依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性的思考

【摘要】義務(wù)教育階段的科學課程是一門體現(xiàn)科學本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，可以讓學生從整體層面認識自然世界，還可以發(fā)展學生基本的科學能力。文章簡單介紹了小學科學實驗教學的內(nèi)容，論述了依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性的可行性及方向，并闡述了通過應用智慧教育平臺、分享微課視頻、延伸實驗活動等教學策略提升小學科學實驗教學有效性的具體方法?！娟P(guān)鍵詞】信息化；小學科學；實驗教學義務(wù)教育階段是人才培養(yǎng)的奠基期，科學實驗課程是培育一代有本領(lǐng)的時代新人的重要課程。當前，部分小學科學實驗課程仍存在教學手段滯后等問題，這些實驗課程無法全面展現(xiàn)科學知識、讓學生感受到科學知識的趣味性，也難以吸引學生深入探究科學知識。要解決這些問題，教師可以依托信息化教學手段開展小學科學實驗教學，以提升小學科學實驗教學的有效性。一、小學科學實驗教學的內(nèi)容科學是人類在研究自然現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上形成的知識系統(tǒng)，以及獲得這些知識系統(tǒng)的認識過程，還有在此過程中人類所利用的方法。義務(wù)教育階段科學課程的核心內(nèi)容包括物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、物質(zhì)的變化與化學反應、物質(zhì)的運動與相互作用、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)與進化、宇宙中的地球、地球系統(tǒng)、人類活動與環(huán)境、技術(shù)工程與社會、工程設(shè)計與物化這十三個方面。而小學階段科學實驗課程的主要內(nèi)容是帶領(lǐng)學生通過觀察、簡單的實驗探究上述十三個核心概念的基礎(chǔ)知識。二、依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性的可行性（一）理論可行性謝曉玉、景世群等學者對信息化教學的內(nèi)涵、特征、開展模式進行了初步研究，并根據(jù)信息化教學的案例提出了實用性較強的教學思路建議［1］。除此之外，科學實驗教學也是學者研究的重點，這方面的理論成果豐富，為教師開展小學科學實驗信息化教學提供了理論支撐。（二）實踐可行性在信息化時代，教育領(lǐng)域的信息化教學軟件增多，以南京師范大學智慧教育研究中心開發(fā)的學正教育系統(tǒng)為代表的智慧教育平臺不斷涌現(xiàn)，并被許多教師應用到教學實踐中［2］。與此同時，許多小學增添了信息化教學設(shè)備，教師逐漸擁有良好的條件使用智慧教育平臺、微課等信息化教學工具。因此，依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性在實踐上也是可行的。三、依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性的方向（一）吸引學生參與實驗在使用信息化教學手段時，教師可以借助文字、音頻、圖片、視頻資源展示教學內(nèi)容，讓學生感受到科學知識的趣味性、獲得豐富的學習體驗，從而有效吸引學生參與科學實驗。（二）突破時間、空間限制在傳統(tǒng)教學模式中，科學實驗探究活動受到時間、空間層面的限制，部分教師因科學實驗課程的課時不足無法順利展示科學實驗全過程，還有部分教師因科學實驗室的空間狹窄無法讓學生全面開展科學實驗。在這種情況下，教師可以嘗試在科學實驗教學中應用信息化教學手段，提供更多與實驗相關(guān)的信息，同時鼓勵學生使用實驗軟件進行自主探究，讓學生有足夠的時間、空間開展科學實驗。