信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)整合的研究

□ 河南省信陽(yáng)市息縣第一小學(xué) 王俊卿

?

信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)整合的研究

□ 河南省信陽(yáng)市息縣第一小學(xué) 王俊卿

小學(xué)科學(xué)中部分探究活動(dòng)受到時(shí)空等條件限制，不利于學(xué)生直接觀察和研究，講授起來(lái)比較困難。而信息技術(shù)可以模擬事物原型，模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境以及動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，讓學(xué)生有親臨其境的感覺，特別是利用信息技術(shù)中的動(dòng)畫來(lái)模擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有了感性、真實(shí)的反映，從而提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)效果，讓學(xué)生有效獲取知識(shí)和能力，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

一、利用信息技術(shù)模擬解除時(shí)空限制

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)受時(shí)空條件的限制，無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)完成，如四季交替、蟬的蛻變、地理氣候分布、動(dòng)植物全球分布等，只能采用模擬的手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生理解概念，獲取知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。青蛙的生長(zhǎng)周期、四季變化、蟬的蛻變等實(shí)驗(yàn)，我們可以利用以時(shí)間為軸線進(jìn)行動(dòng)畫制作編輯，再現(xiàn)自然變化規(guī)律，地理氣候分布及動(dòng)植物全球分布等，則以地理位置為面進(jìn)行水文地理植被環(huán)境模擬，然后再以時(shí)間為線進(jìn)行展示。

再如，講解宇宙的運(yùn)動(dòng)四，地球日月三者運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，關(guān)系到地球公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)、太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題；另外還有很多有趣的現(xiàn)象，晝夜交替、四季、月相變化等，這些知識(shí)雖有一定的聯(lián)系，但又有不同，因此不能以地球繞日公轉(zhuǎn)、日全食成因等來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，因?yàn)槿狈ο到y(tǒng)性，學(xué)生無(wú)法系統(tǒng)了解和掌握宇宙知識(shí)。若采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，即在一個(gè)暗房里用發(fā)亮的球體代替太陽(yáng)，用其他球體代替不同的行星，對(duì)其進(jìn)行模擬，卻仿真度不夠、進(jìn)度難以控制、變化因子太多。而利用信息技術(shù)，可以使實(shí)驗(yàn)過(guò)程有效地簡(jiǎn)化，可以直觀、形象地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。我們借助3D建模，完成太陽(yáng)系的行星分布與運(yùn)動(dòng)控制。然后利用收集的宇宙視頻，再通過(guò)教師演示與講解，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，就能夠感知星球之間的關(guān)系，了解各種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和過(guò)程，從而揭示宇宙運(yùn)動(dòng)的奧秘，實(shí)現(xiàn)利用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)，打造科學(xué)高效課堂。

二、利用信息技術(shù)模擬巧設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，由于受實(shí)驗(yàn)精度和環(huán)境的要求，需要模擬一定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)科學(xué)、有效開展。例如，光的反射實(shí)驗(yàn)，需要光的條件比較復(fù)雜，沒(méi)有光和影那樣簡(jiǎn)單的要求，這就需要我們提升實(shí)驗(yàn)的精度，從而讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。借助信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們利用動(dòng)畫設(shè)計(jì)設(shè)置光源、發(fā)射光線方向、反射板、反射光線方向、光源與反射板距離等，然后把數(shù)據(jù)測(cè)量讓計(jì)算機(jī)來(lái)做，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析和描述，得出精確、科學(xué)的數(shù)據(jù)。

再如，在學(xué)習(xí)光與熱的關(guān)系、光的速度內(nèi)容時(shí)，我們一般對(duì)學(xué)生只做簡(jiǎn)單的要求，讓學(xué)生說(shuō)一說(shuō)太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能電池等生活中常見的與太陽(yáng)光能有關(guān)的現(xiàn)象，并利用簡(jiǎn)單的材料設(shè)計(jì)與制作太陽(yáng)能熱水器和電池等，但與生活中這些成品有很多差距。如果讓學(xué)生更加感性地感知、更加深入地理解整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成邏輯思維，特別是前沿的科學(xué)知識(shí)，是非常有益的。但是對(duì)于小學(xué)生傳授類似“合理的假設(shè)、科學(xué)的邏輯推理”這樣思維，他們很難接受和消化。因此，可以把這種合理的假設(shè)用信息技術(shù)模擬理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境，“光轉(zhuǎn)化為熱”的過(guò)程能量是完全轉(zhuǎn)化的，通過(guò)測(cè)量煮沸一定量的水需要多少光能的轉(zhuǎn)化；“運(yùn)動(dòng)與力的摩擦的關(guān)系”，利用設(shè)置無(wú)摩擦力的理想場(chǎng)地來(lái)展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的慣性原理；也可以利用多媒體技術(shù)放慢光傳播的速度，讓學(xué)生得知光的傳播需要時(shí)間，從而理解光線從太陽(yáng)到地球需要的時(shí)間，還有地球和太陽(yáng)之間的距離，同時(shí)能夠解釋肉眼觀察到的星星都是宇宙存在的過(guò)去狀態(tài)，是因?yàn)楣饩€到達(dá)我們眼睛經(jīng)歷了很長(zhǎng)傳播時(shí)間。

