有效運(yùn)用信息技術(shù)手段提升小學(xué)生科學(xué)探究能力

宗若燦

（營(yíng)口實(shí)驗(yàn)學(xué)校）

信息技術(shù)作為一種有效的教學(xué)手段，正改變著傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式。教師要堅(jiān)持新課標(biāo)中“以學(xué)生發(fā)展為本”的教學(xué)理念，充分利用信息技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多樣的教學(xué)情境，提供豐富的探究資源，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍；要引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行探究，主動(dòng)建構(gòu)科學(xué)知識(shí)。教師應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的引導(dǎo)者，而不是知識(shí)灌輸者。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要根據(jù)學(xué)生實(shí)際，運(yùn)用多種教學(xué)手段，促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生自主探究的熱情

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是在一定的情境中由其自主建構(gòu)的，教師并不是知識(shí)的傳授者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。學(xué)習(xí)知識(shí)的最佳途徑是由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@種發(fā)現(xiàn)是通過(guò)動(dòng)手操作、動(dòng)眼觀察、動(dòng)腦思考獲取的，因此學(xué)生理解最深，也容易掌握其中的規(guī)律、性質(zhì)和聯(lián)系。小學(xué)科學(xué)應(yīng)以學(xué)生的自主探究為主要的學(xué)習(xí)方式?；诖?，在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情境，充分利用信息技術(shù)交互功能，有針對(duì)性、有重點(diǎn)地引導(dǎo)學(xué)生觀察，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，促使其對(duì)新知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)探究。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)教材六年級(jí)下冊(cè)第四單元第二課“太陽(yáng)系大家族”時(shí)，教材中有一段關(guān)于地球四季變化的文字介紹，其設(shè)計(jì)目的是促使學(xué)生對(duì)四季變化的原因有所了解。為了提高學(xué)生的探究能力和問(wèn)題意識(shí)，教師可提出下列問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論：

1.陽(yáng)光照射角度對(duì)地球的溫度有何影響？

2.北半球冬季陽(yáng)光是直射還是斜射？夏季呢？

3.地球上四季變化跟什么有關(guān)？

4.地球斜著身子公轉(zhuǎn)，為何會(huì)引起陽(yáng)光照射角度的變化？

課堂上，學(xué)生對(duì)前三個(gè)問(wèn)題很容易就能解答，但無(wú)法清楚解答第四個(gè)問(wèn)題。此時(shí)，教師就可以利用多媒體動(dòng)畫(huà)課件演示出第四個(gè)問(wèn)題中的根本原因：地球公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)橢圓的形狀，地軸與公轉(zhuǎn)軌道始終會(huì)保持66°34′的交角，即地球始終是斜著身子繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)到3月21日左右的位置時(shí)，陽(yáng)光直射在赤道上，北半球的陽(yáng)光是斜射的，正是春季，而南半球正是秋季。當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)到6月22日左右的位置時(shí)，陽(yáng)光直射在北回歸線上，北半球便進(jìn)入了夏季，而南半球正是冬季。當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)到9月23日左右的位置時(shí)，陽(yáng)光又直射到赤道上，北半球進(jìn)入秋季，南半球轉(zhuǎn)為春季。當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)到12月22日左右的位置時(shí)，陽(yáng)光直射到南回歸線上，北半球進(jìn)入冬季，而南半球則進(jìn)入夏季。接下來(lái)就進(jìn)入了新的一年，新一輪的四季交替又要開(kāi)始了。

英國(guó)物理學(xué)家法拉第曾說(shuō)過(guò)：“沒(méi)有觀察就沒(méi)有科學(xué)?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)誕生于仔細(xì)的觀察之中?！庇^察是探究之始，是科學(xué)研究的基本方法。在科學(xué)課教學(xué)過(guò)程中，教師要善于利用信息技術(shù)帶來(lái)的有利學(xué)習(xí)條件，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察，抓住探究對(duì)象的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

二、利用信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)方式，搭建學(xué)生自主探究的舞臺(tái)

科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，為了促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行探究，教師應(yīng)該充分利用信息技術(shù)，將枯燥的文字轉(zhuǎn)換為生動(dòng)活潑的、可探究的內(nèi)容，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展科學(xué)探究的資源。在信息化教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不僅可以利用豐富的學(xué)習(xí)資源自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)，而且可以展開(kāi)彼此合作、交流，及時(shí)反饋學(xué)習(xí)成果。教師利用信息技術(shù)可以營(yíng)造開(kāi)放的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，包括空間的靈活性、學(xué)生對(duì)活動(dòng)的選擇性、學(xué)習(xí)材料的豐富性、課堂內(nèi)容的綜合性、教學(xué)方式的多樣性，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供條件。

