信息技術(shù)支持下的小學(xué)科學(xué)“支架優(yōu)學(xué)”路徑探索

姚偉國(guó)

【摘 ? 要】從科學(xué)假設(shè)到科學(xué)解釋需要證據(jù)的支持，信息技術(shù)支持下的小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)支架，可以有效提升科學(xué)實(shí)證的效率和效果。在科學(xué)探究的不同發(fā)展階段，教師可以設(shè)計(jì)“以技優(yōu)法”“以技優(yōu)思”“以技優(yōu)力”等學(xué)習(xí)支架，支持學(xué)生科學(xué)實(shí)證的過程，引領(lǐng)學(xué)生向著有意義的科學(xué)探究方向前進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);小學(xué)科學(xué);支架優(yōu)學(xué);路徑研究

從科學(xué)假設(shè)到科學(xué)解釋需要證據(jù)的支持，而信息技術(shù)與科學(xué)實(shí)證過程相結(jié)合，可以有效提升科學(xué)實(shí)證的效率和效果。信息技術(shù)支持下的小學(xué)科學(xué)“支架優(yōu)學(xué)”，是指在科學(xué)實(shí)證的過程中充分運(yùn)用以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)支架，在由信息技術(shù)提供的圖文聲像并茂的多媒體對(duì)感官的綜合刺激下，在超文本、超鏈接方式組織管理學(xué)科知識(shí)和各種教學(xué)信息的支持下，使課堂教學(xué)中的教師、學(xué)生、教材、媒體四要素的關(guān)系發(fā)生一定的變革，使學(xué)生在觀察取證、信息處理、證據(jù)呈現(xiàn)、科學(xué)論證等過程中獲得有意義的技術(shù)支持，循序漸進(jìn)地發(fā)展科學(xué)實(shí)踐能力，從而促進(jìn)學(xué)生自主探究活動(dòng)的深入開展。

在科學(xué)探究獲取證據(jù)、呈現(xiàn)證據(jù)、分析證據(jù)等發(fā)展階段，教師要在信息技術(shù)支持下構(gòu)建“以技優(yōu)法”“以技優(yōu)思”“以技優(yōu)力”等學(xué)習(xí)支架來(lái)支持學(xué)生的科學(xué)實(shí)證過程，引領(lǐng)學(xué)生向著有意義的探究方向前進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)實(shí)證能力的發(fā)展。

一、“以技優(yōu)法”支架，培養(yǎng)獲取證據(jù)能力

證據(jù)的獲得需要一定的方法做支撐?！耙约純?yōu)法”支架，是指利用微課、網(wǎng)頁(yè)、數(shù)據(jù)處理軟件等技術(shù)為學(xué)生提供獲取證據(jù)的方法和策略，提高科學(xué)探究的效率。

（一）以微課視頻優(yōu)化方法指導(dǎo)

微課以其容量小、時(shí)間短、針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已視為小學(xué)科學(xué)教學(xué)資源中的“快餐”，但并非所有的教學(xué)內(nèi)容都適合制作微課。教師應(yīng)從學(xué)生的年齡特征、認(rèn)知前概念出發(fā)，以“自主、合作、探究”為基礎(chǔ)，充分考慮學(xué)生的可接受性，選擇那些實(shí)際觀察不便、實(shí)驗(yàn)講解煩瑣、實(shí)驗(yàn)操作危險(xiǎn)、信息資源海量的課程內(nèi)容制作成微課，以便學(xué)生有效地進(jìn)行自主探究活動(dòng)。例如，教師一般采用“講授+示范”方式指導(dǎo)學(xué)生使用器材。由于器材較小，教師的實(shí)際演示不方便全班觀察，很多學(xué)生不能適時(shí)掌握器材的使用方法，從而影響了自主探究活動(dòng)的質(zhì)量。因此，在開展有難度的實(shí)驗(yàn)操作前，應(yīng)讓學(xué)生自主選擇存疑、模糊、有爭(zhēng)議的操作問題，利用反復(fù)播放、細(xì)節(jié)放大、慢放定格等技術(shù)優(yōu)勢(shì)優(yōu)化方法指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)技能，提升科學(xué)探究的效率。

