借助信息技術(shù)破解實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境

◇王 峰（江蘇：泰州市周山河小學(xué)）

新課程改革突出了信息技術(shù)在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中的融合應(yīng)用，應(yīng)用信息技術(shù)助力課堂教學(xué)是教學(xué)改革創(chuàng)新的必然趨勢。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容中占有較大比重，對促進(jìn)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成起著至關(guān)重要的作用。為了讓科學(xué)探究真實(shí)發(fā)生，讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)真正有效，小學(xué)科學(xué)教師要明確小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性，剖析小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的困境，知曉掌握相應(yīng)的信息技術(shù)功能，進(jìn)而施行相應(yīng)的解困策略。

2017年版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)提出如下建議：動(dòng)手動(dòng)腦做科學(xué)；開展探究式學(xué)習(xí)；突出學(xué)生的主體地位。最能體現(xiàn)此項(xiàng)建議精神的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中往往會(huì)受到諸多因素的影響和限制，難以真正有效實(shí)施。如何讓科學(xué)實(shí)踐探究真實(shí)發(fā)生，讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正有效，筆者針對教學(xué)現(xiàn)狀，探究分析原因，尋找解決途徑，認(rèn)為小學(xué)科學(xué)教師應(yīng)循著“明重、析困、知能、施策”之路，以信息技術(shù)之能，助力小學(xué)科學(xué)教師破解實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

“科學(xué)教育”是以“科學(xué)探究”為核心的，小學(xué)階段的科學(xué)課是一門綜合性學(xué)科，其中實(shí)踐性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是學(xué)生獲取知識的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)教學(xué)內(nèi)容中占了很大的比重，對課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成至關(guān)重要。每一位科學(xué)教師都應(yīng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性有著明確清醒的認(rèn)識。

那么小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性主要體現(xiàn)在哪些方面呢？

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和欲望的源發(fā)地

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行У嘏囵B(yǎng)小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的興趣，激發(fā)探索科學(xué)現(xiàn)象的欲望。小學(xué)生正處在天生就對新奇的東西感興趣的年齡階段，小學(xué)科學(xué)這門課正好能滿足孩子們的這個(gè)需求。對他們而言，小學(xué)科學(xué)課就是玩的課，尤其是做科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是動(dòng)手玩，他們覺得在玩中可以解答心中的疑惑，可以學(xué)到有趣的知識，并且不需要去死記硬背什么知識，因此對小學(xué)科學(xué)課充滿期待。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為他們學(xué)習(xí)興趣的源發(fā)地，令他們興致滿滿。

（二）探究式學(xué)習(xí)的承載體

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)承載著促進(jìn)學(xué)生掌握知識內(nèi)容、體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程、形成綜合能力、開展探究式學(xué)習(xí)的重任。進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在科學(xué)課中通過動(dòng)手做、做中探、探中思、思中獲得一種學(xué)習(xí)方式。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)，大致會(huì)經(jīng)歷針對現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)問題提出假設(shè)，驗(yàn)證假設(shè)設(shè)計(jì)方案，依據(jù)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察感受實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，搜集分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律揭示本質(zhì)等一系列步驟。整個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程既是知識獲取，能力培養(yǎng)，也是情感體驗(yàn)，思維提升的過程。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是引導(dǎo)學(xué)生探究未知、獲得新知，塑造學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力的承載體。

（三）學(xué)生主體性的彰顯點(diǎn)

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是融操作性、思考性、創(chuàng)造性、趣味性為一體的教學(xué)活動(dòng)，是學(xué)生最樂于參與的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，也是最利于體現(xiàn)學(xué)生主體參與的教學(xué)內(nèi)容?？茖W(xué)知識的原理、規(guī)律、現(xiàn)象、概念較多。你提問，我思考；你講解，我記憶；你布置，我練習(xí)……單調(diào)的講解，機(jī)械的練習(xí)只會(huì)使得小學(xué)科學(xué)的教學(xué)索然無味，缺乏激情?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)則讓學(xué)生在動(dòng)口討論、動(dòng)手操作、動(dòng)腦辨析中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)知識的樂趣，增強(qiáng)探究科學(xué)現(xiàn)象的能力，像科學(xué)家那樣經(jīng)歷科學(xué)發(fā)現(xiàn)的全過程，體驗(yàn)收獲成功的喜悅，從而成為發(fā)揮學(xué)生主體性的最重要的彰顯點(diǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法，獲得科學(xué)知識，領(lǐng)悟科學(xué)精神，形成科學(xué)思維的過程中發(fā)揮著極其重要的作用，當(dāng)教師對此有了明晰的認(rèn)識，就有了積極開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要功效的主觀愿望。但在具體實(shí)施過程中，往往還是會(huì)受到諸多因素的影響和限制，難以真正發(fā)揮或達(dá)到應(yīng)有之功效，讓小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)處在“形而上學(xué)”的困境。

