如何利用信息技術(shù)優(yōu)化科學(xué)課堂

文 /李美榮

引 言

小學(xué)科學(xué)課堂常使用的信息技術(shù)手段主要有多媒體、電子白板、平板電腦及軟件、微課、大數(shù)據(jù)、VR技術(shù)、云存儲技術(shù)等。它們?yōu)榭茖W(xué)課提供了大量的資源，使不可能變成可能，為學(xué)生科學(xué)探究活動的成功提供了強(qiáng)有力的支持，是智慧課堂中的重要角色。未來教育就是要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，改進(jìn)教學(xué)方式，滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求。隨著新媒體技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)真正融入廣大小學(xué)科學(xué)教師的日常教學(xué)中。由于科學(xué)課涉及多個領(lǐng)域課程，教師該如何借助信息技術(shù)手段來變革自己的教學(xué)方法，實現(xiàn)由“主導(dǎo)教”到“促進(jìn)學(xué)”，進(jìn)而更好地優(yōu)化科學(xué)課堂，提升教學(xué)效率呢?

一、信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)課堂整合的意義

信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的融合，是小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)改革創(chuàng)新的必然趨勢。信息技術(shù)既可以豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)的內(nèi)容和形式，又可以提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)的趣味性，還有助于激發(fā)小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使小學(xué)生自主學(xué)習(xí)。另外，信息技術(shù)還可以推動學(xué)生學(xué)習(xí)方式及師生關(guān)系的轉(zhuǎn)變。

（一）利用信息技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境

信息技術(shù)能夠為小學(xué)科學(xué)教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)提供有力支持，也可以提升學(xué)生的課堂參與度，為學(xué)生打造和諧、積極的科學(xué)學(xué)習(xí)氛圍。這樣的氛圍可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望。教師通過情境創(chuàng)設(shè)，還可以提高課堂教學(xué)效率。

比如，在教學(xué)“食物的營養(yǎng)成分”一課時，教師可以先提出這樣的問題：你的手真的干凈嗎？問題提出后，學(xué)生會下意識地觀察自己的手。然后，教師可以利用多媒體課件展示一組細(xì)菌的圖片，讓學(xué)生更好地觀察和了解細(xì)菌的相關(guān)知識，幫助學(xué)生初步了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為接下來的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

（二）利用信息技術(shù)有效解決生活中的實際問題

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，通過各種信息技術(shù)，教師可以更加直觀、生動地展示教學(xué)內(nèi)容。借助多媒體的優(yōu)勢，教師可以解決很多教學(xué)中的難題，并幫助學(xué)生充分認(rèn)識事物發(fā)展的基本規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的發(fā)展。小學(xué)科學(xué)課程與自然現(xiàn)象聯(lián)系緊密，但這些現(xiàn)象在一定程度上會受到時間及空間的具體限制，因此，學(xué)生難以在實際生活及學(xué)習(xí)的過程中對其進(jìn)行敏銳的感知。這時，教師就需要通過信息技術(shù)手段打破空間和時間的限制，讓學(xué)生更好地接觸和了解自然現(xiàn)象。

二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)的融合策略

（一）利用電子白板，變被動為主動

電子白板是當(dāng)前教學(xué)中使用頻率比較高的一種教學(xué)輔助工具，具有交互性、集成性、生成性等特點。在教學(xué)中，教師可以將其引入課堂，與其他輔助工具結(jié)合，實時點評作業(yè)，生成即時評價。這樣既能豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，改變師生的交互方式，又能更好地激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)。電子白板的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）電子白板集“黑板”和“多媒體設(shè)備”為一體，具有書寫和展示功能。教師不用借助其他教具，就可以及時呈現(xiàn)師生的課堂互動。

（2）教師可以直接在白板上完成書寫、批注、繪畫、拖拽、平移、旋轉(zhuǎn)等操作，可以節(jié)約以往在黑板和多媒體之間相互切換的時間，更好地構(gòu)建高效課堂。放大鏡這個功能深受科學(xué)教師的喜歡。借助放大鏡功能，學(xué)生可以更細(xì)致地觀察物體的細(xì)微部分。另外，在小組探究活動時，教師可以插入計時器，更好地管理課堂，同時培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

（3）教師在課堂上適時使用投票器或小組評價表，可以生成各種即時評價，將課堂生成即時呈現(xiàn)。教師可以根據(jù)即時的生成來靈活調(diào)整教學(xué)策略，使教學(xué)更有針對性，實現(xiàn)個性化教學(xué)。以“食物的營養(yǎng)”一課為例，食物有七大營養(yǎng)成分，學(xué)生對具體食物營養(yǎng)成分的記憶有一定的困難。基于此，在教學(xué)時，教師可以充分利用電子白板中的課堂活動功能，針對這部分知識設(shè)計各種不同的教學(xué)游戲，讓學(xué)生進(jìn)行個人和小組比賽。通過這種方式，教師可以將教學(xué)重難點進(jìn)行分解，讓學(xué)生在“玩中學(xué)，學(xué)中玩”，使學(xué)習(xí)由被動變主動。

