智慧教育下小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)的策略研究

李娟

【摘要】本文在明晰技術(shù)更好服務(wù)教學(xué)定位的基礎(chǔ)上，充分利用智慧教育開展小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)。從豐富觀察視角、大樣本數(shù)據(jù)分析、充分思維展現(xiàn)、豐富拓展資源等方面探索智慧教育下科學(xué)探究教學(xué)的實(shí)施策略，實(shí)現(xiàn)智慧教育與小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)的深度融合。

【關(guān)鍵詞】智慧教育;科學(xué)探究;教學(xué)策略

一、研究背景

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的深入推進(jìn)，基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的智慧教育以不可阻擋之勢沖擊著現(xiàn)代教育，為增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效提供了有力的技術(shù)支持。誠然，智慧教育作為信息時代教育的全新形式，能夠通過技術(shù)的推動達(dá)到一種和諧教育的信息生態(tài)狀態(tài)，具有教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送多元化等傳統(tǒng)教育無法比擬的優(yōu)勢。但在日常教學(xué)中，常存在為了技術(shù)而教學(xué)的情況，課堂看似熱熱鬧鬧，技術(shù)花樣應(yīng)用，但學(xué)生注意力分散，缺乏深度思考，教學(xué)實(shí)效不高。特別是針對高認(rèn)知、低自控的小學(xué)生教學(xué)，這種情況尤為嚴(yán)重。現(xiàn)代技術(shù)與課堂教學(xué)不恰當(dāng)融合的情況使部分學(xué)校、教師和家長對現(xiàn)代教育技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用產(chǎn)生困惑。

科學(xué)與技術(shù)密不可分，在新一輪的課程改革中，科學(xué)探究教學(xué)是我國所倡導(dǎo)的最重要的理念之一，也是各國科學(xué)教育改革的熱點(diǎn)。2017年，教育部正式發(fā)布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確指出，“小學(xué)科學(xué)課程的學(xué)習(xí)方式是多種多樣的，探究式學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方式?！薄墩n程標(biāo)準(zhǔn)》首次強(qiáng)調(diào)了小學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)性學(xué)科地位，首次將科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境列為小學(xué)科學(xué)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，首次將技術(shù)與工程列為小學(xué)科學(xué)的課程內(nèi)容，著力強(qiáng)調(diào)了技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教育中的作用。人們廣泛認(rèn)識到，科學(xué)教育的價值和技術(shù)在科學(xué)教育中的作用，但在教學(xué)中也常存在科學(xué)探究形式化以及技術(shù)融合表面化的問題。事實(shí)上，要真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)教育的價值，切實(shí)提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，一定要進(jìn)行深度的思考，開展深度的科學(xué)探究，不僅是讓學(xué)生掌握一門技術(shù)，掌握科學(xué)知識，更是讓學(xué)生擁有一定的科學(xué)思維、科學(xué)方法和科學(xué)精神。因此，我們要探索的就是如何充分利用技術(shù)優(yōu)勢帶來的便利，更好地開展科學(xué)教學(xué)，如何在智慧教育下更好地進(jìn)行深度探究，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)融合。

二、智慧教育下的科學(xué)探究教學(xué)策略

智慧教育是學(xué)科目標(biāo)導(dǎo)向的。對于小學(xué)科學(xué)教學(xué)來說，技術(shù)只是一種工具，最重要的不是讓學(xué)生會用一種技術(shù)，而是在技術(shù)的幫助下深化科學(xué)探究過程，落實(shí)科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度，科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標(biāo)的達(dá)成。我們可以采取多種策略開展智慧教育下的科學(xué)探究，通過構(gòu)建技術(shù)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供更多自主選擇的學(xué)習(xí)空間和充分的探究學(xué)習(xí)機(jī)會，幫助學(xué)生更好地經(jīng)歷科學(xué)探究歷程，進(jìn)一步強(qiáng)化科學(xué)和技術(shù)的融合，拓展科學(xué)探究的視角，提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力等科學(xué)素養(yǎng)。

