與時俱進：讓學生緊跟科技發(fā)展的腳步

章陳斌

摘要：在新科技快速發(fā)展的背景下，科學教育面臨著全新的挑戰(zhàn)。以當前大熱的納米科技為例，科學教師應通過對納米前沿技術的分析，將小學科學課與納米科技深度融合，從而提高科學教育的有效性。

關鍵詞：新科技;小學科學;教學融合;納米技術

近年來，科技的快速發(fā)展給人們的生活帶來了翻天覆地的變化，很多走在科技發(fā)展前沿的技術已在不知不覺中來到我們身邊：智能設備進入千家萬戶，5G通信時代已經(jīng)到來，虛擬現(xiàn)實（VR）即將成為主流，無人駕駛技術愈發(fā)成熟……

作為一名一線科學教師，不免陷入深思：我們的學生——未來的棟梁，了解這些科技嗎？如何將這些新科技變成學生知識庫中的寶藏呢？面對著科技發(fā)展所帶來的新挑戰(zhàn)，如何才能讓學生與時俱進，緊跟科技發(fā)展的腳步？如果我們不跟緊時代的步伐，那么我們終將被時代所拋棄。

一、科學教育的知識層面現(xiàn)狀

誠然，小學階段的科學課承擔著重要的科學知識普及的任務，是小學生跨向科學領域的重要門檻。小學科學課是一門基礎性、實踐性、綜合性的課程，以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為主要目標，培養(yǎng)學生的動手探究能力，其中涉及到物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙、技術與工程四大領域。但縱觀小學階段的科學教材，多數(shù)知識點仍只是停留在日常生活層面，學生始終無法觸摸到最新的科技世界，甚至與最新的科技發(fā)展潮流差距越來越大。當眾多科技成果慢慢走進家庭，學生卻只知其用途而不知其原理，這樣的科學教育只停留在表面，未能深層次培養(yǎng)學生對科學的探索精神。

二、創(chuàng)編科技特色課程

面對日新月異的科技發(fā)展，以及目前科學教育所面臨的問題，我校秉持著“樹人”的教學理念，開設了一系列獨樹一幟的科技課程，如九年制納米科技特色課程、人工智能課程、機器人課程，旨在為學生開辟獨樹一幟的科技課堂。

我校的特色科技課程不同于一般的科技類科普性課程，它是教師憑借自身的科技敏銳度將新科技融入到國家課程中，滲透進相對應的科學課中。兩者的深度融合既能保證讓學生掌握科學基礎知識與基本技能，又能讓學生對最新涌現(xiàn)的科技成果有一定的了解。

三、尋找國家課程與新科技的融合點

我校努力尋找國家課程與新科技的融合點。如“納米”已是科學領域中的一個新型熱點，“納米技術”更是當今時代科技發(fā)展的重點項目。納米技術目前已成功應用于諸多領域，包括醫(yī)學、化學及生物檢測、制造業(yè)、光學及國防等，納米科技的發(fā)展與運用給人類生活帶來了極大的方便。

從教學的角度，“納米”是一個涵蓋眾多學科的知識點。教學中，教師需從小學科學課的四大知識板塊中尋找到融合點，按照知識的關聯(lián)程度做好相對應的融合。在教學實踐中，我們量力而行，將小學科學課的章節(jié)內(nèi)容進行一一融合。

