數(shù)字化信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)深度融合探微

張軍

隨著傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)等數(shù)字化信息技術(shù)在學(xué)校教學(xué)中的常態(tài)化運(yùn)用，信息技術(shù)對(duì)教學(xué)改革的革命性影響正在凸顯。2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（后簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）在“實(shí)施建議”中明確指出，現(xiàn)代教學(xué)媒體及技術(shù)不僅可以為科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)服務(wù)，也可以為科學(xué)探究的學(xué)習(xí)服務(wù)，如利用數(shù)字化信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)探究，通過互聯(lián)網(wǎng)收集數(shù)據(jù)，利用動(dòng)畫技術(shù)創(chuàng)設(shè)問題情境等。當(dāng)然，在科學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)數(shù)字化信息技術(shù)的運(yùn)用，促進(jìn)信息技術(shù)與課堂教學(xué)的深度融合，不是用技術(shù)去強(qiáng)化傳統(tǒng)教學(xué)，而是用技術(shù)去創(chuàng)新教學(xué)，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，最終達(dá)到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)之目的。？

創(chuàng)設(shè)生動(dòng)多樣的教學(xué)情境，讓學(xué)習(xí)變得更加積極主動(dòng)

在小學(xué)《科學(xué)》尤其是在高年級(jí)的教材里，比較抽象的內(nèi)容很多，如宇宙知識(shí)、動(dòng)植物的生長(zhǎng)過程等，這些內(nèi)容對(duì)小學(xué)生而言，都是不易理解和掌握的。在教學(xué)中僅靠教師講解，再配以掛圖、幻燈片等來輔助教學(xué)，無疑激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也難以有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。針對(duì)這一情況，我在教學(xué)中嘗試?yán)枚嗝襟w技術(shù)，通過模擬和創(chuàng)設(shè)各種情境，把真實(shí)生活帶入課堂，拉近教學(xué)與生活的距離，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的效果。

例如在設(shè)計(jì)“月球”內(nèi)容時(shí)，我先設(shè)疑：“我們都見過太陽東升西落的現(xiàn)象，卻很少觀察過月亮，你們知道月亮是從哪邊升起的嗎？想看看嗎？”這突如其來的問題把學(xué)生問住了，接著我適時(shí)播放多媒體課件，展示月球繞地球東升西落的動(dòng)態(tài)畫面。待學(xué)生看完后，我點(diǎn)撥：“月亮與太陽、所有星星一樣，都是東升西落的，這是地球自西向東自轉(zhuǎn)造成的視覺效果?！苯又矣钟谜n件演示月球的形狀變化，進(jìn)一步提出問題：“當(dāng)你們看到了月亮東升西落和陰晴圓缺的現(xiàn)象后，你們還想知道些什么？”接著，我用視頻播放古代嫦娥奔月的神話故事、人類第一個(gè)“飛天人”萬戶的故事和人類登上月球的錄像片段，讓學(xué)生了解人類對(duì)月球的探索經(jīng)歷。這樣，利用多媒體信息技術(shù)“圖、文、聲、像”融為一體的特點(diǎn)，有效提高了學(xué)生的注意力，增強(qiáng)了學(xué)生的直觀感受，使學(xué)生積極投入探尋月球的奧秘中來。

自主確定個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)，使科學(xué)教學(xué)差異化成為可能

眾所周知，傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)傾向于整班化，學(xué)生共用課件、視頻等教學(xué)資源，這大大限制了差異化教學(xué)的實(shí)施。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能手機(jī)的廣泛使用，使得教學(xué)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)形式上都發(fā)生了根本性的改變，知識(shí)由原來的文字圖片變成了數(shù)字形式，同時(shí)，也擴(kuò)展了書本的信息容量和廣度，拓展了教學(xué)內(nèi)容。另外，在教學(xué)管理平臺(tái)的支持下，交互式學(xué)習(xí)模式的運(yùn)用，使師生、生生之間的交流更加直觀，學(xué)生既能分享學(xué)習(xí)內(nèi)容，又可展示學(xué)習(xí)成果;教師也能及時(shí)完成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的評(píng)估，并對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和展示，使得每位學(xué)生都能獲得老師及其他同學(xué)的關(guān)注。

