信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的必然趨勢(shì)。目前，小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中存在著教學(xué)手段單一、實(shí)驗(yàn)條件受限、學(xué)生參與度不足等問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了課堂教學(xué)活動(dòng)的開展。而把信息技術(shù)應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，不僅順應(yīng)了教學(xué)趨勢(shì)的發(fā)展，還能夠解決當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，構(gòu)建有效的教學(xué)環(huán)境。

一、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用原則

（一）適切融合原則

信息技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過(guò)程形成一個(gè)有機(jī)的整體，而非在教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中簡(jiǎn)單疊加教學(xué)方法，這樣才能夠有效提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)的效果。教師先要明確教學(xué)目標(biāo)的核心內(nèi)容，然后根據(jù)教學(xué)目標(biāo)有針對(duì)性地選擇課堂上使用的信息技術(shù)工具和相應(yīng)的信息化教學(xué)資源，而后利用信息技術(shù)向?qū)W生展示難以通過(guò)常規(guī)教學(xué)方法展示的抽象概念、微觀現(xiàn)象等，這樣才能夠發(fā)揮出信息技術(shù)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。教師還需要精準(zhǔn)把握信息技術(shù)在課堂上的介入時(shí)機(jī)，既不能過(guò)度依賴信息技術(shù)，導(dǎo)致學(xué)生缺失對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的直觀認(rèn)識(shí)，也不能忽視信息技術(shù)在提高學(xué)生認(rèn)知效率方面的作用，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的深度融合[1]

（二）學(xué)生主體原則

學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體，教師需要堅(jiān)持以學(xué)生為主體的原則，把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、探究能力等作為信息技術(shù)應(yīng)用的根本出發(fā)點(diǎn)。這就要求教師在應(yīng)用信息技術(shù)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，使用的信息技術(shù)應(yīng)匹配學(xué)生的接受能力，避免因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的應(yīng)用而降低了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注。在進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師要明確信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)服務(wù)于學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，而不是把學(xué)生放在被動(dòng)接受信息的學(xué)習(xí)者的位置上，即讓學(xué)生能夠把信息技術(shù)當(dāng)成學(xué)習(xí)的工具，利用信息技術(shù)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，收集相應(yīng)的資料，達(dá)到學(xué)習(xí)的目的，從而為學(xué)生的全面發(fā)展提供幫助。

（三）資源優(yōu)化原則

在互聯(lián)網(wǎng)中，關(guān)于小學(xué)科學(xué)的教育資源是海量的，如果教師在應(yīng)用這些教育資源的時(shí)候沒有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的篩選和整合，那么不僅無(wú)法提升課堂教學(xué)的質(zhì)量，還有可能降低課堂教學(xué)的效果。因此，教師需要遵循資源優(yōu)化原則，在課堂上展示經(jīng)過(guò)系統(tǒng)篩選和整合的教育資源，助力學(xué)生的成長(zhǎng)。在對(duì)教育資源進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，教師應(yīng)當(dāng)建立明確的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，將科學(xué)性、教育性、趣味性等作為基本的衡量標(biāo)準(zhǔn)，深入研究資源是否和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)深度融合，能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對(duì)信息技術(shù)教育資源進(jìn)行二次開發(fā)也是資源優(yōu)化的一種方式，教師需要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上的通用型教學(xué)資源進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，讓這些教學(xué)資源能夠更加貼合小學(xué)科學(xué)教學(xué)的實(shí)際需求，從而為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供更大的幫助[2]