（一）豐富觀察視角

1.放大展現(xiàn)細(xì)節(jié)

在教材或者現(xiàn)實(shí)中無論是實(shí)物還是圖片，研究對象的大小都已經(jīng)確定，細(xì)小的部分看不清就是看不清。而iPad中的圖片能夠任意拉大，哪個部分、哪個結(jié)構(gòu)都可以細(xì)致觀察，特別適用于動物、植物及較小且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的物質(zhì)觀察。例如，在《螞蟻》教學(xué)中，在拿著放大鏡觀察螞蟻還是不好辨認(rèn)的時候，將螞蟻的照片及各部分照片拉大，結(jié)合圖片和實(shí)物進(jìn)行細(xì)致觀察，明確螞蟻的結(jié)構(gòu)和各部分特點(diǎn)：頭部、胸部及腹部。頭上有一對觸角，胸部有六只腳、兩對翅膀（工蟻沒有）等。例如，在《放大鏡下的晶體》教學(xué)中，借助放大鏡觀察糖、鹽、味精這三種物質(zhì)的小顆粒形狀時，結(jié)合放大圖片明確晶體形狀等。

2.反復(fù)對比探尋本質(zhì)

要真正訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力，要給學(xué)生提供反復(fù)觀察的時間和條件，從而在反復(fù)觀察對比中探尋出事物的本質(zhì)。例如，《這是誰的葉》的教學(xué)目標(biāo)之一是知道每種植物的葉的共同特征，能通過對葉的特征的觀察，描述出同類葉的特點(diǎn)。在日常教學(xué)中，植物葉子的收集可能不那么方便，但在智慧教學(xué)中，我們可以在提供給學(xué)生每種植物一片實(shí)物葉子的基礎(chǔ)上，在平板上給學(xué)生提供同一種植物的很多不同的葉子讓學(xué)生反復(fù)觀察對比。通過不停地對比分析，探尋出植物的種類以及異同之處，如，觀察結(jié)論：葉片形狀、葉緣、葉柄具有很高一致性，但葉子顏色、大小可能會有所差異。同時，強(qiáng)化觀察方法指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)巡堂指導(dǎo)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具有指向性。

3.過程的實(shí)時監(jiān)控

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。而實(shí)驗(yàn)是有反應(yīng)過程的，有的反應(yīng)過程較短，轉(zhuǎn)瞬即逝;有的反應(yīng)過程較長，不利于展示和交流;有的實(shí)驗(yàn)學(xué)生注意力不集中，錯過了最佳的觀察時間等。但iPad的拍照和實(shí)時錄制可以反復(fù)觀看實(shí)驗(yàn)過程，幫助小組各個成員更準(zhǔn)確、全面地觀察和對比。例如，在《物質(zhì)發(fā)生了什么變化》觀察加熱白糖變化的實(shí)驗(yàn)中，可以重復(fù)觀察到固體白糖在加熱情況下變成液體的白糖，然后顏色逐漸加深直至全部炭化，繼續(xù)加熱繼續(xù)燃燒。在實(shí)驗(yàn)匯報的時候，學(xué)生也會將各個重要的變化點(diǎn)進(jìn)行拍照，對照描述。同樣，在《化學(xué)變化伴隨的現(xiàn)象》中，通過錄制和拍照硫酸銅與鐵釘?shù)姆磻?yīng)，可以將溶液顏色變化和鐵釘表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)觀察得更細(xì)致，切實(shí)將實(shí)驗(yàn)前后溶液的顏色變化做對比等。

（二）大樣本數(shù)據(jù)分析

1.構(gòu)建出較完整的數(shù)據(jù)體系

科學(xué)是一門以事實(shí)為依據(jù)的學(xué)科，科學(xué)探究的目標(biāo)之一就是通過收集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結(jié)論。很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出需要多組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，但傳統(tǒng)教學(xué)在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)只能請幾組學(xué)生進(jìn)行匯報，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)閉塞、單一，很難在一節(jié)課內(nèi)分析全班的各組數(shù)據(jù)。智慧教育下的科學(xué)教學(xué)，各組學(xué)生均可將探究所獲得數(shù)據(jù)通過填寫統(tǒng)一表格上傳至平臺，集中匯總、分析和展示，通過多組數(shù)據(jù)對比分析得到較為科學(xué)的結(jié)論。