（三）直觀展示實驗重點在小學科學實驗課程中，部分實驗的現(xiàn)象較難觀察到，學生可能無法依靠簡單的實驗探究完全掌握相關(guān)科學知識。在這種情況下，教師可以借助信息化教學手段直觀地展示實驗重點。比如在解釋根有吸收水分的功能的實驗課程中，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，讓學生了解植物根系吸收水分的全過程，順利掌握實驗教學的重難點知識［3］。（四）活躍實驗課堂氛圍在小學科學實驗教學中應用信息化教學手段時，教師可以展示多種類型的學習資源，可以引導學生通過多種渠道學習，還可以通過組織多種類型的實驗活動使科學實驗課堂的學習氛圍更加濃厚，讓學生受此驅(qū)動積極主動地探究科學知識。這樣做不僅有助于學生掌握科學知識，還可以提高學生的自主學習能力、提升科學實驗教學的質(zhì)量。四、依托信息化教學手段提升小學科學實驗教學有效性的路徑（一）應用智慧教育平臺智慧教育平臺是以信息化教學技術(shù)為支撐的教學系統(tǒng)，往往由教師端、學生端兩個部分組成。在使用智慧教育平臺時，教師可以利用平臺中豐富的教學資源提升自身教學水平以及豐富課堂教學內(nèi)容，從而有效提升科學實驗教學質(zhì)量。1.優(yōu)化教學各環(huán)節(jié)在正式教學時，教師可以利用智慧教育平臺優(yōu)化科學實驗教學的各個環(huán)節(jié)。在課前，教師可以使用智慧教育平臺分析學生的學情，了解學生的實驗操作能力，以及學生習慣在實驗中擔任的角色（如組長、記錄員、匯報員、實驗操作員等），再據(jù)此設(shè)計教學方案。在課堂上，教師可以展示智慧教育平臺上的教學資源，并利用智慧教育平臺提供的交互功能搭建探究式學習環(huán)境，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、制訂計劃、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、表達交流、反思評價。在課后，教師可以利用智慧教育平臺分享教學資源，帶領(lǐng)學生反思實驗過程。下面，筆者以“白光的分解實驗”的教學為例進行說明。在傳統(tǒng)的科學實驗課程中，教師往往會在展示實驗步驟后，直接發(fā)放三棱鏡、卡紙等實驗材料，讓學生據(jù)此做實驗，觀察白光通過三棱鏡后因光的折射分解為紅、橙、黃、綠、藍、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時，教師可以在課前借助智慧教育平臺將預習資料發(fā)給學生，要求學生在課前預習有關(guān)知識并回答教師提出的問題。接下來，教師可以根據(jù)學生回答問題的情況，分析學生對相關(guān)知識的了解程度，再據(jù)此調(diào)整實驗教學方案。在課堂上，教師可以利用智慧教育平臺指導學生預測實驗結(jié)果、提出假設(shè)，然后引導學生制訂探究計劃，并將計劃通過智慧教育平臺提交給教師。教師在查看學生制訂的計劃時，要及時指導學生修改計劃中不合理的內(nèi)容。在確認學生的實驗計劃無誤后，教師可以先發(fā)放三棱鏡、卡紙等實驗材料，再通過智慧教育平臺發(fā)放實驗記錄單，指導學生一邊做實驗一遍記錄實驗現(xiàn)象。在學生完成實驗后，教師可以鼓勵學生在智慧教育平臺與同學討論實驗結(jié)果，從而順利得出實驗結(jié)論。在實驗活動結(jié)束后，教師還可以指導學生回顧自己在實驗過程中遇到的問題與產(chǎn)生的困惑，然后將回顧內(nèi)容記錄到智慧教育平臺上，以便學生后續(xù)總結(jié)實驗經(jīng)驗、復習實驗內(nèi)容。2.引導學生自主探究在開展小學科學實驗教學時，教師還應該聚焦學生學習知識、運用知識、提高能力的需要，引導學生自主探究。在課前，教師可以利用智慧教育平臺布置預習任務(wù)，引導學生通過互聯(lián)網(wǎng)自行收集資料、了解所學知識，并在此基礎(chǔ)上思考、發(fā)現(xiàn)問題。