（二）以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供任務(wù)引導(dǎo)

任務(wù)引導(dǎo)是指把復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)加以分解，使學(xué)習(xí)者能沿著“支架”逐步攀升，從而完成對(duì)概念意義的建構(gòu)。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有信息傳輸便捷、圖形圖像直觀、網(wǎng)絡(luò)資源豐富等優(yōu)勢(shì)，是構(gòu)建任務(wù)引導(dǎo)的優(yōu)良“支架”。利用網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，可以搭建大空間的任務(wù)支架，放手讓學(xué)生自主探究。如六年級(jí)科學(xué)上冊(cè)《相貌各異的我們》一課中，教師提出一組有結(jié)構(gòu)的探究問題：“兩種不同的相貌特征組合在一起，可以產(chǎn)生多少種不同的相貌？如果是三種呢？更多種相貌的組合排列結(jié)果有幾種？”以問題為主線構(gòu)建支持學(xué)生自主探究的支架。為使不同組合呈現(xiàn)不同相貌，在具體操作時(shí)，請(qǐng)學(xué)生將相關(guān)的相貌特征按頁(yè)面要求輸入電腦，并根據(jù)組合方式生成相關(guān)圖像，讓學(xué)生直觀地了解每增加一種相貌特征，分類結(jié)果就多1倍，如果不斷地增加相貌特征，分類就變得極為豐富。經(jīng)歷這樣的過程，目的是讓學(xué)生真實(shí)地感受相貌的多樣性，這樣的設(shè)計(jì)讓學(xué)生有更充分的時(shí)間和空間去體驗(yàn)和理解科學(xué)概念。

（三）以平板電腦簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)收集

在小學(xué)科學(xué)課程中有不少需要收集及處理數(shù)據(jù)的探究活動(dòng)，如抵抗彎曲能力、小車的運(yùn)動(dòng)速度等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和校園智慧教室的普及，利用平板電腦等設(shè)備對(duì)探究信息進(jìn)行快速傳遞、智能處理、反饋結(jié)果成為可能。學(xué)生能將實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳，省去了口頭匯報(bào)和板書的時(shí)間，為思考留足時(shí)間和空間，同時(shí)利用一些學(xué)習(xí)軟件將上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、整理、計(jì)算，以便學(xué)生進(jìn)行分析、推斷，在簡(jiǎn)化環(huán)節(jié)中推進(jìn)探究的深入，建構(gòu)科學(xué)概念。

二、“以技優(yōu)思”支架，提升呈現(xiàn)證據(jù)能力

探究活動(dòng)要將獲得的信息條理化地公開呈現(xiàn)，就離不開思維的深度參與?！耙约純?yōu)思”支架是指圍繞核心問題，借助視頻直播、圖示過程等學(xué)習(xí)支架將證據(jù)結(jié)構(gòu)化，幫助學(xué)生用理性思維整理感性材料。

（一）視頻直播：讓證據(jù)呈現(xiàn)更可靠

“尋找證據(jù)解釋假設(shè)”是科學(xué)探究的主要特征，證據(jù)的可靠性會(huì)直接影響研究結(jié)果的科學(xué)性。視頻直播是指通過立體拍攝、實(shí)物投屏等技術(shù)手段展現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，找到問題所在，為有爭(zhēng)議的實(shí)驗(yàn)提供可靠有力的證據(jù)。如學(xué)生在《電路出故障了》一課中開展的小組連接電路活動(dòng)，通常會(huì)出現(xiàn)燈泡不亮的狀況，但又找不到故障原因，而最好的解決方式就是讓問題重現(xiàn)。于是，教師利用網(wǎng)絡(luò)視頻直播功能，實(shí)時(shí)展現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，學(xué)生可以很快找到問題所在。