2.數(shù)據(jù)處理出直觀圖分析規(guī)律

在新課標(biāo)中，對每個階段處理信息能力提出相應(yīng)要求：1-2年級能用語言初步描述信息;3-4年級能用比較科學(xué)的詞匯、圖示符號、統(tǒng)計圖表等記錄整理信息，陳述證據(jù)和結(jié)果;5-6年級能基于所學(xué)的知識，用科學(xué)語言、概念圖、統(tǒng)計圖等方式記錄整理信息，表達(dá)探究結(jié)果。在已往的教學(xué)中，經(jīng)常忽視統(tǒng)計圖的應(yīng)用，且大都通過學(xué)生自己記錄和繪制圖表進(jìn)行研究，常?；ㄙM(fèi)過多時間且不利于集體論證。智慧教育下的數(shù)據(jù)處理，可以在學(xué)生輸入數(shù)據(jù)后直接出現(xiàn)統(tǒng)計圖表，簡潔高效，直觀清晰，趨勢明顯，特別在集體論證和差異性數(shù)據(jù)分析等方面有明顯的優(yōu)勢。例如，在《測量水的溫度》的第一個實(shí)驗(yàn)分別測量自來水、溫水、燙水的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生將溫度輸入平板中上傳，可直接形成散點(diǎn)圖，學(xué)生很容易得到自來水、溫水、燙水的溫度范圍，差異性數(shù)據(jù)也一目了然。甚至可以直接用數(shù)字傳感器連接電腦，同步呈現(xiàn)變化趨勢。在《運(yùn)動和力》的單元中，《我們的小纜車》中拉力大小與小車從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時間，《用橡皮筋作動力》中橡皮筋纏繞的圈數(shù)與小車運(yùn)動的距離，《運(yùn)動與摩擦力》中的摩擦力大小與接觸面光滑程度的關(guān)系和摩擦力大小與物體重量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)等也都可以直接在平板中錄入數(shù)據(jù)，然后直接呈現(xiàn)出統(tǒng)計圖。

3.大樣本演繹出規(guī)律性結(jié)論

我們收集數(shù)據(jù)和信息的目的是依據(jù)證據(jù)運(yùn)用分析、比較、推理、概況等方法得出科學(xué)探究的結(jié)論。技術(shù)解放了我們的時間，可以讓我們在有限的時間內(nèi)處理更多的數(shù)據(jù)，從而根據(jù)大樣本的數(shù)據(jù)得出更為規(guī)律性的結(jié)論。例如，在《總結(jié)我們的天氣觀察》中，可以讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)錄入一個月的，甚至一個季度的溫度，一個學(xué)生報溫度，一個學(xué)生錄入數(shù)據(jù)，忙得不可開交。同時，一邊錄入一邊出圖，從而歸納出氣候的概念。還可以讓其他組的學(xué)生錄入一個月的風(fēng)向、一個月的云量，并發(fā)現(xiàn)風(fēng)向和云量方面規(guī)律性并不明顯，從而在對比中加深理解。

三、充分思維展現(xiàn)

技術(shù)不僅解放了教學(xué)的時間，也解放了教學(xué)的空間。學(xué)生可以在家里自學(xué)微課，主動發(fā)現(xiàn)問題，提出問題;也可以課后根據(jù)自身情況學(xué)習(xí)微課，交流研討，開展個性化學(xué)習(xí)。在課堂上，針對某個問題，可以借助技術(shù)手段，通過自行輸入，同一類點(diǎn)贊等方式，充分展現(xiàn)每個學(xué)生的思維。例如，在分析“影響種子發(fā)芽的因素”“影響電磁鐵磁力的因素”時，讓學(xué)生將自己的想法輸入到iPad上，如果意見一致即點(diǎn)贊，充分展現(xiàn)學(xué)生前概念，再聚焦學(xué)生關(guān)注的問題，結(jié)合學(xué)生已有認(rèn)知進(jìn)行科學(xué)探究，將進(jìn)一步提高探究實(shí)效。在本組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，但仍有時間的情況下，不同組的學(xué)生也可以針對實(shí)驗(yàn)結(jié)論在平板上進(jìn)行討論等，給予學(xué)生更多的空間和機(jī)會去展示自己的想法并對其他學(xué)生的想法進(jìn)行討論。

