應用全息技術開展科學教學的優(yōu)勢

朱雅琴 白毅全

在小學科學教學中，全息技術主要是通過虛擬仿真技術模擬各種探究環(huán)境，幫助學生理解跨時空、超宏觀或超微觀的具象事物。全息技術能讓學科課程從書本向應用技術環(huán)境轉變，從平面向立體，從文本向視窗，從接受向探究式的觀察、體驗、猜測、推理、驗證、應用活動轉移，最終實現(xiàn)學生想象和認識活動的變化，真正支持他們主動建構知識，從而促進他們思維品質的發(fā)展。

注重直觀性學習，調動學生積極性

小學低年級學生的形象思維較好，抽象思維較差，他們對生動形象、具體的事物容易感興趣，并能夠記住，而對枯燥、單一、乏味、抽象的科學知識缺乏興趣。因此，在科學教學中，教師要重視直觀性學習，讓學生通過耳聽、手做、口說、腦想等多種感官的活動，逐步積累豐富的感性認識，產(chǎn)生對新事物的興趣，使其成為學習新知識和促進思維發(fā)展的重要手段。利用全息技術能挖掘直觀素材，調動學生學習科學的內在動力，讓“要我學”變?yōu)椤拔乙獙W”。

如《動物特征》一課，目的是讓學生知道動物的共同特征是——能運動、主動吃食物。在傳統(tǒng)課堂上，如果是看圖片，不僅內容少，不直觀，而且枯燥無味;如果觀看視頻，則耗時較長，且干擾因素太多。利用全息技術，精選動物，制作動畫，配上文字，可以讓學生邊看動畫，邊讀文字，并利用“文字貼”進行記錄，使得學生的學習進程非?？?，且效果非常好。

這堂課利用了小兔、鷹、鴿子、馬、熊5種動物的動畫素材，在每組的全息顯示屏上任意呈現(xiàn)3種小動物圖片，每個學生學習一兩種動物，他們點擊一種動物圖片后，全息屏上呈現(xiàn)出該種動物的動畫——吃食物、運動，這樣避免其他因素的干擾，讓學生有針對性地獲取感性認識。然后通過小組交流和全班分享環(huán)節(jié)，教師在黑板上用表格展示出5種動物是如何運動的、吃什么食物。再基于學生豐富的感性認識基礎，教師提出問題：小兔跳躍、鷹飛翔、鴿子飛翔、馬奔跑、熊在走，用一個詞語概括出來它們都能怎樣？這樣，學生概括出“動物都能運動”就水到渠成了。同理，“動物都能吃食物”也是遵循這樣的思維過程。在教師的引導下，學生很容易概括出“動物的共同特征是——能運動、都能吃食物”。這時教師追問：具備什么特征的物體才是動物呢？植物具備這些特征嗎？使學生的思維由形象思維向抽象思維轉化。

幫助教師解決教學的重難點

小學科學課堂教學最基本的要求之一是緊緊圍繞教材的重難點展開教學。在教學過程中，教師要抓住教學的重難點，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，引導學生積極參與和主動探究。

如《變化的月亮》一課的教學重點是認識月亮的形狀是變化的，變化是有規(guī)律的，培養(yǎng)學生長期觀察的習慣。如果按照常規(guī)的教學方法就是讓學生先實地觀察月亮的形狀，然后根據(jù)觀察的結果，總結出月亮的形狀是變化的，變化是有規(guī)律的。但是由于學生的觀察受到時間和天氣因素的影響，觀察的方法也不清晰，這樣的觀察就直接影響教學效果。

運用全息技術進行教學，能方便地突出重點、突破難點。比如，探究2018年1月的月相變化規(guī)律。首先小組內分工，每個學生用十分鐘觀察7—8個月亮的形狀：在觸控屏上選擇一個日期，如選擇“3”，全息屏上就會出現(xiàn)3號這一天24小時運動著的太陽或者月亮;當看到月亮時，點擊觸控屏右邊的暫停鍵，月亮就停在全息屏上;這時學生觀察月亮的形狀，將其畫在記錄單中對應3號的表格里;畫好后，點擊觸控屏上的播放鍵繼續(xù)觀察。直到屏幕上出現(xiàn)“2018年1月3日月亮形狀觀察完畢，請選擇接下來要觀察的日期”這一信息，則結束一天的觀察。最后，把小組四個人畫的月亮形狀按時間順序擺成一排，呈現(xiàn)一個月的月亮形狀，從而發(fā)現(xiàn)月相變化的規(guī)律。再延伸到課外觀察，這樣既能培養(yǎng)學生的長期觀察習慣，也能提高學生的推理能力（觀察不到的月亮形狀，運用所學知識進行推測），同時促進了他們的深度學習。