（二）圖示過程：讓隱形思維可視化

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后匯報(bào)實(shí)驗(yàn)的過程和方法是抽象思維發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。但小學(xué)生很難通過表達(dá)來(lái)呈現(xiàn)證據(jù)，這就需要教師利用圖畫展示思維過程，讓隱性思維可視化，使證據(jù)呈現(xiàn)直觀化。比如《電磁鐵》一課需要厘清造成電磁鐵南北極的因素，教師請(qǐng)學(xué)生借助一體機(jī)畫出思維過程，并進(jìn)行展示。學(xué)生對(duì)這個(gè)問題的探究主要集中在兩個(gè)方面：一是電磁鐵南北極是否與電池正負(fù)極的接法有關(guān)，二是電磁鐵南北極是否與線圈的纏繞方向有關(guān)。在匯報(bào)探究實(shí)驗(yàn)一時(shí)，教師畫出一個(gè)通電的電磁鐵電路圖，再利用復(fù)制功能克隆圖片，使兩張圖中電池的正極分別朝左、朝右，清晰呈現(xiàn)了電磁鐵電路電流方向相反，但其他條件保持不變的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);在匯報(bào)探究實(shí)驗(yàn)二時(shí)，教師依舊將學(xué)生的想法畫下來(lái)：兩個(gè)電路的電池接法相同，但一個(gè)電路線圈順時(shí)針纏繞，另一個(gè)則逆時(shí)針纏繞，清晰展現(xiàn)學(xué)生的思維過程。最后，教師同屏對(duì)比展示兩份實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖，并引導(dǎo)學(xué)生匯報(bào)兩種猜測(cè)是否得到證實(shí)，呈現(xiàn)支持自己猜測(cè)的證據(jù)，從而將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有機(jī)統(tǒng)一，使隱性的設(shè)計(jì)思維變得可視化。

（三）分類梳理：讓信息整理?xiàng)l理化

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生需要花費(fèi)一定的時(shí)間將實(shí)驗(yàn)中收集的信息進(jìn)行記錄、整理，再全班匯報(bào)進(jìn)行匯總。如六年級(jí)上冊(cè)《多種多樣的植物》一課，要求學(xué)生對(duì)常見的植物進(jìn)行分類，如何呈現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的信息是一個(gè)難點(diǎn)。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，為了圖方便，教師一般會(huì)選擇個(gè)別學(xué)生進(jìn)行黑板演示或口頭匯報(bào)，然后討論分類的合理性。這樣的信息整理不僅耗時(shí)、不全面，而且條理不清。于是，教師利用某軟件的授課助手功能拍照上傳，直接將每個(gè)小組獲取的零散信息完整、自動(dòng)匯總至班級(jí)數(shù)據(jù)表中，形成“全班信息”。為了給探究科學(xué)原理提供類別清晰的素材，學(xué)生可以利用信息技術(shù)手段，再按照教學(xué)要求對(duì)全班信息進(jìn)行歸類，找出分類一致的信息，對(duì)不一致的信息進(jìn)行分析、質(zhì)疑、討論。這樣分類梳理，有助于學(xué)生條理化地整理信息，以便從中找到有價(jià)值的研討點(diǎn)，為深入研討做好準(zhǔn)備。

三、 “以技優(yōu)力”支架，發(fā)展分析證據(jù)能力

科學(xué)論證需要對(duì)獲得的證據(jù)進(jìn)行科學(xué)解釋?！耙约純?yōu)力”就是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、圖像表達(dá)等手段，使證據(jù)分析直觀化、具體化、形象化，幫助處于抽象思維發(fā)展階段的學(xué)生掌握各種表達(dá)方法，更易接受得出的結(jié)論。