（一）活躍課堂氛圍，激活學(xué)生的科學(xué)思維

教育心理學(xué)的研究表明，學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)與維持主要是在學(xué)習(xí)情境中實(shí)現(xiàn)的。教師要充分營(yíng)造自主合作探究的氛圍，給學(xué)生自由發(fā)展的空間。課堂教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、有趣的情境，讓學(xué)生身臨其境，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)豐富的聯(lián)想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而促使學(xué)生積極主動(dòng)地進(jìn)行思考，深入地探究問(wèn)題。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)第三單元第一課“簡(jiǎn)單電路”時(shí)，教師可利用多媒體課件創(chuàng)設(shè)情境：“晚上放學(xué)后，住三十層樓的小朋友正在家中獨(dú)自寫(xiě)作業(yè)，忽然停電了。他找到了前幾天被自己踩壞的手電筒，所幸的是電池和燈泡并沒(méi)有壞，此外家里還有一根準(zhǔn)備丟棄的電話線。同學(xué)們能幫助他做一個(gè)簡(jiǎn)單的照明裝置嗎？”學(xué)生的求知欲被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，他們根據(jù)情境中所提供的器材開(kāi)始探究起來(lái)。沒(méi)過(guò)一會(huì)兒，便有學(xué)生展示自己的成果，教師對(duì)第一個(gè)展示的學(xué)生進(jìn)行表?yè)P(yáng)，同時(shí)鼓勵(lì)那些還沒(méi)有將電路組裝成功的學(xué)生繼續(xù)努力。組裝失敗的學(xué)生認(rèn)真觀察并尋找組裝失敗的原因，很快他們也都紛紛完成了自己的任務(wù)。教師再次利用多媒體課件演示基本電路中的基本元件及結(jié)構(gòu)、電流的方向，使學(xué)生真切地體會(huì)到“只有形成電流的通路，燈泡才會(huì)發(fā)亮”。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生將電路的實(shí)物圖轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的電路圖，最后引導(dǎo)學(xué)生讓更多的小燈泡亮起來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生熱情高漲，紛紛用自己的方法完成了任務(wù)。在匯報(bào)時(shí)，大部分學(xué)生采用的是串聯(lián)的方式，只有個(gè)別學(xué)生采用的是并聯(lián)的方式。教師讓采用并聯(lián)方式的學(xué)生上臺(tái)展示，經(jīng)過(guò)多媒體演示和激烈的討論，學(xué)生了解了并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)。有個(gè)學(xué)生站起來(lái)問(wèn)：“老師，家中臥室的雙控開(kāi)關(guān)是怎么聯(lián)的？”一句話問(wèn)得教室內(nèi)鴉雀無(wú)聲，教師引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出雙控開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)，然后根據(jù)“電路中只有形成電流的通路燈泡才會(huì)發(fā)亮”這一原理讓學(xué)生進(jìn)行討論，并設(shè)計(jì)出雙控開(kāi)關(guān)的電路圖。最后，經(jīng)過(guò)幾番深入討論，學(xué)生得出了雙控開(kāi)關(guān)的電路圖（見(jiàn)下頁(yè)圖1）。

圖1 雙控開(kāi)關(guān)電路圖

（二）提供探究資源，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

科學(xué)探究是獲取科學(xué)知識(shí)的重要方法，也是通過(guò)實(shí)證、邏輯推理、創(chuàng)造性思維和交流形成共識(shí)的過(guò)程。探究式科學(xué)教學(xué)是指讓學(xué)生通過(guò)親自收集數(shù)據(jù)，參與實(shí)證、討論和辯論，建構(gòu)和理解主要的科學(xué)概念?？茖W(xué)課中有些內(nèi)容過(guò)于抽象，其中蘊(yùn)含的道理學(xué)生很難理解、掌握。為此，教師要為學(xué)生的科學(xué)探究提供充足的探究資源，只有這樣，學(xué)生才能真正參與到科學(xué)探究的全過(guò)程。利用信息技術(shù)可以通過(guò)生動(dòng)、形象的內(nèi)容來(lái)展現(xiàn)出變化規(guī)律，進(jìn)而化抽象為直觀，化枯燥為有趣，化間接為直接。在探究活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)觀察、分析、綜合、概括等思維活動(dòng)，還能進(jìn)一步提升自主探究能力。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)第二單元第四課“研究透鏡”時(shí)，由于學(xué)生無(wú)法感受到光線的存在，因而自然無(wú)法理解透鏡對(duì)光線的折射作用。課堂教學(xué)中，教師制作了flash課件，使學(xué)生在操作課件時(shí)發(fā)現(xiàn)：平行光線射到凸透鏡后會(huì)發(fā)生折射，折射后的光線正好通過(guò)凸透鏡的焦點(diǎn)；而通過(guò)凸透鏡中心的光線并不會(huì)發(fā)生折射，這兩條特殊的光線會(huì)交在一點(diǎn)。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究凸透鏡成像的規(guī)律，學(xué)生利用flash凸透鏡成像課件，很快發(fā)現(xiàn)“光源在不同位置會(huì)出現(xiàn)大小不同的像”。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步探究，學(xué)生得出結(jié)論：凸透鏡成像是倒立的像，兩倍焦距處是一個(gè)特殊點(diǎn)，成的像與實(shí)物光源大小相等，大于兩倍焦距成像是放大像，小于兩倍焦距成像是縮小像。