四、豐富拓展資源

一節(jié)課的時間有限、容量有限，學(xué)校條件有限，教師精力有限，且一些實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過于漫長或有安全隱患，一些課外活動無法實(shí)現(xiàn)等，導(dǎo)致很難體現(xiàn)科學(xué)探究的結(jié)構(gòu)性、豐富性和立體多元性。智慧教育可以有效解決上述問題。教師可以為學(xué)生提供各種各樣的教學(xué)資源;可以錄制相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)情境做實(shí)況分析;可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，甚至在虛擬現(xiàn)實(shí)中，學(xué)生可以置身于浩瀚的太陽系、銀河系空間，看到人體的各部分結(jié)構(gòu)鮮活地呈現(xiàn)在眼前，能將抽象、晦澀難懂的知識以3D立體的方式呈現(xiàn)，難以理解的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)都變得簡單明了。同時，為進(jìn)一步鞏固所學(xué)，拓展學(xué)生知識面，還可以編制探究知識題庫，在線答題，實(shí)時評價，并根據(jù)答題情況進(jìn)行知識推送，切實(shí)做到學(xué)習(xí)的鞏固和提升;甚至可以搭建智慧云平臺，可以實(shí)時連線家長、研究院專家解決教學(xué)中的一些拓展性問題，豐富研究視角和知識面。

五、未來展望

信息技術(shù)帶來了嶄新的思維方式和教育方式，技術(shù)支持下的智慧教育以其交互性、集成性、延展性、重復(fù)性等優(yōu)勢，為提高科學(xué)探究實(shí)效提供了有力支持。但值得注意的是，不是所有探究內(nèi)容都要應(yīng)用信息技術(shù)，很多課程采用基本的實(shí)驗(yàn)器材就可以達(dá)到較佳教學(xué)目標(biāo)，要合理地進(jìn)行選擇;也不是所有相關(guān)課程的環(huán)節(jié)都采取同樣的手段，要針對不同的教學(xué)環(huán)節(jié)，選擇不同的信息技術(shù)手段。因此，在今后的科學(xué)探究教學(xué)中，要結(jié)合課標(biāo)要求、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情合理選擇和運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，以科學(xué)知識，科學(xué)探究，科學(xué)態(tài)度，科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境等目標(biāo)達(dá)成為指向，以“技術(shù)究竟解放了什么”為著力點(diǎn)，充分利用時間和空間，著力打造智慧教育下的深度科學(xué)探究教學(xué)。同時，要進(jìn)一步挖掘典型案例，選取物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙、技術(shù)與工程四大領(lǐng)域的代表性探究案例探索智慧教育下的具體實(shí)施路徑;要進(jìn)一步開展科學(xué)探究實(shí)證研究，開展數(shù)據(jù)化集體論證，定性與定量研究相結(jié)合，進(jìn)行較為豐富的深度研究;要進(jìn)一步豐富科學(xué)探究評價手段，探索計算機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M評價、數(shù)據(jù)題庫測評、數(shù)字化課堂觀察等智慧教育評價方式，開展個性化、綜合化評價等。

總之，要扎實(shí)落實(shí)基于問題、基于觀察、基于思考、基于數(shù)據(jù)、基于實(shí)證、基于現(xiàn)實(shí)、基于評價的探究過程，依托信息技術(shù)廣泛開展深度學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)，使“思維有力度，探究有深度，思想有高度”。

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責(zé)任編輯? 梁國勝