那么小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境主要表現(xiàn)為哪些方面呢？

（一）實(shí)驗(yàn)效果不佳

小學(xué)階段的學(xué)生求知欲強(qiáng)，好奇心重，貪玩愛動(dòng)，天性使然。開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)他們的注意力往往是在設(shè)備器材上，爭著說搶著做，對實(shí)驗(yàn)?zāi)康臎]有明確的認(rèn)識，對實(shí)驗(yàn)的原理欠缺思考，對實(shí)驗(yàn)變化、現(xiàn)象少了觀察，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、規(guī)律懶得分析……對學(xué)生而言做實(shí)驗(yàn)并不是自主探究未知、經(jīng)歷知識獲得的過程，而是一番“玩”的體驗(yàn)。一旦學(xué)生沉浸在“玩”的樂趣中，課堂組織勢必混亂，實(shí)驗(yàn)的作用、目的和效果必然不佳。

（二）實(shí)驗(yàn)資源不足

大多數(shù)學(xué)校都已按照一定標(biāo)準(zhǔn)配備了科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器，但往往是數(shù)量偏少，不能滿足各年級小學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)室充分開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。有些學(xué)?！翱茖W(xué)實(shí)驗(yàn)室”有其名無其實(shí)，與普通教室無異。其次受時(shí)空限制或有安全之憂，很多教師不便開展或不愿開展真正的實(shí)驗(yàn)探究，只會(huì)選擇用畫面訓(xùn)練觀察，用言語講述現(xiàn)象，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)流于形式。有時(shí)即便實(shí)施了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因?qū)嶒?yàn)材料限制，學(xué)生也只能嚴(yán)格遵循流程按步驟進(jìn)行，因?yàn)椤耙徽胁簧?，滿盤皆輸”，難有復(fù)盤的可能性，原本的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，停滯在“依葫蘆畫瓢”階段，嚴(yán)重制約了學(xué)生主體性的發(fā)揮。

（三）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)不力

2017年2月《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的出臺，對促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教育的發(fā)展有著非凡的意義，但不可否認(rèn)的是當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教師仍是兼職的多專職的少，專業(yè)對口的更少之又少。小學(xué)科學(xué)師資緊缺，人員流動(dòng)性強(qiáng)，就更別談配備實(shí)驗(yàn)員了。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)對教師專業(yè)能力要求極高，或因操作技能的欠缺，或?qū)?shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，“心有余而力不足”常常會(huì)令教師“照本宣科”完成實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)停留在文字上。學(xué)科專業(yè)知識和實(shí)驗(yàn)專業(yè)技能的儲備不足，造成教師實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)不力，讓實(shí)踐探究成為空談。

三、信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

當(dāng)今世界，信息技術(shù)創(chuàng)新日新月異，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化深入發(fā)展，信息技術(shù)為生活帶來便利的同時(shí)，在教育教學(xué)中也獲得了廣泛應(yīng)用。如何在新時(shí)期的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分、合理、高效地發(fā)揮出現(xiàn)代信息技術(shù)的作用？作為教師，我們首先應(yīng)該知道信息技術(shù)有哪些作用，有什么功能，“知能善用”，從而發(fā)揮其優(yōu)越性，破解小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境。

那么信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用表現(xiàn)在哪些方面呢？

（一）多元的表現(xiàn)力，良好的調(diào)控性

多媒體信息技術(shù)是最常見最常用的技術(shù)，能集文本、聲音、畫面、影像于一體，有豐富多元的表現(xiàn)力，可支持多感官參與，能營造逼真的氛圍。依據(jù)教學(xué)需求，多媒體技術(shù)既可多線條單一展示，定向投送知識，屏蔽干擾因素，引導(dǎo)學(xué)生專注觀察學(xué)有指向，讓學(xué)習(xí)目標(biāo)明晰，進(jìn)而啟迪思維；也可全方位組合呈現(xiàn)，網(wǎng)狀延伸信息，鎖定高效區(qū)域，全面輻射，調(diào)控學(xué)生學(xué)習(xí)行為，讓其心無旁騖，樂于體驗(yàn)，勤于探究。多媒體信息技術(shù)多元的表現(xiàn)力，良好的調(diào)控性，能為實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加高效提供了保障。

（二）逼真的體驗(yàn)感，無限的再生力

信息技術(shù)高速發(fā)展、更新迭代讓人目不暇接，VR、AR、MR 接踵而至，幾乎能夠虛擬一切真實(shí)世界。虛擬器材、擬實(shí)驗(yàn)室，已然來臨，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅具有模擬性，更具較強(qiáng)的真實(shí)性、多彩的交互性，如臨其境的感受，能使人獲得逼真的體驗(yàn)感，更利于激發(fā)探究的興趣。這一切虛擬之境、虛擬之物無須過多整理，可讓學(xué)習(xí)者反復(fù)實(shí)驗(yàn)探索，反復(fù)嘗試創(chuàng)新，且可不計(jì)試錯(cuò)成本。虛擬技術(shù)的逼真的體驗(yàn)感，無限的再生力，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中自主建構(gòu)知識成為可能。

