小學(xué)生科學(xué)課堂素材在新時(shí)代背景下的改革與創(chuàng)新-國(guó)際教育學(xué)

【摘要】隨著新時(shí)代教育理念的不斷演進(jìn)，小學(xué)科學(xué)教育正面臨著改革與創(chuàng)新挑戰(zhàn)。本文綜述了當(dāng)前小學(xué)科學(xué)課堂素材在新時(shí)代背景下的改革與創(chuàng)新情況，探討了科學(xué)課堂素材創(chuàng)新的必要性、目前面臨的主要問(wèn)題、以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。文章強(qiáng)調(diào)了以學(xué)生為中心，利用現(xiàn)代科技手段，如信息技術(shù)和人工智能，來(lái)豐富和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法的重要性。同時(shí)，探討了跨學(xué)科整合、情境化學(xué)習(xí)以及創(chuàng)造性思維培養(yǎng)等方面的改革措施，旨在促進(jìn)學(xué)生全面而深入地理解科學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新能力。【關(guān)鍵詞】新時(shí)代教育；小學(xué)科學(xué)課程；教學(xué)素材創(chuàng)新；信息技術(shù)應(yīng)用；跨學(xué)科整合【收稿日期】2024年4月25日【出刊日期】2024年6月3日【DOI】10.12208/j.ije.20240011Thereformandinnovationofprimaryscho【Abstract】Withthecontinuousevolutionofeducationalconceptsinthenewera,primaryschoolscienceeducationisfacingthechallengeofreformandinnovation.Thispapersummarizesthecurrentreformandinnovationofscienceclassroommaterialsinprimaryschoolunderthebackgroundofthenewera,discussesthenecessityofscienceclassroommaterialinnovation,themainproblemsfacedatpresent,andthedevelopmenttrendinthefuture.Thepaperemphasizestheimportanceofstudent-centered,modernscientificandtechnologicalmeans,suchasinformationtechnologyandartificialintelligence,toenrichandoptimizeteachingcontentandmethods.Atthesametime,thereformmeasuresofinterdisciplinaryintegration,contextualizedlearningandcreativethinkingtrainingarediscussedinordertopromotestudents'comprehensiveandin-depthunderstandingofscientificknowledgeandstimulatestudents'scientificinterestandinnovationability.【Keywords】Neweraeducation;Primarysciencecurriculum;Teachingmaterialinnovation;Informationtechnologyapplication;Interdisciplinaryintegration隨著21世紀(jì)信息技術(shù)的飛速發(fā)展和新時(shí)代教育理念的深入人心，小學(xué)科學(xué)教育正經(jīng)歷著一場(chǎng)深刻的變革[1]。它既包括教學(xué)觀念的更新，也包括教學(xué)方法的更新和教學(xué)素材的創(chuàng)新。在自然課程中，教學(xué)素材是最重要的一環(huán)，它的好壞，將會(huì)影響到教師的教學(xué)效果，也會(huì)影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在新時(shí)期，傳統(tǒng)的教材已經(jīng)很難滿足學(xué)生多樣化的知識(shí)要求，必須結(jié)合最新的科技成果，采用跨學(xué)科的整合思維，創(chuàng)新的教學(xué)方式，對(duì)其進(jìn)行全方位的更新與優(yōu)化。1科學(xué)課堂素材改革的必要性1.1對(duì)接新時(shí)代科技發(fā)展的需求隨著人工智能，大數(shù)據(jù)，云計(jì)算等新興信息技術(shù)的出現(xiàn)，給我們的生活帶來(lái)了巨大的變革，同時(shí)也給我們帶來(lái)了全新的教學(xué)方法和資源。小學(xué)科學(xué)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的一個(gè)重要時(shí)期，它的教學(xué)教材必須要跟上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，并與最新的科學(xué)技術(shù)成果、思想相結(jié)合[2]。如在教學(xué)中引進(jìn)程式設(shè)計(jì)教學(xué)，不但可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電腦的興趣，也可以訓(xùn)練他們的邏輯思考與問(wèn)題解決的能力。