以“種類繁多的動(dòng)物”內(nèi)容為例，我預(yù)先讓學(xué)生做好課前準(zhǔn)備：列舉你所了解的有關(guān)動(dòng)物方面的知識(shí);除了校園里的動(dòng)物，你們還認(rèn)識(shí)哪些動(dòng)物，這種動(dòng)物有什么特點(diǎn);通過看課外書、聽家長(zhǎng)介紹、在百度中自行查找等方式，將學(xué)習(xí)所獲用圖文并茂的形式上傳至班級(jí)微信群中，供大家交流學(xué)習(xí)。這樣，學(xué)生在課前就積累了很多關(guān)于動(dòng)物種類的感性認(rèn)識(shí)，為課堂上學(xué)生給動(dòng)物分類做好了鋪墊。

上課時(shí)，我展示了9種不同種類的動(dòng)物圖片，讓學(xué)生自定標(biāo)準(zhǔn)給它們分類。例如根據(jù)它們的生存方式，分為野生動(dòng)物和飼養(yǎng)動(dòng)物;根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)方式，分為水中游的、空中飛的、地上走的;根據(jù)它們的身體特征方式，分為鳥類、魚類、哺乳類、昆蟲類;根據(jù)它們的食性，分為植食類、肉食類、雜食類;等等。學(xué)生通過給動(dòng)物分類，深切感受到了動(dòng)物的多樣性。

在此基礎(chǔ)上，我接著出示鴿子、狗、鯉魚的骨骼圖片，讓學(xué)生觀察、比較動(dòng)物骨骼的共同特征，讓他們?cè)谔骄?、研討的過程中明白：動(dòng)物還可以分為脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物。

之后，我借助出題軟件生成的交互式打分考卷“給各類動(dòng)物增添成員”進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)。那些考試合格、學(xué)有余力的學(xué)生可自由選擇擴(kuò)展內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，或觀看我提供的一些《動(dòng)物世界》視頻，或閱讀動(dòng)物趣聞?shì)W事的資料。這樣，利用智能手機(jī)的交互性、可控性特點(diǎn)，讓學(xué)生通過QQ群或微信群自主確定學(xué)習(xí)進(jìn)度、控制節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化、探究式、開放性學(xué)習(xí)，不僅能使每個(gè)學(xué)生取得更好的學(xué)習(xí)效果，而且還能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究的能力。

創(chuàng)設(shè)豐富多彩的動(dòng)感課堂，使教學(xué)更加直觀形象

小學(xué)《科學(xué)》教材中的一些內(nèi)容遠(yuǎn)離學(xué)生的生活實(shí)際，而小學(xué)生的思維又以形象思維為主，抽象思維能力相對(duì)薄弱。在教學(xué)中，教師如果只是照本宣科，就會(huì)因?yàn)榻虒W(xué)資源單一，內(nèi)容缺乏吸引力，形象缺乏立體感，難以達(dá)成理想的教學(xué)效果。數(shù)字化信息技術(shù)則不受時(shí)空限制，能將微觀世界的物質(zhì)變化、古生物的滅絕、生物的進(jìn)化、綠色植物的光合作用、數(shù)億年前地球的海陸演化、宇宙星系的運(yùn)動(dòng)等一些無法直接觀察的自然現(xiàn)象準(zhǔn)確、形象地模擬出來，使一些晦澀難懂、不易講解的內(nèi)容變得通俗易懂。