（一）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化：讓信息處理直觀化

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是探究活動(dòng)常見的一種證據(jù)，利用數(shù)據(jù)開展論證也是科學(xué)課常用的一種形式。傳統(tǒng)的課堂往往存在反饋效率低、數(shù)據(jù)分析難等問題。如果教師借助某課堂軟件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)板塊，就可以及時(shí)反饋學(xué)生收集的數(shù)據(jù)，并將學(xué)生收集到的大數(shù)據(jù)用表格、線形圖、柱狀圖等直觀方式呈現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識(shí)、尊重證據(jù)的科學(xué)態(tài)度，真正做到“用數(shù)據(jù)說話”。例如，在教學(xué)六年級(jí)上冊(cè)《斜面》時(shí)，學(xué)生將收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入平板電腦并上傳，電腦端馬上呈現(xiàn)學(xué)生輸入的數(shù)據(jù)，電腦終端可以立刻將這些數(shù)據(jù)整合成“大數(shù)據(jù)”，并可以任意轉(zhuǎn)化為折線圖、柱狀圖等。這種直觀呈現(xiàn)信息處理的方式，能將學(xué)生的探究視野從小組擴(kuò)大到全班，通過對(duì)大數(shù)據(jù)的觀察、分析、推理、論證，提高了把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)的能力。

（二）圖像表達(dá)：讓研討內(nèi)容具體化

利用平板電腦的圖像表達(dá)功能，可以讓科學(xué)研討內(nèi)容具體化，提升探究交流的效益。例如，六年級(jí)上冊(cè)《種類繁多的動(dòng)物》一課需要引導(dǎo)學(xué)生用分類法研究動(dòng)物。分類的目的是為了便于觀察和了解動(dòng)物的主要特征，歸納并建立相對(duì)系統(tǒng)的分類認(rèn)識(shí)。首先，教師在平板電腦中提供了鴿子、麻雀、山羊、老虎、蝴蝶等12種動(dòng)物的特寫照片。接著，學(xué)生通過平板電腦圖片放大功能仔細(xì)觀察、充分感知這些動(dòng)物的重要特征。然后，學(xué)生利用平板電腦圖片拖動(dòng)功能將12種動(dòng)物拖放到不同的類別方框里，并向組員闡述分類理由。最后，各小組利用截屏功能將分類結(jié)果傳至教師終端電腦，為全班同學(xué)集中研討提供了具體的內(nèi)容。圖像表達(dá)，促進(jìn)了交流探討的優(yōu)化。

（三）仿真實(shí)驗(yàn)：讓科學(xué)論證形象化

仿真實(shí)驗(yàn)是利用Flash技術(shù)開發(fā)的最富真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)。它可直接在電腦上進(jìn)行在線模擬操作，把知識(shí)模糊處形象化，使科學(xué)論證更清晰?！陡軛U類工具的研究》一課安排了用杠桿尺尋找平衡規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過記錄、整理、分析所記錄的平衡數(shù)據(jù)，尋找平衡的規(guī)律。由于小學(xué)生的抽象思維能力較弱，若缺少了思維對(duì)接的支架，他們很難將實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)與實(shí)際平衡狀態(tài)對(duì)應(yīng)起來(lái)，以至于找不到平衡的規(guī)律。而仿真實(shí)驗(yàn)就是有效解決這一難題的輔助手段。教師可以指導(dǎo)學(xué)生在電腦上復(fù)制出多個(gè)杠桿尺，在線模擬杠桿尺真實(shí)的平衡狀態(tài)，真實(shí)再現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)、更形象、更方便地提供在線實(shí)驗(yàn)操作，還能講解有關(guān)實(shí)驗(yàn)的方法和注意事項(xiàng)，比簡(jiǎn)單的平面圖片、單一的數(shù)字更適合學(xué)生的認(rèn)知探究。

綜上所述，在科學(xué)實(shí)證過程中，應(yīng)以信息技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建并支持科學(xué)探究過程的方法支架、過程支架和研討支架，發(fā)揮信息技術(shù)在科學(xué)學(xué)習(xí)中的價(jià)值，在學(xué)生科學(xué)探究過程中“精準(zhǔn)介入”，引領(lǐng)學(xué)生向著有意義的探究方向前進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念和科學(xué)思維的協(xié)調(diào)發(fā)展。

（浙江省海寧市硤石小學(xué) ? 314400）