1.2培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力目前，在世界范圍內(nèi)，人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注著人們的科學(xué)素質(zhì)，而在這一背景下，基礎(chǔ)教育中的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)正逐步由單純的知識(shí)傳授向注重學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的教學(xué)理念，即在教學(xué)中引入新的教學(xué)理念。這就需要教科書(shū)中既要有大量的科學(xué)知識(shí)，又要有適合學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的探究活動(dòng)，小學(xué)生科學(xué)課堂素材在新時(shí)代背景下的改革與創(chuàng)新讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)、觀察、推理等過(guò)程中，對(duì)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行積極的探索，從而將他們的批判思維和解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)起來(lái)。1.3回應(yīng)學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)知識(shí)的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的教育模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需要。在科學(xué)教學(xué)中，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行改革，要重視學(xué)生的個(gè)體差異，為他們提供各種學(xué)習(xí)資源與方式[3]。具體來(lái)說(shuō)，就是針對(duì)不同的學(xué)生，針對(duì)他們的不同興趣，不同的學(xué)習(xí)方式，采取不同的學(xué)習(xí)方式。如采用資訊科技，針對(duì)不同程度的學(xué)習(xí)者，進(jìn)行個(gè)別的學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)，并針對(duì)不同的學(xué)習(xí)者，提供不同程度的教材。2當(dāng)前科學(xué)課堂素材的主要問(wèn)題2.1內(nèi)容更新滯后，缺乏與現(xiàn)代科技的結(jié)合許多小學(xué)科學(xué)教科書(shū)中的關(guān)鍵點(diǎn)與個(gè)案，仍保持著數(shù)年前、十年前的水準(zhǔn)，不能及時(shí)地體現(xiàn)出新的科技成果與技術(shù)革新。這些內(nèi)容的落后，既不利于課程的時(shí)效性，也不利于學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)。另外，缺少與現(xiàn)代技術(shù)相融合的教學(xué)內(nèi)容，也就不能讓學(xué)生有機(jī)會(huì)去認(rèn)識(shí)和運(yùn)用最新的技術(shù)，這就不利于學(xué)生的綜合素質(zhì)的發(fā)展，也不利于將來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力的培養(yǎng)。2.2傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性，缺少互動(dòng)性和實(shí)踐性在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的主觀能動(dòng)性和動(dòng)手能力被忽略[4]。缺少互動(dòng)與實(shí)踐的教學(xué)方式，不但降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也阻礙了對(duì)知識(shí)的深刻理解與長(zhǎng)久記憶。另外，在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，常常忽視了學(xué)生與學(xué)生、教師與學(xué)生之間的相互交流，這對(duì)發(fā)展學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維有很大的局限性。2.31跨學(xué)科整合不足，缺乏系統(tǒng)性和連貫性在現(xiàn)代教育觀念下，跨學(xué)科整合已成為一種有效的方法，可以提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，并能較好地解決復(fù)雜問(wèn)題。但是，目前的小學(xué)科學(xué)教學(xué)教材還存在著跨學(xué)科整合的問(wèn)題，各個(gè)學(xué)科之間缺少有效的銜接與交互，導(dǎo)致學(xué)生難以將知識(shí)連接起來(lái)；從而影響到學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性理解與運(yùn)用。另外，缺少跨學(xué)科一體化的教學(xué)，也很難使學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)得到全方位的發(fā)展，特別是在科技、社會(huì)和環(huán)境等方面的綜合運(yùn)用能力。