例如在教學(xué)“太陽系”內(nèi)容時(shí)，上課伊始，教師就利用信息技術(shù)制作了一個(gè)卡通式的智慧鳥，從電腦屏幕上跳出來發(fā)問：“同學(xué)們，你們想了解太陽系嗎？請(qǐng)跟我來吧！”智慧鳥吸引了學(xué)生的注意力。然后屏幕上慢慢出現(xiàn)了繁星滿天的夜空，幾秒鐘之后，伴隨著急促的電子波聲，一個(gè)燃燒著的火球迅速由遠(yuǎn)而近出現(xiàn)在屏幕上，學(xué)生個(gè)個(gè)都全神貫注地盯著火球，這時(shí)，教師抓住時(shí)機(jī)質(zhì)疑：“這是什么？”待學(xué)生回答后，教師邊介紹邊展示太陽系八大行星的三維立體圖和文字，將“太陽系”形象直觀地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，通過視覺和聽覺的雙重刺激，學(xué)生輕松愉悅地了解了太陽系中各大星體的主要特點(diǎn)，很好地強(qiáng)化了學(xué)習(xí)效果，為他們的后續(xù)學(xué)習(xí)“建一個(gè)太陽系的模型”做了很好的鋪墊。

利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，巧妙突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境

課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出，在發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)媒體優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，不應(yīng)忽視真實(shí)情境、直接經(jīng)驗(yàn)對(duì)小學(xué)生的重要作用;不應(yīng)讓鼠標(biāo)替代能動(dòng)手做的科學(xué)活動(dòng)，親手做實(shí)驗(yàn)的感覺與做虛擬實(shí)驗(yàn)的感覺差異很大，意義也不一樣。但是，在科學(xué)課教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)因?yàn)閭鹘y(tǒng)器材的限制，常常淪為嘴上說的實(shí)驗(yàn)，很難真正有效地開展，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)大打折扣。因此，如果教師能適時(shí)引入高科技手段，創(chuàng)設(shè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)，便會(huì)巧妙突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困境。

例如在執(zhí)教“溫度與水的變化”內(nèi)容時(shí)，許多實(shí)驗(yàn)中都用到了傳統(tǒng)的液泡溫度計(jì)。在“水結(jié)冰了”和“冰融化了”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，教師經(jīng)常會(huì)遇到這樣的困惑：由于傳統(tǒng)的液泡溫度計(jì)被插在了冰中，需要讀數(shù)的刻度部分被冰擋住了，學(xué)生在獲取溫度讀數(shù)時(shí)遇到了無法即時(shí)讀數(shù)的難題。若把溫度計(jì)取出來讀數(shù)，可能會(huì)使讀數(shù)發(fā)生變化，也可能造成溫度計(jì)折斷，這是個(gè)兩難選擇：不取出讀數(shù)，讀數(shù)無法準(zhǔn)確記錄;取出讀數(shù)，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

針對(duì)這個(gè)問題，有些教師用探針式數(shù)顯溫度計(jì)替代了液泡溫度計(jì)。探針式數(shù)顯溫度計(jì)是一種利用溫度傳感器工作原理的簡(jiǎn)單數(shù)字化溫度計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由一根金屬探針和LCD數(shù)字顯示屏組成，它能在幾秒之內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量出物體的溫度，每隔幾秒實(shí)時(shí)采集并顯示讀數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，只要把探針式數(shù)顯溫度計(jì)的探針部分插入水或者冰中，讓數(shù)顯部分在上端，讀數(shù)時(shí)無須把溫度計(jì)取出來，就可即時(shí)采集數(shù)據(jù)。讀數(shù)時(shí)，LCD數(shù)顯直接顯示當(dāng)時(shí)的溫度，學(xué)生讀數(shù)的時(shí)間大大縮短，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性也大大提高，巧妙地解決了利用傳統(tǒng)溫度計(jì)面臨的兩個(gè)難題。？

當(dāng)然，為讓數(shù)字化技術(shù)在教學(xué)中發(fā)揮最大的功效，在推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合中，如何引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)字化信息技術(shù)用在“刀刃”上？如何提高教師數(shù)字化的運(yùn)用與開發(fā)能力？如何創(chuàng)造科學(xué)有效的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)模式？如何開發(fā)更多的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教材、課例等教學(xué)資源？這些問題還需要我們不斷地去研究探索。