（4）微課錄屏很好地解決了各種視頻格式轉(zhuǎn)換的問題。教師可以將好的教學(xué)視頻直接錄制成mp4格式。另外，科學(xué)課堂的探究實驗較多，教師可以提前將實驗演示的步驟錄制成微課。這樣，教師在課堂上開展實驗就可以更加有序。這些方法都可以更好地提高教師的教學(xué)效率。

（二）利用數(shù)字傳感器，建構(gòu)科學(xué)概念

小學(xué)科學(xué)物理領(lǐng)域中有很多以探究實驗為主的課，需要學(xué)生采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而得出結(jié)論，內(nèi)化科學(xué)概念。因此，數(shù)據(jù)的采集和分析就顯得非常重要。教師如若能借助各類傳感器快速分析，將結(jié)果以數(shù)字化、圖像化的形式呈現(xiàn)，那么就可以打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限性(數(shù)據(jù)難獲取、獲取數(shù)據(jù)誤差大、探究花費時間長等問題)，使科學(xué)探究達(dá)到事半功倍的效果[1]。

例如，在教學(xué)“吸熱和散熱”時，由于實驗效果差，教師只是給學(xué)生觀看視頻，讓學(xué)生被動記憶科學(xué)知識，教學(xué)效果不盡如人意。而教師借用傳感器測量，不僅能快速獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，還可以做更多不同顏色材料之間的對比實驗。實驗效果明顯，學(xué)生自然可以主動建構(gòu)概念。而在“不同的聲音”一課的撥彈橡皮筋實驗中，學(xué)生幾乎不能準(zhǔn)確判斷，很難得出結(jié)論。這導(dǎo)致學(xué)生在考試中不會做“敲擊不同水位水杯判斷聲音高低”這類的題目。也就是說，學(xué)生并未真正掌握聲音與振動關(guān)系的核心概念，無法遷移應(yīng)用。而教師借助“振動頻率傳感器”采集數(shù)據(jù)和圖像，能直觀地幫助學(xué)生識別物體發(fā)聲的振動頻率，使學(xué)生通過圖片上的曲線變化得出結(jié)論，從而內(nèi)化概念。

（三）利用網(wǎng)絡(luò)資源，豐富課程資源

互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入日常生活的各個方面，科學(xué)教師需充分挖掘能促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)資源，并將其與課本的教學(xué)資源進(jìn)行整合，建設(shè)一個具有特色的科學(xué)共享資源庫。教師通過資源庫引入多元化的教學(xué)內(nèi)容，可以提升課堂教學(xué)的生動性，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高其自主學(xué)習(xí)能力。

例如，蘇教版科學(xué)四年級（下冊）“養(yǎng)蠶”這一單元要求學(xué)生從蠶卵開始親歷蠶一生的變化過程。學(xué)生完成這一實踐活動是有一定難度的。由于課堂教學(xué)時間有限，筆者嘗試借助互聯(lián)網(wǎng)搭建的資源平臺，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)收集資料，獲得對蠶的初步認(rèn)識，為課堂教學(xué)進(jìn)行鋪墊。接著，筆者向?qū)W生下發(fā)養(yǎng)蠶領(lǐng)養(yǎng)證，在征得家長同意后，讓學(xué)生將蠶帶回家。家長可以陪同孩子進(jìn)行自主觀察，并制成視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺。這一過程可以為學(xué)生創(chuàng)造展示的機(jī)會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。而教師則可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度推送相關(guān)的資料，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正掌握養(yǎng)蠶技能。養(yǎng)蠶單元結(jié)束后，筆者還鼓勵學(xué)生將此次養(yǎng)蠶活動寫成實踐報告，讓學(xué)生有思、有想、有收獲。

（四）利用3D技術(shù)，實現(xiàn)立體化教學(xué)

3D技術(shù)作為一種新興技術(shù)，涵蓋范圍廣，可以構(gòu)建可視、可觸、可交互的學(xué)習(xí)環(huán)境。小學(xué)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的四大領(lǐng)域中，特別是地球與宇宙領(lǐng)域和生命科學(xué)領(lǐng)域有一些教學(xué)內(nèi)容，教師無法創(chuàng)設(shè)真實的情境，也很難提供實驗材料讓學(xué)生探究。基于此，教師可以充分利用3D技術(shù)促進(jìn)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)。

根據(jù)文獻(xiàn)資料可知，全息技術(shù)的情境式教學(xué)不但可以幫助學(xué)生通過參與式學(xué)習(xí)建構(gòu)概念，而且能促使他們深入學(xué)習(xí)生活技能，為解決實際問題提供支撐。教師運用全息技術(shù)可以將長期的觀察探究活動模型化。這不僅能很好地解決傳統(tǒng)教學(xué)中因資源限制而無法完成觀察任務(wù)的問題，還能有效支撐科學(xué)觀念的建構(gòu)。例如，“植物一生”這一單元要求學(xué)生從播種開始，觀察西紅柿或黃瓜的生長過程并記錄下來。由于我校處于城區(qū)，大部分學(xué)生很難完成這個長期的觀察任務(wù)，這不利于學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念。教師如果能夠借助全息技術(shù)，將長期的種植觀察活動以虛擬種植活動的形式呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生在課堂上體驗活動的全過程，建立與生活中實際種植活動的聯(lián)系，那么就有利于學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。此外，全息技術(shù)還能為教師提供可供評價的數(shù)據(jù)和資料，對教學(xué)效果進(jìn)行監(jiān)測，呈現(xiàn)相對完整的教學(xué)過程。