教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，將課堂探究的時(shí)間和空間留給學(xué)生，并給學(xué)生自主探究提供充足的資源，鼓勵(lì)學(xué)生大膽地去想、去看、去說(shuō)、去做、去質(zhì)疑，這樣學(xué)生才能在探究中有所發(fā)現(xiàn)。

（三）開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，豐富學(xué)生的自主探究?jī)?nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)融入了我們的學(xué)習(xí)和生活中。由于網(wǎng)絡(luò)資源內(nèi)容豐富、使用便捷，因此成為人們獲取有效信息的重要方式。信息搜集、處理能力是一項(xiàng)重要的科學(xué)素養(yǎng)，也是教師應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的能力。教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中充分利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲取有價(jià)值的信息，這樣就可以為學(xué)生自主探究拓寬渠道。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)資源過(guò)于豐富，教師也應(yīng)教給學(xué)生一些搜索資料的方法，防止學(xué)生“大海撈針”。例如，我校結(jié)合學(xué)生的年齡特點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)舉辦了以下科技創(chuàng)新活動(dòng)。

一是以普及科技知識(shí)為主的知識(shí)性項(xiàng)目。學(xué)校舉辦了“植物世界探秘”“探索浩瀚的宇宙”“地震不可怕”“新型能源的利用”“大腦的奧秘”等知識(shí)性展覽，根據(jù)青少年的年齡特征，以由近及遠(yuǎn)、由零星到系統(tǒng)、由具體到抽象、由現(xiàn)象到本質(zhì)、由微觀到宏觀的形式，向?qū)W生展示科學(xué)知識(shí)、技能和方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)行為和習(xí)慣。

二是以培養(yǎng)動(dòng)手能力為主的技能項(xiàng)目。學(xué)校舉辦了模型制作、科學(xué)網(wǎng)制作、紙橋承重比賽等技能活動(dòng)；在學(xué)?？萍拣^中設(shè)置了模型室、多媒體教室、機(jī)器人教室、科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字天文地理實(shí)驗(yàn)室、科技制作實(shí)驗(yàn)室、實(shí)踐能力創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和科技探索實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生的動(dòng)手操作提供了條件。

三是以提高學(xué)生科技創(chuàng)新能力為主的實(shí)踐性項(xiàng)目。學(xué)校定期舉辦科技夏（冬）令營(yíng)、科技演講會(huì)、第二課堂興趣小組、科技創(chuàng)新主題講座、科技競(jìng)賽等多種形式的活動(dòng)。

三、利用信息技術(shù)改變知識(shí)呈現(xiàn)方式，激活學(xué)生自主探究的思維

小學(xué)生的求知欲旺盛，但他們的有意注意時(shí)間較短，易受到情緒、興趣、探究對(duì)象的特點(diǎn)、外界因素等影響。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的這些學(xué)習(xí)特點(diǎn)，充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將枯燥、空洞的科學(xué)知識(shí)以新穎的形式呈現(xiàn)出來(lái)，加強(qiáng)學(xué)生多種感官的參與，密切聯(lián)系學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，激活學(xué)生自主探究的思維。

（一）利用生活經(jīng)驗(yàn)，使知識(shí)生活化

科學(xué)課中有許多生活情境需要學(xué)生長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，才能得出結(jié)論。我們可以利用信息技術(shù)縮短時(shí)空，模擬生活情境，從中引出科學(xué)問(wèn)題；引導(dǎo)學(xué)生思考，從中感悟生活中處處都有科學(xué)；進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生自主探究的意識(shí)。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)教材五年級(jí)上冊(cè)第一單元第一課“太陽(yáng)和影子”時(shí)，教師運(yùn)用談話法引入：“同學(xué)們，你們的雙休日一般是怎樣安排的？看來(lái)同學(xué)們都會(huì)有計(jì)劃地合理安排時(shí)間，要想知道現(xiàn)在的時(shí)間，你有什么辦法？古人沒(méi)有手表，他們又是怎樣掌握時(shí)間的呢？”學(xué)生陷入了深思，這時(shí)，教師利用flash課件演示日出、日落的過(guò)程。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)早、中、晚三個(gè)時(shí)間段樹(shù)影的變化。教師引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)討論：怎樣根據(jù)不同時(shí)間樹(shù)影的變化規(guī)律找到對(duì)應(yīng)的時(shí)間？隨后，教師將學(xué)生帶到操場(chǎng)上，讓學(xué)生根據(jù)自己得出的結(jié)論記錄下旗桿不同時(shí)刻的影子，制作成一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)鐘。