二、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，突破實(shí)驗(yàn)條件限制

小學(xué)科學(xué)教學(xué)的很多內(nèi)容是需要通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的，但是在大多數(shù)情況下，學(xué)校并沒有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)器材，這對(duì)學(xué)生的發(fā)展是非常不利的。而信息技術(shù)的引入能夠幫助教師創(chuàng)設(shè)出虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，突破現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)條件限制，從而為學(xué)生構(gòu)建更加有效的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]。在創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的時(shí)候，教師需要先評(píng)估實(shí)驗(yàn)開展的效果，確保實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既符合教材的教學(xué)要求，又可以以直觀的形式展現(xiàn)出學(xué)生需要掌握的科學(xué)知識(shí)。在利用信息技術(shù)演示科學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師可以采用“慢動(dòng)作示范法”，也就是把復(fù)雜的操作分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的步驟，在每完成一步實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候停頓3＼～5秒，使學(xué)生都能夠跟上實(shí)驗(yàn)操作的節(jié)奏。當(dāng)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境呈現(xiàn)關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師可以立刻按下暫停鍵，并用激光筆精確指向?qū)W生需要觀察的重點(diǎn)，然后設(shè)計(jì)“三問(wèn)聯(lián)動(dòng)”，即“你們看到了什么？為什么會(huì)這樣？這說(shuō)明了什么？”引導(dǎo)學(xué)生從觀察現(xiàn)象，到推理研究，再到得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)思維邏輯上的閉環(huán)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境開展教學(xué)的另一個(gè)好處，是當(dāng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生認(rèn)知偏差的時(shí)候，教師可以立刻在虛擬實(shí)驗(yàn)室調(diào)整參數(shù)，重現(xiàn)出學(xué)生認(rèn)知的內(nèi)容，能夠讓正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同屏對(duì)比，使學(xué)生可以自主發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并及時(shí)糾正自己的認(rèn)知偏差。

以“太陽(yáng)系大家族”的教學(xué)為例，筆者先在大屏幕上展示了一段神秘的星空旋轉(zhuǎn)視頻，暫停在某個(gè)奇特天象出現(xiàn)之處，拋出問(wèn)題：“這是什么天體？它為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)？”引發(fā)猜測(cè)后，筆者打開天文模擬軟件，從太陽(yáng)系整體視圖開始講解“看，這就是我們的太陽(yáng)系，由中心的恒星和圍繞它運(yùn)行的八大行星組成?！惫P者將鼠標(biāo)懸停在太陽(yáng)上，點(diǎn)擊信息按鈕，展示其基本數(shù)據(jù)，包括直徑、質(zhì)量、溫度等，并強(qiáng)調(diào)：“太陽(yáng)占據(jù)了太陽(yáng)系 99.86% 的質(zhì)量，這就是為什么所有行星都圍繞它轉(zhuǎn)動(dòng)?！彪S后，筆者點(diǎn)擊軟件控制面板上的“軌道顯示”按鈕，使八大行星的運(yùn)行軌道同時(shí)可見，并調(diào)整時(shí)間加速器至1000倍，讓行星運(yùn)動(dòng)變得可觀察?！白⒁饪矗男┬行沁\(yùn)動(dòng)最快？哪些最慢？為什么會(huì)這樣？”筆者特意將水星和海王星的運(yùn)行速度進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“距離太陽(yáng)越近，公轉(zhuǎn)速度越快\"的規(guī)律。

當(dāng)講到地球時(shí)，筆者將視角切換至“地球觀測(cè)模式”，設(shè)置時(shí)間為“連續(xù)24小時(shí)”，讓學(xué)生觀察太陽(yáng)的升起、高懸和落下的整個(gè)過(guò)程?！叭绻覀冋驹诘厍蛏?，看到太陽(yáng)東升西落，實(shí)際上是什么在運(yùn)動(dòng)？”與此同時(shí)，筆者暫停模擬，拿起地球儀，在燈光照射下慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，讓學(xué)生理解“地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致晝夜交替”的原理。在講解季節(jié)變化時(shí)，筆者調(diào)整軟件參數(shù)至“地球公轉(zhuǎn) + 黃赤交角視圖”，展示地球的地軸始終保持 23.5^° 傾斜的特點(diǎn)，“看，當(dāng)北半球傾向太陽(yáng)時(shí)，陽(yáng)光照射更直接，此時(shí)是夏天；半年后，南半球傾向太陽(yáng)，北半球則進(jìn)入冬季?！惫P者邊講解邊用手指在屏幕上指示光線照射角度的變化。

