué)者研究的重點(diǎn)，這方面的理論成果豐富，為教師開(kāi)展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)提供了理論支撐。（二）實(shí)踐可行性在信息化時(shí)代，教育領(lǐng)域的信息化教學(xué)軟件增多，以南京師范大學(xué)智慧教育研究中心開(kāi)發(fā)的學(xué)正教育系統(tǒng)為代表的智慧教育平臺(tái)不斷涌現(xiàn)，并被許多教師應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中［2］。與此同時(shí)，許多小學(xué)增添了信息化教學(xué)設(shè)備，教師逐漸擁有良好的條件使用智慧教育平臺(tái)、微課等信息化教學(xué)工具。因此，依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性在實(shí)踐上也是可行的。三、依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的方向（一）吸引學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)在使用信息化教學(xué)手段時(shí)，教師可以借助文字、音頻、圖片、視頻資源展示教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)的趣味性、獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而有效吸引學(xué)生參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)。（二）突破時(shí)間、空間限制在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)受到時(shí)間、空間層面的限制，部分教師因科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課時(shí)不足無(wú)法順利展示科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，還有部分教師因科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的空間狹窄無(wú)法讓學(xué)生全面開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，教師可以嘗試在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息化教學(xué)手段，提供更多與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的信息，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行自主探究，讓學(xué)生有足夠的時(shí)間、空間開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。（三）直觀展示實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，部分實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象較難觀察到，學(xué)生可能無(wú)法依靠簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究完全掌握相關(guān)科學(xué)知識(shí)。在這種情況下，教師可以借助信息化教學(xué)手段直觀地展示實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)。比如在解釋根有吸收水分的功能的實(shí)驗(yàn)課程中，教師可以播放使用微距攝影技術(shù)拍攝的植物根系吸收水分的視頻，讓學(xué)生了解植物根系吸收水分的全過(guò)程，順利掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重難點(diǎn)知識(shí)［3］。（四）活躍實(shí)驗(yàn)課堂氛圍在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息化教學(xué)手段時(shí)，教師可以展示多種類型的學(xué)習(xí)資源，可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)多種渠道學(xué)習(xí)，還可以通過(guò)組織多種類型的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)使科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)氛圍更加濃厚，讓學(xué)生受此驅(qū)動(dòng)積極主動(dòng)地探究科學(xué)知識(shí)。這樣做不僅有助于學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)，還可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。四、依托信息化教學(xué)手段提升小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的路徑（一）應(yīng)用智慧教育平臺(tái)智慧教育平臺(tái)是以信息化教學(xué)技術(shù)為支撐的教學(xué)系統(tǒng)，往往由教師端、學(xué)生端兩個(gè)部分組成。在使用智慧教育平臺(tái)時(shí)，教師可以利用平臺(tái)中豐富的教學(xué)資源提升自身教學(xué)水平以及豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，從而有效提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。1.優(yōu)化教學(xué)各環(huán)節(jié)在正式教學(xué)時(shí)，教師可以利用智慧教育平臺(tái)優(yōu)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在課前，教師可以使用智慧教育平臺(tái)分析學(xué)生的學(xué)情，了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，以及學(xué)生習(xí)慣在實(shí)驗(yàn)中擔(dān)任的角色（如組長(zhǎng)、記錄員、匯報(bào)員、實(shí)驗(yàn)操作員等），再據(jù)此設(shè)計(jì)教學(xué)方案。在課堂上，教師可以展示智慧教育平臺(tái)上的教學(xué)資源，并利用智慧教育平臺(tái)提供的交互功能搭建探究式學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、制訂計(jì)劃、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)。在課后，教師可以利用智慧教育平臺(tái)分享教學(xué)資源，帶領(lǐng)學(xué)生反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程。下面，筆者以“白光的分解實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明。在傳統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，教師往往會(huì)在展示實(shí)驗(yàn)步驟后，直接發(fā)放三棱鏡、卡紙等實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生據(jù)此做實(shí)驗(yàn)，觀察白光通過(guò)三棱鏡后因光的折射分解為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的光組成的彩色光帶的現(xiàn)象。而在使用智慧教育平臺(tái)時(shí)，教師可以在課前借助智慧教育平臺(tái)將預(yù)習(xí)資料發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)有關(guān)知識(shí)并回答教師提出的問(wèn)題。接下來(lái)，教師可以根據(jù)學(xué)生回答問(wèn)題的情況，分析學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的了解程度，再據(jù)此調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。在課堂上，教師可以利用智慧教育平臺(tái)指導(dǎo)學(xué)生預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、提出假設(shè)，然后引導(dǎo)學(xué)生制訂探究計(jì)劃，并將計(jì)劃通過(guò)智慧教育平臺(tái)提交給教師。教師在查看學(xué)生制訂的計(jì)劃時(shí)，要及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生修改計(jì)劃中不合理的內(nèi)容。