3改革與創(chuàng)新措施3.1利用信息技術(shù)和人工智能優(yōu)化教學(xué)素材通過(guò)人工智能技術(shù)，能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度、領(lǐng)悟程度，對(duì)授課內(nèi)容及難度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到因材施教的目的。借助虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，可以創(chuàng)造出一種身臨其境的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展科研實(shí)驗(yàn)，既提高了學(xué)習(xí)的興趣，又安全有效。同時(shí)，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析，可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤，從而發(fā)現(xiàn)他們?cè)趯W(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。這些科技的運(yùn)用極大地提高了教學(xué)教材的互動(dòng)性、趣味性和實(shí)效性，給理科教育帶來(lái)了一場(chǎng)革命。3.2推廣跨學(xué)科整合教學(xué)方法跨學(xué)科融合的教學(xué)方式，突破了傳統(tǒng)的學(xué)科界線，把科學(xué)和數(shù)學(xué)，技術(shù)，工程，甚至是藝術(shù)都進(jìn)行了融合[5]。比如，在一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的跨學(xué)科專題中，可能需要學(xué)生使用科學(xué)的知識(shí)，使用數(shù)學(xué)技巧來(lái)分析資料；然后從工藝、工程上給出相應(yīng)的解決辦法。通過(guò)實(shí)踐與工程實(shí)踐，使同學(xué)們對(duì)學(xué)科知識(shí)的內(nèi)部關(guān)系有了深刻的認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性與一致性。3.3強(qiáng)化創(chuàng)造性思維和問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)在課堂教學(xué)中，要有針對(duì)性地開(kāi)展各種創(chuàng)新性的教學(xué)策略與活動(dòng)，以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維與解決問(wèn)題通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)放的問(wèn)題，讓學(xué)生自己找到問(wèn)題的答案，在這個(gè)過(guò)程中，教師起到指導(dǎo)和指導(dǎo)的作用；而不是傳統(tǒng)模擬情境挑戰(zhàn)，都可以提高學(xué)生的創(chuàng)造力與合作精神。在這樣的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生們可以學(xué)會(huì)如何去面對(duì)問(wèn)題，去分析問(wèn)題，去解決問(wèn)題，以此來(lái)提高他們的終身學(xué)習(xí)能力和對(duì)將來(lái)的社會(huì)的適應(yīng)性。4案例分析4.1分析國(guó)內(nèi)外成功的改革案例芬蘭的綜合學(xué)習(xí)模式：芬蘭的教育體系注重以學(xué)生為核心的教學(xué)方式，這種教學(xué)模式是將各種學(xué)科的知識(shí)與技巧融合在一起，以解決現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問(wèn)題。如將環(huán)保教育納入理科、數(shù)學(xué)等科目，使學(xué)生既能探究環(huán)保問(wèn)題，又能運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)與技巧；全面思維與問(wèn)題解決能力的發(fā)展。新加坡的探究式學(xué)習(xí)方法：新加坡的理科教育，注重探究，提倡學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察及批判思考，來(lái)探討科學(xué)現(xiàn)象。這樣既可以提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，又可以培養(yǎng)他們的求知欲和創(chuàng)造力。新加坡理科課程設(shè)計(jì)充分運(yùn)用資訊科技，透過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室及線上資源，為學(xué)生提供大量的教學(xué)資料及互動(dòng)式平臺(tái)。中國(guó)的STEAM教育實(shí)踐：STEAM教育（自然科學(xué)，科學(xué)技術(shù)，工程學(xué)；文科，數(shù)學(xué)）在中國(guó)的地位日益提高。許多區(qū)域透過(guò)整合資源，成立了STEAM教育中心，并推出了許多種類繁多的課程，例如：機(jī)器人編小學(xué)生科學(xué)課堂素材在新時(shí)代背景下的改革與創(chuàng)新程，3D打印，科研試驗(yàn)。