（二）運(yùn)用多媒體展示資源，激發(fā)科學(xué)探究興趣

多媒體資源是信息技術(shù)和小學(xué)科學(xué)教學(xué)融合的一個(gè)重要方面，合理使用多媒體資源能夠幫助學(xué)生理解抽象難懂的科學(xué)概念，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣。在選擇多媒體資源時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把握教學(xué)資源與教學(xué)內(nèi)容的契合度，使呈現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)點(diǎn)能夠符合學(xué)生的認(rèn)知水平，提高課堂教學(xué)的效率。在利用多媒體資源制作教學(xué)課件時(shí)，教師需要嚴(yán)格控制單張幻燈片的信息容量，遵循“一頁(yè)一核心概念”的原則，避免因?yàn)槎嗝襟w資源信息量大，增加了學(xué)生的理解難度，這對(duì)于學(xué)生的發(fā)展是非常不利的。多媒體資源當(dāng)中的動(dòng)態(tài)演示素材能夠進(jìn)一步降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，教師在使用這種素材的時(shí)候應(yīng)當(dāng)緊密圍繞教學(xué)當(dāng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，演示的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)定位在學(xué)生的認(rèn)知障礙處，從而提升學(xué)生的理解深度。

以“生物的遺傳”的教學(xué)為例，筆者先展示了一組趣味性強(qiáng)的親子照片。“請(qǐng)仔細(xì)觀察這些照片，你能找出哪些特征是從父母那里‘傳遞’過(guò)來(lái)的嗎？”在學(xué)生熱烈討論后，筆者切換至一段高清顯微視頻，展示細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體的分配。“這些藍(lán)色的線狀物就是染色體，它們攜帶著決定生物特征的遺傳信息?！惫P者按下暫停鍵，用激光筆指向染色體，并配合手勢(shì)模擬其分裂過(guò)程。隨后，筆者展示了一段DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的三維動(dòng)畫，調(diào)整視角讓學(xué)生從不同方向觀察DNA分子模型，并進(jìn)行引導(dǎo)：“DNA就像一本記錄生命密碼的書，它的每一頁(yè)都寫著關(guān)于生物特征的信息?！睘榱俗寣W(xué)生理解基因與性狀的關(guān)系，筆者播放了一段豌豆花實(shí)驗(yàn)的模擬動(dòng)畫，展示顯性和隱性基因的表現(xiàn)規(guī)律，“看，當(dāng)紫色花的基因遇到白色花的基因時(shí)，新一代的花兒呈現(xiàn)什么顏色？為什么會(huì)這樣？”筆者特意在這里設(shè)置了一個(gè)思考環(huán)節(jié)，讓學(xué)生先預(yù)測(cè)結(jié)果，然后再通過(guò)動(dòng)畫展示豌豆花的雜交過(guò)程。

在講解基因突變概念時(shí)，筆者展示了一系列變異生物的圖片，如白化病動(dòng)物、六指人等，并通過(guò)動(dòng)畫演示DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化后可能導(dǎo)致的巨大表型差異。在講解家族遺傳時(shí)，筆者展示了一張可交互的家族遺傳譜系圖，通過(guò)點(diǎn)擊不同成員，顯示其攜帶的特定基因及表現(xiàn)的性狀，并引導(dǎo)學(xué)生思考：“現(xiàn)在請(qǐng)你們猜一猜，如果這位攜帶藍(lán)色眼睛基因的父親和這位攜帶棕色眼晴基因的母親生了孩子，孩子的眼睛可能是什么顏色？”筆者通過(guò)電子白板的繪圖功能，與學(xué)生一起完成基因配對(duì)圖，直觀展示遺傳規(guī)律的預(yù)測(cè)過(guò)程。課堂最后，筆者播放了一段關(guān)于現(xiàn)代基因技術(shù)應(yīng)用的短片，展示科學(xué)家如何通過(guò)基因編輯技術(shù)治療遺傳疾病，引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的倫理問(wèn)題和未來(lái)應(yīng)用的可能性。