（五）利用VR技術(shù)，豐富課堂教學(xué)形式

VR技術(shù)又被稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)。要想將其引入小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，首先學(xué)校要具備專門的設(shè)備，這樣才能夠為小學(xué)科學(xué)與VR技術(shù)的融合提供前提條件。此外，學(xué)校還應(yīng)為學(xué)生提供非現(xiàn)實虛擬場景，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)體驗。這樣一來，原本枯燥的教學(xué)內(nèi)容就會變得更加生動、有趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也會被調(diào)動起來。部分教師認(rèn)為VR技術(shù)與小學(xué)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，就是課前先通過編程確定好框架，讓學(xué)生在課堂上如同看3D電影一樣，直觀地學(xué)習(xí)科學(xué)知識。但實際上，這種想法是片面的。這樣雖然可以增加學(xué)習(xí)樂趣，但是容易將課堂與外界隔絕開來。

1.桌面式VR教學(xué)

小學(xué)科學(xué)教師可以利用桌面VR技術(shù)及VR設(shè)備直觀展示教學(xué)內(nèi)容，如Z Space。學(xué)生戴上跟蹤眼鏡，手持激光筆，就可以進(jìn)行動物解剖、機(jī)械拆裝等現(xiàn)實演示。這種方式非常逼真，能夠強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。在VR技術(shù)的支持下，不管是先進(jìn)的火箭飛船，還是抽象的機(jī)器模型，都能夠通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)出來。學(xué)生看到的影像跟實物一樣，不僅可以看到其中的結(jié)構(gòu)，還能夠親手觸摸各種精細(xì)的部件。這種直觀、生動的教學(xué)方式，可以幫助學(xué)生更直觀地理解復(fù)雜的原理。

2.沉浸式VR教學(xué)

沉浸式教學(xué)更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)觀感和體驗。利用VR技術(shù)開展沉浸式教學(xué)，就是讓學(xué)生佩戴VR頭盔，用手控制手柄，在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)科學(xué)知識，進(jìn)行相關(guān)實驗和實踐操作。置身于這種真實的情境中，學(xué)生的體驗更加深刻。通過親自操作，學(xué)生對知識的記憶和理解也更快速、更容易。

3.體感式VR教學(xué)

體感式VR教學(xué)指的是在課堂上利用VR設(shè)備和多種可穿戴的體感設(shè)備，如座椅式、舷艙式等體感式VR設(shè)備，可應(yīng)用于地質(zhì)地貌、宇宙星際等內(nèi)容的教學(xué)。作為一種全新的技術(shù)手段，它可以把地球構(gòu)造、宇宙星際等遙不可及的各種情景模擬出來，展現(xiàn)在學(xué)生面前。

（六）利用App，給課堂增添色彩

信息技術(shù)支持下，各種各樣的教學(xué)類App被應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中。教師利用這些App，可以提升教學(xué)的趣味性、生動性，為傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)注入更多活力和色彩。這些教學(xué)類App可以使小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的興趣更加濃厚，教師的教學(xué)效果更加顯著。

例如，在“植物單元”的教學(xué)中，為了更好地幫助學(xué)生認(rèn)識各種植物，讓學(xué)生對植物的生長習(xí)性、特點進(jìn)行了解，教師就可以引入App。教師可以用手機(jī)登錄App，并對植物進(jìn)行拍照，這樣就可以識別出植物的種類，看到植物的詳細(xì)介紹。這種方式也能夠使學(xué)生更加便捷快速地了解植物，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，使小學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中獲得更多樂趣。

又如，在“尋訪小動物”一課中，當(dāng)教師帶學(xué)生出去尋訪時，學(xué)生會用他們的方式記錄尋訪到的小動物。由于學(xué)生還不太認(rèn)識某些小動物，所以他們畫得很抽象。這時，教師就可以把幾種比較難辨認(rèn)的小動物用手機(jī)拍下來，在學(xué)生互相介紹時再把這幾種動物的照片通過手機(jī)投影出來，以便他們更清楚、直觀地認(rèn)識這些動物。這樣的方式大大提高了學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量，也推進(jìn)了小學(xué)科學(xué)教學(xué)的信息化、現(xiàn)代化。

結(jié) 語

利用信息技術(shù)手段，教師可以豐富科學(xué)教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容。教師要熟練掌握各種信息技術(shù)手段，借助信息技術(shù)激發(fā)學(xué)生的探究興趣。作為一線科學(xué)教師，我們應(yīng)從細(xì)微處做起，讓信息技術(shù)更好地助力科學(xué)課堂，有效地構(gòu)建智慧課堂，最終提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。