提供高度抽象的單一實驗環(huán)境

在科學探究過程中，有些問題由于受多種因素的影響，單憑傳統(tǒng)實驗來探究，無法得到預期的結果。如《小幼苗要長大》一課，要證明植物的生存和生長需要水和陽光這兩個條件，怎樣保證實驗前的植物生長情況是相同的（尤其是根和葉子）？另外此實驗需要長期觀察，不確定因素太多，最終的實驗效果也未必盡如人意。對低年級的學生來說，長時間觀察植物，植物變化不大，他們就會失去興趣，收集的證據(jù)就會不正確或不完整。那么，基于學生的證據(jù)總結概念就會牽強，失去了探究的意義。

全息技術能為課堂提供虛擬環(huán)境下植物生長的實驗，可以避免傳統(tǒng)實驗的上述弊端。全息技術通過人為控制研究對象，為學生提供高度抽象的單一實驗環(huán)境（研究水——多水、少水、無水，研究陽光——多陽光、遮光、無光照），1分鐘觀察吊蘭30天的生長情況，親眼見證“事實”，在學生獲得充分證據(jù)的基礎上，再歸納概括“植物的生存和生長需要水和陽光”就水到渠成了。

輔助教師對學生進行評價

教學中，教師要不斷地通過評價了解學生的學習情況，及時調整教學的過程，這樣才能切實幫助他們建構知識。全息技術在這方面是分兩步走的：

一是教師層面。結合中控系統(tǒng)，隨時監(jiān)控每個學生的學習進程，針對學生的學習情況，及時指導、評價，實現(xiàn)對不同層次學生的關注。如在《變化的月亮》一課中，教師端平臺顯示觀察17和18號月亮的學生遇到了困難：重復操作也看不到月亮，且無法記錄，這時教師可利用平臺提示學生，看不到月亮就用黑色的圓片來記錄。同理，教師可提示觀察較慢的學生，要提高觀察速度;指導先完成任務的學生去觀察相鄰日期的月亮形狀，擴展自己的認知范圍。

二是技術層面。在探究的過程中，全息系統(tǒng)會對學生的活動進行評價，讓學生隨時獲得成功的體驗。如《生活中的材料》遷移環(huán)節(jié)“給生活中的垃圾分類”就應用了全息系統(tǒng)自帶的評價手段：在觸控屏上有金屬、紙、玻璃和塑料4個分類選項，如果全息屏上出現(xiàn)“礦泉水瓶”時，學生可將其拖到認為合適的選項里，如果選擇正確，全息屏上會飛出一個由小變大的黃色“星星”作為獎勵。最后全息屏上會展示出12種物品的正確分法，同時還展示學生獲得了幾顆星。這樣，不僅可以激勵學生，而且讓他們馬上知道自己的錯誤在哪里。

全息交互協(xié)作學習終端的評價方式是多種多樣的。比如《小幼苗要長大》一課，學生在虛擬環(huán)境下模擬種植吊蘭，在經(jīng)歷“提出問題、作出假設、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結論、表達與交流”7個環(huán)節(jié)后，進入“反思評價”環(huán)節(jié)，全息屏就會顯示本組4個學生學習過程的完整數(shù)據(jù)（見下表）：

某小組模擬種植吊蘭數(shù)據(jù)

[學生頭像 選擇條件 顯示吊蘭的結果（圖片） 所用時間（分鐘） 水量 光照 大象 多水 遮光 生長茂盛 15 考拉 少水 遮光 生長矮小 13 小貓 無水 多光 枯萎 12 斑馬 多水 多光 葉子發(fā)黃 14 ]

這時，通過教師端平臺在大屏幕上展示所有小組的數(shù)據(jù)，學生一眼就能看出誰的吊蘭生長得最好，很快認識到吊蘭的生存、生長需要水和陽光，而且對水和陽光的需求是：多水、少光。交互協(xié)作模式既培養(yǎng)了學生的比較鑒別思維能力，又完成了對他們學習過程的評價。

北京市延慶區(qū)八達嶺中心小學（102102）

北京市延慶區(qū)教育科研中心（102100）？？