（三）應(yīng)用微課翻轉(zhuǎn)教學(xué)，優(yōu)化課堂時(shí)間分配

微課是近些年受到廣泛關(guān)注的教學(xué)形式，它能夠以非常簡(jiǎn)短的時(shí)間闡述清楚一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，可以大大緩解教師在課堂上的壓力，進(jìn)而給其他的教學(xué)內(nèi)容釋放更多的空間，提升課堂教學(xué)的整體效果。在進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)把微課作為教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)組成部分，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度在課堂上實(shí)行精準(zhǔn)投放，從而實(shí)現(xiàn)利用微課優(yōu)化課堂時(shí)間分配的目的。微課內(nèi)容的制作需要聚焦于單一的知識(shí)點(diǎn)，語(yǔ)言內(nèi)容要精練，邏輯要清晰，時(shí)間控制在3＼～5分鐘，這樣既可以讓學(xué)生集中注意力，又不會(huì)占用課堂當(dāng)中大量的時(shí)間。在播放微課之前，教師應(yīng)當(dāng)給學(xué)生設(shè)置明確的觀看任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入觀看的狀態(tài)，從而提高微課學(xué)習(xí)的效率。當(dāng)微課呈現(xiàn)關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，或者給學(xué)生展示非常復(fù)雜的科學(xué)原理時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)按下暫停鍵，給學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行思考，這樣能夠進(jìn)一步提升微課教學(xué)的效果。微課并不能滿足所有學(xué)生的需求，針對(duì)微課學(xué)習(xí)中學(xué)生可能產(chǎn)生的困惑點(diǎn)，或者學(xué)生在課堂上提出的問(wèn)題，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)微課內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充解釋，及時(shí)消除學(xué)生的認(rèn)知障礙，使微課能夠成為學(xué)生學(xué)習(xí)的良好助手。

以“煤、石油和天然氣”的教學(xué)為例，筆者在導(dǎo)入環(huán)節(jié)展示一組能源使用的圖片后，提出問(wèn)題：“這些能源從哪里來(lái)？它們有什么共同點(diǎn)？”引發(fā)學(xué)生思考。之后，筆者點(diǎn)擊播放第一段微課“化石能源的形成”，屏幕上生動(dòng)呈現(xiàn)了遠(yuǎn)古植物與海洋生物如何在特定地質(zhì)條件下演變?yōu)榻裉斓哪茉?。?dāng)視頻展示到關(guān)鍵的地質(zhì)壓力作用環(huán)節(jié)時(shí)，筆者按下暫停鍵，拿出預(yù)先準(zhǔn)備的煤炭實(shí)物標(biāo)本在教室內(nèi)傳遞，引導(dǎo)學(xué)生思考：“摸一摸這塊煤，它曾經(jīng)是什么？經(jīng)歷了什么變化？”學(xué)生驚訝地說(shuō)：“沒想到這么硬的煤炭竟然是由植物變成的！”筆者繼續(xù)進(jìn)行引導(dǎo)：“正是地下巨大的壓力和高溫使得植物變成了堅(jiān)硬的煤炭?！彪S后，繼續(xù)播放微課中石油形成的部分，當(dāng)屏幕展示石油藏集區(qū)的斷面圖時(shí)，筆者再次暫停，拿出透明的地層模型，指著不同顏色的巖層解釋：“石油為什么不會(huì)向上跑掉？這就是蓋層的作用，就像給水瓶蓋上了蓋子。”

微課播放結(jié)束后，筆者立即將全班分為三個(gè)探究小組，分別聚焦煤、石油和天然氣的特性實(shí)驗(yàn)。煤炭組的學(xué)生在筆者的指導(dǎo)下，觀察不同種類煤樣的燃燒特性，并記錄燃燒時(shí)間與火焰顏色；石油組則進(jìn)行簡(jiǎn)易的石油分餾模擬實(shí)驗(yàn)，觀察不同溫度下液體的蒸發(fā)與冷凝過(guò)程；天然氣組通過(guò)氣球膨脹實(shí)驗(yàn)，比較天然氣與空氣的體積變化差異。當(dāng)煤炭組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)無(wú)煙煤與煙煤燃燒特性差異較大時(shí)，筆者沒有直接給出解釋，而是播放第二段微課“煤的分類與應(yīng)用”，讓學(xué)生從視頻中尋找答案。石油組完成實(shí)驗(yàn)后，筆者引導(dǎo)他們觀看第三段微課“石油煉制過(guò)程”，加深他們對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。隨后，筆者組織“能源辯論會(huì)”，讓學(xué)生討論各種化石能源的優(yōu)缺點(diǎn)。課堂最后，筆者播放簡(jiǎn)短的總結(jié)微課“能源與環(huán)境”，引導(dǎo)學(xué)生思考能源利用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。

結(jié)語(yǔ)

綜上，教師應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中的定位，將其視為開展課堂輔助教學(xué)、提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效工具，在具體使用的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向，真正發(fā)揮出信息技術(shù)對(duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)的支持作用，從而為構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

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作者簡(jiǎn)介：張振杰（1999—），男，江蘇省啟東市海工小學(xué)。