通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用生活經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生在探究活動(dòng)中表現(xiàn)得異?；钴S。學(xué)生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、小組交流、討論方案、自主探究的過(guò)程，培養(yǎng)了科學(xué)思維能力和問(wèn)題解決能力，從生活中找到了科學(xué)問(wèn)題，提升了科學(xué)素養(yǎng)。

（二）利用活動(dòng)，使知識(shí)實(shí)用化

活動(dòng)是兒童的重要學(xué)習(xí)途徑，是聯(lián)系主客體的橋梁，是認(rèn)識(shí)發(fā)展的直接源泉。教師要根據(jù)兒童的心理特點(diǎn)，放手讓學(xué)生在動(dòng)手、動(dòng)口、動(dòng)腦的協(xié)調(diào)之中進(jìn)行自主探求知識(shí)的活動(dòng)，這樣可促使學(xué)生建立認(rèn)知結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這也要求教師在教學(xué)中要改變課堂教學(xué)模式，實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)，要充分利用信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動(dòng)場(chǎng)景，要引導(dǎo)學(xué)生自主參與到探究活動(dòng)中，通過(guò)自身的情感體驗(yàn)、思維活動(dòng)、探究活動(dòng)，自主進(jìn)行意義建構(gòu)，使探究過(guò)程產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

例如，在教學(xué)蘇教版科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)第二單元第三課“葉和花”時(shí)，教師先讓學(xué)生把手中的葉子摸一摸、看一看，區(qū)分不同葉子的特點(diǎn)，然后利用多媒體課件的拖拽功能對(duì)各種不同的葉子進(jìn)行分類(lèi)。學(xué)生的分類(lèi)方法千差萬(wàn)別，如按大小、長(zhǎng)短、顏色、形狀、葉柄上葉片數(shù)量、葉脈形態(tài)、葉裂、葉尖、葉緣等。盡管有些分類(lèi)不夠科學(xué)，但卻是學(xué)生認(rèn)真思考的結(jié)果，教師也應(yīng)加以肯定。對(duì)那些不著邊際的分類(lèi)方法，教師則應(yīng)通過(guò)全班討論加以引導(dǎo)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到怎樣分類(lèi)才是科學(xué)的。最后，教師利用多媒體課件演示葉子的光合作用和蒸騰作用，并引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)研究科學(xué)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，學(xué)生對(duì)葉子的分類(lèi)有了更深的認(rèn)識(shí)：按葉子的不同葉脈結(jié)構(gòu)，可以分為羽狀網(wǎng)脈、掌狀網(wǎng)脈、直出平行脈、橫出平行脈、直出平行脈；按葉子的形狀不同，可以分為針葉、心形葉、掌狀葉、羽狀葉、筒卵形葉、圓卵形葉、批針形葉等；按葉序，可以分為互生、對(duì)生、輪生、簇生。

在教學(xué)活動(dòng)中，教師不但要注重知識(shí)結(jié)論，更要注重學(xué)生探究的過(guò)程，要使學(xué)生經(jīng)歷“做科學(xué)”的過(guò)程，讓學(xué)生了解得出結(jié)論的過(guò)程和方法，掌握科學(xué)探究的一般過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛；要使學(xué)生通過(guò)參與探究的全過(guò)程，從而使科學(xué)的思維方式滲透在獲取和運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程中，逐步構(gòu)建學(xué)生的理性思維體系。

總之，教師要充分利用信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)出引導(dǎo)、交流、矛盾、沖突、啟發(fā)、組織等情境。教師要提供可充分進(jìn)行科學(xué)探究的資源，使學(xué)生在自主探究的過(guò)程中獨(dú)立地獲得問(wèn)題解決的方法，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。教師要引導(dǎo)學(xué)生由對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程轉(zhuǎn)化為對(duì)問(wèn)題的探索過(guò)程，由對(duì)知識(shí)的認(rèn)知掌握轉(zhuǎn)化為對(duì)問(wèn)題的探究解決，使學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，在自主探究中不斷提升自己的科學(xué)素養(yǎng)。