在確認(rèn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃無(wú)誤后，教師可以先發(fā)放三棱鏡、卡紙等實(shí)驗(yàn)材料，再通過(guò)智慧教育平臺(tái)發(fā)放實(shí)驗(yàn)記錄單，指導(dǎo)學(xué)生一邊做實(shí)驗(yàn)一遍記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生在智慧教育平臺(tái)與同學(xué)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而順利得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)結(jié)束后，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生回顧自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題與產(chǎn)生的困惑，然后將回顧內(nèi)容記錄到智慧教育平臺(tái)上，以便學(xué)生后續(xù)總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2.引導(dǎo)學(xué)生自主探究在開(kāi)展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師還應(yīng)該聚焦學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)、提高能力的需要，引導(dǎo)學(xué)生自主探究。在課前，教師可以利用智慧教育平臺(tái)布置預(yù)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)自行收集資料、了解所學(xué)知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在課堂上，教師可以利用智慧教育平臺(tái)分享演示視頻，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，將傳統(tǒng)的學(xué)生聽(tīng)、教師講的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)探索、教師輔導(dǎo)幫助的教學(xué)模式，達(dá)到“不教而學(xué)”的目的。下面，筆者以“壓縮空氣有彈性”的教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明。本課的教學(xué)難點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到空氣是可以被壓縮的，為了讓學(xué)生順利理解這一內(nèi)容，教師可以在課前分享演示“空氣如何被壓縮”的動(dòng)畫(huà)到智慧教育平臺(tái)，并布置預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生提前觀看視頻并收集相關(guān)資料，了解空氣的性質(zhì)。此后，教師可以組織拍籃球比賽，要求學(xué)生在比賽的過(guò)程中思考這一問(wèn)題：“氣不足的籃球?yàn)槭裁磸棽黄饋?lái)？”在激起學(xué)生的好奇心之后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生回到課堂，并向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)器材，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合課前自學(xué)的內(nèi)容和比賽內(nèi)容，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究空氣的性質(zhì)。在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，教師可以提出問(wèn)題：“在我們的日常生活中，哪里還會(huì)用到壓縮空氣呢？”這個(gè)問(wèn)題可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解情況，也會(huì)促使學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)視野，推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究。（二）分享微課視頻小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)不僅是讓學(xué)生理解并掌握科學(xué)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，還包括培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的能力和探索精神。1.激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣在利用信息化教學(xué)手段開(kāi)展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以利用微課視頻激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，再展示簡(jiǎn)短的音頻資源和有趣的圖片、文字資源，為學(xué)生獨(dú)立或合作開(kāi)展科學(xué)探究提供幫助［4］。下面，筆者以“不同平面鏡子中的像”的教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明。教師可以先播放一段微課視頻，展示手影表演。在此過(guò)程中，教師需要提醒學(xué)生邊觀看邊思考形態(tài)各異的手影產(chǎn)生的原因，使學(xué)生將注意力集中到實(shí)驗(yàn)上。此后，為了彌補(bǔ)學(xué)生因無(wú)法實(shí)際觀察產(chǎn)生的缺陷，教師還可以補(bǔ)充相關(guān)資料，展示表演者在進(jìn)行手影表演時(shí)不同平面鏡子中的像，引導(dǎo)學(xué)生觀察、討論不同平面鏡子中的像。2.展示重難點(diǎn)內(nèi)容小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還包括一部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察或?qū)嶒?yàn)結(jié)論較難得出的實(shí)驗(yàn)，面對(duì)這些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師可以利用微課簡(jiǎn)要展示重難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠清晰地感知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、順利地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。下面，筆者以“毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)為例進(jìn)行說(shuō)明?？紤]到液體表面收縮現(xiàn)象、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象較難解釋，學(xué)生可能無(wú)法通過(guò)直接觀察玻璃管中的液體真正理解毛細(xì)現(xiàn)象的原理。因此，教師可以播放微課視頻，放大水槽內(nèi)粗細(xì)不同玻璃管中液體的表面，展示液體表面變化的過(guò)程，幫助學(xué)生理解毛細(xì)現(xiàn)象的本質(zhì)。（三）延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并不意味著實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)結(jié)束，恰恰相反，這應(yīng)該是新一輪學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)始。在開(kāi)展科學(xué)教學(xué)時(shí)，教師還可以使用信息化教學(xué)手段延伸實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更加深入的探索。比如在學(xué)生了解植物根系有吸收水分的功能后，教師可以借助智慧教育平臺(tái)分享與栽培相關(guān)的內(nèi)容?？紤]到在一節(jié)課上學(xué)生無(wú)法看到植物的根吸收水分的全過(guò)程，教師可以在教室內(nèi)的生物角放置水培植物，并鼓勵(lì)學(xué)生同樣利用延時(shí)攝影等技術(shù)記錄植物根系吸收水分的全過(guò)程，讓學(xué)生能夠充分探索相關(guān)知識(shí)。除此之外，由于目前小學(xué)科學(xué)課程的課時(shí)仍相對(duì)較少，為了有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師還可以利用信息化教學(xué)手段鼓勵(lì)學(xué)生回家后完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)。比如教師可以開(kāi)展以“生活處處有科學(xué)—能在家做的科學(xué)小實(shí)驗(yàn)”為主題的直播活動(dòng)，向?qū)W生介紹“漂浮的硬幣”“牙簽快艇”“彈跳雞蛋”等生活小實(shí)驗(yàn)的步驟以及