小學教科版《科學》與納米知識的結合點一覽表

教材 ? ? ? ? ? 教材章節(jié) ? ? ?與納米知識的結合點 課時

三上 植物——植物的葉 荷葉表面的疏水性

發(fā)財樹葉正反面吸水情況不同 1

動物 蜻蜓的翅膀表面具有疏水性

海豚的身體表面具有疏水性

壁虎腳上的剛毛有納米結構的突起 2

我們周圍的材料——哪種材料硬 納米材料的硬度 1

我們周圍的材料——比較韌性 納米材料的韌性 1

我們周圍的材料——它們吸水嗎 納米材料的吸水性 1

我們周圍的材料——材料在水中的沉浮 納米材料的沉浮情況 1

三下 磁鐵——磁鐵有磁性 螃蟹大螯里有幾顆用于定向的納米磁性顆粒，就像幾個小小的指南針 1

磁鐵 納米磁性材料 2

四上 溶解 四氧化三鐵的溶解情況 2

聲音——保護我們的聽力 納米材料的隔音效果 1

我們的身體——食物在體內(nèi)的旅行 小腸內(nèi)壁絨毛的直徑達到納米級 1

四下 電——導體與絕緣體 納米材料的導電性 1

食物——減慢食物變質(zhì)的速度 納米材料制成的食品包裝袋 1

五上 光——光的反射 納米反射板（MCPET）配合日光燈使用，提高日光燈發(fā)出光的利用率 1

光——光與熱 納米材料的光吸收特性 2

運動和力——運動與摩擦力 納米材料表面的摩擦力大小 1

運動和力——設計制作小賽車 運用納米材料的性質(zhì)（不僅輕小而且硬度和韌性都好），提升小車的運動速度 2

五下 沉和浮——造一艘小船 在同等質(zhì)量條件下利用納米材料的特性制作一艘載重能力更好的小船 2

熱——金屬熱脹冷縮嗎 納米材料是否具有熱脹冷縮特點 1

熱——傳熱比賽 納米材料的傳熱性 1

六上 形狀與結構——形狀與抗彎曲能力 納米材料的抗彎曲能力 1

六下 微小世界——微小世界和我們 原子力顯微鏡的介紹

掃描隧道顯微鏡的介紹 2

物質(zhì)的變化 自制碳顆粒 1

環(huán)境和我們——分類和回收利用 納米材料制成的清潔工具容易清洗 1

環(huán)境和我們——污水和污水處理 利用納米材料的吸附性和催化性對污水進行處理 1

四、國家課程與新科技的深度融合

以納米科技課“它們吸水嗎”為例，我們從教材、學情、教法三方面深入分析國家課程與納米科技的融合點，運用多媒體技術，結合多樣化的教學模式，將國家課程與新科技進行了深度融合。

（一）緊扣知識融合點，提高融合緊密度

“它們吸水嗎”一課是三年級上冊第三單元“我們周圍的材料”中的第4節(jié)。本課之前學生已經(jīng)認識了不少材料，如金屬、塑料、木頭、紙……學生剛學完材料的硬度和韌性，對部分材料有了一定的認識，同時也初步了解了如何進行實驗對材料進行探究。在本節(jié)課中，學生將繼續(xù)研究材料的吸水性。關于吸水性，其實學生在生活中有了不少感性的認識：紙和衣服很容易吸水，水灑了用抹布來擦干，金屬片之類不吸水……但是學生可能從沒有把“吸水性”作為材料的一種物理性質(zhì)來看待。因此，本節(jié)課除了讓學生通過實驗去認識吸水性是材料的一種物理性質(zhì)外，還需要學生去發(fā)現(xiàn)材料的吸水性與它們的構造有關。在當下，納米技術已經(jīng)運用到了許多材料中。納米材料有著很多獨特的性質(zhì)，無論是硬度、疏水性、韌性等，都有著其不同于一般材料的優(yōu)越性。

至此，不難發(fā)現(xiàn)“材料”成了兩者最好的契合點。教材讓學生通過對金屬、塑料、木頭、紙這四種材料吸水過程的觀察、比較和描述，發(fā)現(xiàn)紙的吸水性最好，從而對紙進行深入研究，進而發(fā)現(xiàn)吸水性與材料的結構有關。而納米材料是一種具有疏水性的材料，也同樣涉及到吸水性問題，這樣便能在知識層面將兩者很好地融合在一起。

（二）緊貼學生認知水平，順應學情發(fā)展程度

在日常的教學設計中，學情分析是不可缺少的環(huán)節(jié)。教師應該分析學生在學習該知識點前的心理特征、思維障礙等，從而熟悉學生原有的認知水平。當我們找到了新舊知識的融合點，還需仔細分析新知識點是否符合學生的認知水平。

“它們吸水嗎”一課的授課對象是三年級學生，此階段的學生真的能學會并理解“納米”嗎？“納米”作為科技前沿知識，本身具有權威性和抽象性，就連成年人都一知半解。其實，三年級是從低年級到高年級的一個過渡期，學生漸漸有了自己的想法和探索精神，同時對于新鮮事物的熱情越來越強烈，正是學生從只會問“為什么”發(fā)展到想去弄明白“為什么”的重要階段。此時為學生介紹新鮮事物——納米，可以很有效地引起學生的興趣，為他們走向科技前沿打下良好的認知基礎。當然，教學中還需考慮到三年級學生的思維能力畢竟有限，所設計的實驗活動必須易于讓學生找到切入點從而體會納米的概念，防止出現(xiàn)揠苗助長的不良現(xiàn)象。