三、利用信息技術(shù)模擬解決抽象問(wèn)題

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是重要的教學(xué)手段，能夠幫助學(xué)生掌握科學(xué)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。但是對(duì)于部分實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和直觀性難以得到體現(xiàn)。因此，我們可以把信息技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，輔助實(shí)驗(yàn)，解決抽象問(wèn)題，從而豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。比如，在講空氣的性質(zhì)時(shí)，可以利用動(dòng)畫的形式模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察動(dòng)畫中注射器里的5個(gè)分子壓縮前在自由活動(dòng)，然后隨著壓縮，這5個(gè)空氣分子之間的距離就變小，直到它們擠在一起。這樣的一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫，學(xué)生看得很清楚，并明白其中的道理。即空氣的數(shù)量沒(méi)有變化，空氣分子之間的距離變小了。

再如，有些小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定安全隱患。為此，我們可以利用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中學(xué)到基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能。在制作氧氣的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，如果操作不當(dāng)會(huì)使試管爆炸，這些實(shí)驗(yàn)如果只是教師的演示，學(xué)生很難掌握，再加上學(xué)生怕失誤而不敢大膽實(shí)驗(yàn)，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的低效。這時(shí)，我們可以利用信息技術(shù)把音頻、視頻和動(dòng)畫整合起來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生操作，接下來(lái)再進(jìn)行實(shí)際操作，從而提升實(shí)驗(yàn)的效果。

四、利用信息技術(shù)模擬展示虛擬功能

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們利用信息技術(shù)模擬展示虛擬功能，讓學(xué)生有效觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＠?，我在教學(xué)《蠟》一課時(shí)，先按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究，學(xué)生自己來(lái)做實(shí)驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)的效果并不明顯，也沒(méi)有激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)低效。這樣就致使學(xué)生對(duì)蠟燭燃燒時(shí)的現(xiàn)象不太理解，此時(shí)改為采用信息技術(shù)進(jìn)行模擬然后演示，使學(xué)生能夠很清晰地看到了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

再如，在教學(xué)“人體的運(yùn)動(dòng)”時(shí)，我們可以讓一部分學(xué)生自身運(yùn)動(dòng)起來(lái)，讓其他同學(xué)觀察；另一部分利用FLASH制作動(dòng)畫課件來(lái)演示人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)骨骼之間是怎樣運(yùn)動(dòng)的，學(xué)生想了解哪個(gè)部位骨骼的運(yùn)動(dòng)，都可以立即用鼠標(biāo)點(diǎn)擊讓動(dòng)畫停下來(lái)，單擊某個(gè)部位來(lái)觀看它的運(yùn)動(dòng)，然后認(rèn)真觀察和分析，促進(jìn)學(xué)生理解和消化知識(shí)。這樣，既滿足了學(xué)生的好奇心，也使學(xué)生很好地掌握了本課的知識(shí)和內(nèi)容，體現(xiàn)了教學(xué)中以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，注重學(xué)生的情感體驗(yàn)，有效提升了科學(xué)教學(xué)的實(shí)效。

五、善于利用信息技術(shù)模擬小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)

利用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)是輔助科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而不是代替科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們要根據(jù)教材和教學(xué)的需要，有選擇地運(yùn)用信息技術(shù)，并把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，從而有效開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。有些?shí)驗(yàn)必須借助信息技術(shù)，而有的實(shí)驗(yàn)則需要進(jìn)行實(shí)際的操作，還有的實(shí)驗(yàn)需要信息技術(shù)模擬后再進(jìn)行實(shí)踐操作。因此，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們要善于使用信息技術(shù)，而不是盲目使用。

但是必須銘記，不能用信息技術(shù)代替實(shí)驗(yàn)全部，需要學(xué)生操作掌握的，我們要讓學(xué)生多操作，而不能全部使用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如模型制作，如月球表面環(huán)形山制作、太陽(yáng)系模型制作等，這些是利用實(shí)物學(xué)具進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，一定要以操作為主。再如簡(jiǎn)單的二者關(guān)系實(shí)驗(yàn)，像日食成因?qū)嶒?yàn)、月相變化等，這些是需要教師安排學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的。否則，科學(xué)實(shí)驗(yàn)就會(huì)失去意義。

總之，利用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)是開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效途徑。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用信息技術(shù)的特點(diǎn)，模擬實(shí)驗(yàn)原型、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生觀察、分析，從而有效解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，助推科學(xué)高效課堂。但是信息技術(shù)也不是萬(wàn)能鑰匙，我們只能做輔助使用，而不能代替科學(xué)實(shí)驗(yàn)。為此，我們?cè)谛W(xué)科學(xué)教學(xué)中要選擇使用，把信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)更大的優(yōu)勢(shì)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（本文是2015年河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究課題“信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的實(shí)踐研究”基金項(xiàng)目，課題編號(hào)：PZS191，主持人：王俊卿）

作者簡(jiǎn)介：（王俊卿，河南省息縣人，河南省息縣第一小學(xué)，本科學(xué)歷；小教高級(jí)職稱，研究方向：科學(xué)教育教學(xué)；教師教育研究）