通過(guò)這樣的活動(dòng)，既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)科技的興趣，又培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造性思考能力和團(tuán)隊(duì)精神。4.2提取以下幾個(gè)改革成功的關(guān)鍵因素：“以學(xué)生為本”的教育思想：所有成功的課程改革案例都注重從學(xué)生的需要和利益出發(fā)來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性?？鐚W(xué)科的課程設(shè)計(jì)：交叉學(xué)科的教學(xué)方式有助于學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，提升整體素養(yǎng)。在實(shí)踐中，加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和應(yīng)用能力。運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)：資訊科技與人工智能的運(yùn)用，極大地充實(shí)了教學(xué)資源，為學(xué)生提供了更具個(gè)性、互動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力與批判思維：采用研究性、專題教學(xué)等方式，促進(jìn)學(xué)生求知欲望，發(fā)展其創(chuàng)造性與批判性教師專業(yè)成長(zhǎng)：教師是教育變革的執(zhí)行者，他們的專業(yè)成長(zhǎng)關(guān)系到教育改革能否取得成功。成功的學(xué)校都會(huì)不斷地為老師提供培訓(xùn)，幫助他們提高科學(xué)與技術(shù)的運(yùn)用能力。5面臨的挑戰(zhàn)與建議5.1教師專業(yè)發(fā)展的需求科學(xué)教學(xué)教材的改革和創(chuàng)新，離不開(kāi)教師的作用。很多老師在教學(xué)需要方面可能缺少所需的資源和訓(xùn)練。面對(duì)新的挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該關(guān)注并強(qiáng)化教師的專業(yè)化發(fā)展。建議透過(guò)定期的訓(xùn)練與研討活動(dòng)，讓老師了解最新的科技及教育科技[6]。在此過(guò)程中，我們要讓老師們?cè)诮虒W(xué)改革中進(jìn)行實(shí)踐與研究，在實(shí)踐中摸索、交流經(jīng)驗(yàn)，從而提升自己的教學(xué)創(chuàng)造力。5.2學(xué)校資源和政策支持的挑戰(zhàn)在很多地方，由于缺少現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施，信息技術(shù)設(shè)備，以及教學(xué)軟件等，這些設(shè)備都不能適應(yīng)新課程的要求。為此，本文提出了政府及教育主管部門(mén)應(yīng)增加科研經(jīng)費(fèi)的投入，并將科研資源分配與更新作為重點(diǎn)[7]。在此基礎(chǔ)上，建立并落實(shí)扶持政策，通過(guò)項(xiàng)目資助、改善教師待遇、拓寬專業(yè)發(fā)展渠道等方式，促進(jìn)中小學(xué)教師積極參與科技教育的改革和創(chuàng)新。5.3家-校-社會(huì)的協(xié)同合作目前，許多父母還沒(méi)有意識(shí)到科學(xué)教育的重要意義，而社會(huì)上對(duì)科學(xué)教育資源的投入也比較有限。應(yīng)通過(guò)多種途徑，加大科普知識(shí)的普及力度，增強(qiáng)父母、市民對(duì)科普知識(shí)的了解與支持。學(xué)?？杉訌?qiáng)與父母的聯(lián)系，定期交流孩子的學(xué)業(yè)進(jìn)度及科學(xué)教學(xué)的發(fā)展情況，并鼓勵(lì)父母參加[8]。同時(shí)，要積極探討與社會(huì)資源的聯(lián)系，如：企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、民間團(tuán)體等，使學(xué)生有更多的學(xué)習(xí)資源和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)。6結(jié)論未來(lái)，小學(xué)科學(xué)教育的改革和創(chuàng)新仍會(huì)朝著個(gè)性化、交互性、智能化的方向發(fā)展。利用大數(shù)據(jù)、人工智能等手段，可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要與進(jìn)展進(jìn)行更加精確的分析，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育的發(fā)展。加強(qiáng)互動(dòng)與實(shí)踐的學(xué)習(xí)，創(chuàng)造更多的動(dòng)手操作與體驗(yàn)性學(xué)習(xí)的機(jī)遇，讓他們?cè)诨?dòng)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，并在實(shí)踐中學(xué)會(huì)科學(xué)。參考文獻(xiàn)[1]王潔.在新時(shí)代背景下小學(xué)語(yǔ)文教學(xué)的創(chuàng)新和改革[J].課外語(yǔ)文,2020,000(005):98,100.[2]郝淑頎.淺析新時(shí)代背景下小學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].課程教育研究,2018(51):4策略研究[J].科學(xué)大眾.科學(xué)教育研究,2022(004):000.[4]楊海燕