（三）保留課程標準中的知識點，突出納米科技的知識點

小學科學課是國家課程中的一員，國家課程本身具有權威性、多樣性和強制性，對于不同學段的學生來說都至關重要。國家課程中的每一個知識點皆要求學生掌握，教師在傳授時不容有失，因此，教師在設計此次教學活動時要盡可能地做到保留教材中原有的知識點，同時突出納米科技相關知識中的前沿內(nèi)涵。

前文中提到，本節(jié)課中串聯(lián)國家課程要求和前沿科技知識的重點在于材料的吸水與否，其實，對于納米材料來說，“疏水性”才是其重要特性之一。但“疏水性”一詞對于三年級學生來說太過深奧。在三年級學生的知識概念中，他們只知道材料吸水或是不吸水，故制定教學目標時我要求學生只需了解納米材料不容易吸水即可，不要求他們對疏水性一詞進行深究。

但是，單純地修改教學目標還不足以體現(xiàn)國家課程要求和前沿科技知識的深度融合。為了加深學生的印象，我在上課的前一天決定舍棄金屬、塑料這兩種不容易吸水的材料，之后選擇了一塊容易吸水的普通布和一塊納米材料制成的布，旨在讓學生通過對比與觀察，感性認識納米材料的疏水性。

其他老師問我為什么這么做。因為如果單純拿紙、布和納米材料來，讓學生看看哪種材料吸水，這樣的實驗對于學生來說視覺沖擊力不夠，無法引起他們的興趣。學生只是機械式地聽從老師的指揮，繼續(xù)研究紙為什么容易吸水，進而得出“紙的結構中有很多空隙”這一老掉牙的常識。學生在這樣的課中學到的東西很淺薄。如果把學生現(xiàn)有的知識進行一次顛覆性的推翻，那學生對于新接觸到的知識會記憶猶新，特別是對于他們自己發(fā)現(xiàn)的知識更是記憶猶新。在學生的現(xiàn)有知識庫中，布是一種容易吸水的材料，我們穿的衣服、用的毛巾之類都是如此。利用這一特點，我找了兩塊外觀上一模一樣的紅布來作為實驗研究對象（一塊是普通的布料，一塊是納米材料）。學生會以為兩塊布料必定都會吸水，但是實驗結果出乎他們的意料。當學生通過實驗發(fā)現(xiàn)預想中本該吸水的紅布片一塊吸水一塊不吸水時，本節(jié)課即進入了一個高潮。我引導學生一步一步去探究，他們發(fā)現(xiàn)其中一塊紅布片原來是一種納米材料，因其結構不同導致其不容易吸水。此時學生就會對納米材料產(chǎn)生濃厚的興趣，印象也更加深刻。

如此一來，我既保留了課程標準中的知識點，也融入并突出了納米科技的知識點。

（四）落實信息化教學，提升教學有效性

我們深知，合理地使用計算機進行信息化教學，可以很大程度地促進教學的有效性。納米科技本身屬于前沿科技范疇，適時地使用信息化手段，有利于相關知識點的傳授并促進學生的理解。教學中，學生發(fā)現(xiàn)材料的吸水性與其結構有著重要的聯(lián)系，納米材料不容易吸水也是因為其結構問題。但是在小學的課堂上講解過于復雜的科學原理會讓學生失去學習的興趣，從而大大降低課堂效率。故在保證原有教案的科學嚴謹性的同時，在課前我還麻煩信息技術的老師幫我制作了兩個Flash動畫。兩個動畫將枯燥的科學原理變得淺顯易懂，讓學生更快地明白了其中的科學道理。對于三年級學生來說，課堂上播放簡短有趣的動畫，不僅能吸引學生的注意力，也能讓他們適時地娛樂放松。

（五）問題來源于生活，結論回歸于生活

“納米”這一概念過于抽象與復雜，要讓學生理解這一概念須始終緊密圍繞生活知識層面。當學生了解了納米材料不容易吸水后，我請學生聯(lián)系實際思考這種神奇材料可以運用在生活中的哪些地方，學生的奇思妙想又將課堂變得更加有趣。課堂知識回歸生活實際，這樣的方式不僅可以加深學生對知識的記憶，也更能體現(xiàn)科學課探究的精神：問題來源于生活，結論回歸于生活。

五、結語

科技發(fā)展的步伐越來越快，教育教學也須緊跟其步伐，以全新的眼光去看待全新的課堂，讓學生緊跟科技發(fā)展的腳步，走出課堂，走向科技前沿。

（責任編輯：韓曉潔）