在課堂上，教師可以利用智慧教育平臺分享演示視頻，指導學生開展實驗探究，將傳統(tǒng)的學生聽、教師講的教學模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生主動探索、教師輔導幫助的教學模式，達到“不教而學”的目的。下面，筆者以“壓縮空氣有彈性”的教學為例進行說明。本課的教學難點是通過實驗使學生認識到空氣是可以被壓縮的，為了讓學生順利理解這一內(nèi)容，教師可以在課前分享演示“空氣如何被壓縮”的動畫到智慧教育平臺，并布置預習任務(wù)，讓學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，要求學生在比賽的過程中思考這一問題：“氣不足的籃球為什么彈不起來？”在激起學生的好奇心之后，教師可以帶領(lǐng)學生回到課堂，并向?qū)W生提供實驗器材，鼓勵學生結(jié)合課前自學的內(nèi)容和比賽內(nèi)容，自行設(shè)計實驗探究空氣的性質(zhì)。在學生完成實驗后，教師可以提出問題：“在我們的日常生活中，哪里還會用到壓縮空氣呢？”這個問題可以檢驗學生對知識的了解情況，也會促使學生拓寬學習視野，推動學生自主學習、探究。（二）分享微課視頻小學科學實驗教學的目標不僅是讓學生理解并掌握科學知識、發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律，還包括培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力和探索精神。1.激發(fā)學生實驗興趣在利用信息化教學手段開展小學科學實驗教學時，教師可以利用微課視頻激發(fā)學生的學習興趣，再展示簡短的音頻資源和有趣的圖片、文字資源，為學生獨立或合作開展科學探究提供幫助［4］。下面，筆者以“不同平面鏡子中的像”的教學為例進行說明。教師可以先播放一段微課視頻，展示手影表演。在此過程中，教師需要提醒學生邊觀看邊思考形態(tài)各異的手影產(chǎn)生的原因，使學生將注意力集中到實驗上。此后，為了彌補學生因無法實際觀察產(chǎn)生的缺陷，教師還可以補充相關(guān)資料，展示表演者在進行手影表演時不同平面鏡子中的像，引導學生觀察、討論不同平面鏡子中的像。2.展示重難點內(nèi)容小學科學實驗教學還包括一部分實驗現(xiàn)象不易觀察或?qū)嶒灲Y(jié)論較難得出的實驗，面對這些科學實驗，教師可以利用微課簡要展示重難點教學內(nèi)容，讓學生能夠清晰地感知實驗現(xiàn)象、順利地得出實驗結(jié)論。下面，筆者以“毛細效應實驗”的教學為例進行說明?？紤]到液體表面收縮現(xiàn)象、浸潤與不浸潤現(xiàn)象較難解釋，學生可能無法通過直接觀察玻璃管中的液體真正理解毛細現(xiàn)象的原理。因此，教師可以播放微課視頻，放大水槽內(nèi)粗細不同玻璃管中液體的表面，展示液體表面變化的過程，幫助學生理解毛細現(xiàn)象的本質(zhì)。（三）延伸實驗活動得出實驗結(jié)論，并不意味著實驗教學活動結(jié)束，恰恰相反，這應該是新一輪學習活動的開始。在開展科學教學時，教師還可以使用信息化教學手段延伸實驗活動，引導學生進行更加深入的探索。比如在學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分享與栽培相關(guān)的內(nèi)容。考慮到在一節(jié)課上學生無法看到植物的根吸收水分的全過程，教師可以在教室內(nèi)的生物角放置水培植物，并鼓勵學生同樣利用延時攝影等技術(shù)記錄植物根系吸收水分的全過程，讓學生能夠充分探索相關(guān)知識。除此之外，由于目前小學科學課程的課時仍相對較少，為了有效培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，教師還可以利用信息化教學手段鼓勵學生回家后完成科學實驗。比如教師可以開展以“生活處處有科學—能在家做的科學小實驗”為主題的直播活動，向?qū)W生介紹“漂浮的硬幣”“牙簽快艇”“彈跳雞蛋”等生活小實驗的步驟以及