（三）資源的共享性，高效的協(xié)作力

互聯(lián)網(wǎng)以驚人的速度迅猛發(fā)展，人類正從工業(yè)時(shí)代大邁步進(jìn)入信息時(shí)代，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)已然興起，“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)實(shí)驗(yàn)”也已悄然發(fā)生。“AI智能平臺”“微課堂”“精品課程”“云端共享”……互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)令信息海量儲存，優(yōu)質(zhì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的及時(shí)更新以及各種信息化的實(shí)驗(yàn)課程資源庫的建設(shè)，令教師能便捷地獲得直接相關(guān)的素材和資料。網(wǎng)絡(luò)資源齊建共享，協(xié)作互助，讓專家、大師、小白結(jié)伴同行，讓原本無力為繼的非專業(yè)非專職的科學(xué)教師能迅速遷移知識，快速復(fù)制能力，給教師蓄力賦能?；ヂ?lián)網(wǎng)資源的共享性、高效的協(xié)作力成了科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效實(shí)施的先決條件。

四、借助信息技術(shù)破解實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境

當(dāng)科學(xué)教師充分認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義，明確了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，通過學(xué)習(xí)知曉了新時(shí)期信息技術(shù)的多方功能，即便在開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)遇到困難，也不會(huì)畏難不前、繞道而行，而是去積極尋找解困之法，施行應(yīng)用信息技術(shù)助力科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的良策。

那么針對前文所述之困，得知信息技術(shù)相關(guān)之能，教師可以施行哪些應(yīng)用信息技術(shù)助力科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)解困之策呢？

（一）引導(dǎo)學(xué)生觀察，規(guī)范實(shí)驗(yàn)行為

為避免實(shí)驗(yàn)操作時(shí)因?qū)W生好動(dòng)而亂動(dòng)，讓實(shí)驗(yàn)操作失去意義或因觀看演示實(shí)驗(yàn)時(shí)距離較遠(yuǎn)，看不清現(xiàn)象，失去興趣，教師可采用視頻錄像技術(shù)進(jìn)行演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，規(guī)范實(shí)驗(yàn)行為。如，在開展“加熱和冷卻”實(shí)驗(yàn)前，先進(jìn)行視頻演示對正確使用溫度計(jì)測溫進(jìn)行規(guī)范指導(dǎo)。視頻演示可以實(shí)現(xiàn)對局部進(jìn)行放大、停頓，讓講解更加充分，為學(xué)生規(guī)范操作提供保證。同時(shí)還可以應(yīng)用倍速或延時(shí)技術(shù)使學(xué)生緩慢地看到水溫持續(xù)下降或快速上升的變化，也能使學(xué)生清晰地觀察到緩慢的變化和不易觀察到的細(xì)節(jié)。這樣，在縮短了教學(xué)時(shí)長的同時(shí)又不著痕跡地引導(dǎo)學(xué)生專注觀察，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的效果。

（二）豐富操作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，有時(shí)會(huì)因器材不足，或現(xiàn)實(shí)條件所限，讓探究無法進(jìn)行，讓現(xiàn)象無法呈現(xiàn)。此時(shí)，教師可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供操作條件，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分發(fā)揮自主能動(dòng)性，讓他們大膽操作敢于嘗試。如，在“搭建簡單電路”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，將電池、用電器、導(dǎo)線等進(jìn)行多種組合，創(chuàng)新花樣采用不同連接方式，不會(huì)因擔(dān)心損耗電池、燈泡等電路設(shè)備而不敢嘗試自主創(chuàng)新的連接方式，進(jìn)而從容操作細(xì)致觀察獲得真知灼見。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)艹綍r(shí)空界限、化危為安、展示微觀、壓縮宏觀、降低試錯(cuò)成本的優(yōu)勢，豐富實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，為學(xué)生自主探索提供機(jī)會(huì)，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新提供可能。

（三）發(fā)掘互聯(lián)網(wǎng)資源，巧借外力開展教學(xué)

小學(xué)科學(xué)課程雖處在科學(xué)啟蒙階段，但也會(huì)涉及生命領(lǐng)域、宇宙世界等博大精深的學(xué)問，由于受到知識儲備、專業(yè)技能等因素影響，有些教師可能難以從容面對實(shí)驗(yàn)操作。教師可以充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)資源，在加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生拓寬多元化信息渠道獲取資源，更可以借用網(wǎng)上博物館、展館、智能平臺助力實(shí)驗(yàn)課堂。比如，“食物的消化”“認(rèn)識礦物”等，就可以“微課”“精品課程”為助力，巧妙“聘請”外援，讓網(wǎng)絡(luò)名師、專家成為實(shí)驗(yàn)助教，開展雙師、多師同堂指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，提升科學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、直觀性，為實(shí)驗(yàn)課程的順利開展奠定基礎(chǔ)。

借助信息技術(shù)破解實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境，沒有固定不變的模式和策略。在日常教學(xué)中，只要教師堅(jiān)定走好“明重、析困、知能、施策”之路，以學(xué)生發(fā)展為根本，以提升學(xué)生的科學(xué)技能和素養(yǎng)為目標(biāo)，依據(jù)客觀條件，結(jié)合自身因素，針對教學(xué)實(shí)際巧妙整合應(yīng)用信息技術(shù)，定能將小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)落到實(shí)處?！?/p>