在科學(xué)課中應(yīng)用仿真交互式教學(xué)模式研究

◇張 坤

【作者單位：宿遷市宿豫區(qū)豫新小學(xué)江蘇】

小學(xué)科學(xué)是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的入門(mén)課程。近年來(lái)，隨著素質(zhì)教育的不斷深入，各界對(duì)科學(xué)教育的重視程度越來(lái)越高。而科學(xué)課程中最為關(guān)鍵的部分就是實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能在探索的過(guò)程中更好地學(xué)習(xí)和掌握有關(guān)知識(shí)。因此，實(shí)驗(yàn)的正確教學(xué)至關(guān)重要。然而，現(xiàn)階段對(duì)于小學(xué)科學(xué)的研究主要集中在學(xué)科研究上，關(guān)于課件的研究較少，這不利于教師在實(shí)際教學(xué)中的運(yùn)用。本文嘗試研究了仿真交互式課件，希望通過(guò)這種課件能夠有效地提升課堂效率，減少教師在教學(xué)過(guò)程中的困難。為了提高仿真交互式教學(xué)課件的實(shí)效性，本文針對(duì)小學(xué)教科版《種子發(fā)芽試驗(yàn)》進(jìn)行了仿真交互式課件的設(shè)計(jì)。

一、提出與種子發(fā)芽相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題

由于三年級(jí)有與種子發(fā)芽的相關(guān)課程，因此在對(duì)其進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)提前具備了一定的感性認(rèn)知，但學(xué)生對(duì)其的認(rèn)識(shí)尚缺乏系統(tǒng)性，沒(méi)有形成理性認(rèn)識(shí)。在《種子發(fā)芽試驗(yàn)》中，教科書(shū)可以大致分為三個(gè)部分：提出發(fā)芽的問(wèn)題；進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)；總結(jié)發(fā)芽的規(guī)律。然而，由于該實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)、影響因素較多，如果讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，不僅有一定的實(shí)驗(yàn)難度，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能及時(shí)呈現(xiàn)。如果僅憑學(xué)生在課后進(jìn)行自主的探索，可能由于學(xué)生興趣不高而導(dǎo)致該實(shí)驗(yàn)結(jié)果形式化，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。因此，在有限的時(shí)間內(nèi)能夠?qū)⒄麄€(gè)過(guò)程展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生不但能夠掌握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，還能夠提高學(xué)生的興趣，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

二、體驗(yàn)式教學(xué)的重要意義

科學(xué)精神以探索精神、求知精神為主。小學(xué)科學(xué)作為小學(xué)生的啟蒙課程，更應(yīng)該緊緊把握這一原則，確保學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分踐行實(shí)驗(yàn)，提升主動(dòng)探索的求知欲。如果學(xué)生只是通過(guò)對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記憶，學(xué)生對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情會(huì)極大地下降，這也與學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)理念相悖。采取體驗(yàn)式教學(xué)，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)之中，了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，明確控制要點(diǎn)至關(guān)重要。但是，限于教學(xué)條件以及實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，部分實(shí)驗(yàn)在課堂上不具備展示的條件。在這種情況下，使用虛擬式仿真教學(xué)就變得至關(guān)重要。這種教學(xué)方式可以使學(xué)生在條件不具備的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程的跟蹤、虛擬式參與。這樣不僅能夠讓學(xué)生了解到實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)發(fā)展過(guò)程，還能夠激發(fā)學(xué)生的探究興趣。尤其是一些具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，使用虛擬仿真課件更符合小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)情況。虛擬式仿真課件能夠通過(guò)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，打破時(shí)間與空間的局限，真正地為學(xué)生提供高效率的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、《種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》仿真交互課件的設(shè)計(jì)與分析

在課本中，主要包括了四項(xiàng)討論內(nèi)容：影響種子發(fā)芽率的主要因素；根據(jù)這些因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；明確觀察的重點(diǎn)；課后的種植作業(yè)。這些內(nèi)容看似貫穿了整個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是所講解的內(nèi)容全部為理論性質(zhì)，學(xué)生能記住，但是難以深入地掌握。

仿真交互式課件的應(yīng)用主要集中在前三項(xiàng)上。需要合理引導(dǎo)學(xué)生提出哪些問(wèn)題可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在學(xué)生提出后，教師在課件上進(jìn)行列舉。這種方式可以激發(fā)學(xué)生的思考：如果該因素真的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在影響，那么該如何證明該結(jié)果呢？該過(guò)程既是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程，也是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵部分。在該部分，教師應(yīng)該正確地引導(dǎo)學(xué)生建立控制變量的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。此時(shí)，教師利用交互式課件，通過(guò)類(lèi)似于游戲的方式進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。首先展示給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作重點(diǎn)有所了解；然后根據(jù)學(xué)生給出的不同條件，實(shí)驗(yàn)顯示出不同的結(jié)果，這些結(jié)果可以驗(yàn)證學(xué)生最早的猜想。這樣，激發(fā)了學(xué)生對(duì)于種子發(fā)芽的影響因素的興趣，也促使學(xué)生在課后的種植作業(yè)中積極主動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。

四、仿真交互式課件的作用分析

（一）提高課堂教學(xué)效率

小學(xué)生注意力集中時(shí)間有限，一般只能夠維持在15分鐘左右。如果純知識(shí)理論類(lèi)的學(xué)習(xí)，這一時(shí)間還會(huì)縮短，超過(guò)這一時(shí)間，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率會(huì)大大下降。交互式虛擬教學(xué)方式能夠讓學(xué)生參與到虛擬的實(shí)驗(yàn)之中，寓教于樂(lè)，延長(zhǎng)了學(xué)生注意力的時(shí)間，學(xué)習(xí)知識(shí)的效率也會(huì)得到有效的提高。此外，讓學(xué)生參與到虛擬實(shí)驗(yàn)之中，學(xué)生在動(dòng)手動(dòng)腦的過(guò)程中對(duì)種子發(fā)芽的影響因素有了充分的認(rèn)識(shí)，對(duì)如何進(jìn)行控制變量的實(shí)驗(yàn)方法也有了全新的理解。

（二）提高學(xué)生的探索能力

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前，在老師的引導(dǎo)下提出了可能存在的影響因素，并與老師一起進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)條件的限制，最終得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這一過(guò)程中，學(xué)生一直是課堂的主體，而教師只是對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，因此，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行探索并完成的。這不僅使學(xué)生了解了種子發(fā)芽的影響因素，也使學(xué)生掌握了分析實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。當(dāng)學(xué)生面對(duì)此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，就能夠采用正確的探索方法。

（三）有利于學(xué)生課后種植作業(yè)的認(rèn)真完成

由于學(xué)生在虛擬交互實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了參與式的教學(xué)，學(xué)生對(duì)此充滿(mǎn)了興趣，因此其進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的欲望強(qiáng)烈。這種欲望既是探索式教學(xué)的精神內(nèi)核所在，也是學(xué)生實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育、完善學(xué)生學(xué)習(xí)品性的關(guān)鍵內(nèi)容。基于這種探索欲望，學(xué)生對(duì)于課后的種植作業(yè)的實(shí)施，態(tài)度較為認(rèn)真、端正，能夠堅(jiān)持完成該任務(wù)，使學(xué)生掌握了更多的知識(shí)與能力。