依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性的思考

【摘要】义务教育阶段的科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，可以让学生从整体层面认识自然世界，还可以发展学生基本的科学能力。文章简单介绍了小学科学实验教学的内容，论述了依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性的可行性及方向，并阐述了通过应用智慧教育平台、分享微课视频、延伸实验活动等教学策略提升小学科学实验教学有效性的具体方法。【关键词】信息化；小学科学；实验教学义务教育阶段是人才培养的奠基期，科学实验课程是培育一代有本领的时代新人的重要课程。当前，部分小学科学实验课程仍存在教学手段滞后等问题，这些实验课程无法全面展现科学知识、让学生感受到科学知识的趣味性，也难以吸引学生深入探究科学知识。要解决这些问题，教师可以依托信息化教学手段开展小学科学实验教学，以提升小学科学实验教学的有效性。一、小学科学实验教学的内容科学是人类在研究自然现象、发现自然规律的基础上形成的知识系统，以及获得这些知识系统的认识过程，还有在此过程中人类所利用的方法。义务教育阶段科学课程的核心内容包括物质的结构与性质、物质的变化与化学反应、物质的运动与相互作用、能的转化与能量守恒、生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节、生物与环境的相互关系、生命的延续与进化、宇宙中的地球、地球系统、人类活动与环境、技术工程与社会、工程设计与物化这十三个方面。而小学阶段科学实验课程的主要内容是带领学生通过观察、简单的实验探究上述十三个核心概念的基础知识。二、依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性的可行性（一）理论可行性谢晓玉、景世群等学者对信息化教学的内涵、特征、开展模式进行了初步研究，并根据信息化教学的案例提出了实用性较强的教学思路建议［1］。除此之外，科学实验教学也是学者研究的重点，这方面的理论成果丰富，为教师开展小学科学实验信息化教学提供了理论支撑。（二）实践可行性在信息化时代，教育领域的信息化教学软件增多，以南京师范大学智慧教育研究中心开发的学正教育系统为代表的智慧教育平台不断涌现，并被许多教师应用到教学实践中［2］。与此同时，许多小学增添了信息化教学设备，教师逐渐拥有良好的条件使用智慧教育平台、微课等信息化教学工具。因此，依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性在实践上也是可行的。三、依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性的方向（一）吸引学生参与实验在使用信息化教学手段时，教师可以借助文字、音频、图片、视频资源展示教学内容，让学生感受到科学知识的趣味性、获得丰富的学习体验，从而有效吸引学生参与科学实验。（二）突破时间、空间限制在传统教学模式中，科学实验探究活动受到时间、空间层面的限制，部分教师因科学实验课程的课时不足无法顺利展示科学实验全过程，还有部分教师因科学实验室的空间狭窄无法让学生全面开展科学实验。在这种情况下，教师可以尝试在科学实验教学中应用信息化教学手段，提供更多与实验相关的信息，同时鼓励学生使用实验软件进行自主探究，让学生有足够的时间、空间开展科学实验。（三）直观展示实验重点在小学科学实验课程中，部分实验的现象较难观察到，学生可能无法依靠简单的实验探究完全掌握相关科学知识。在这种情况下，教师可以借助信息化教学手段直观地展示实验重点。比如在解释根有吸收水分的功能的实验课程中，教师可以播放使用微距摄影技术拍摄的植物根系吸收水分的视频，让学生了解植物根系吸收水分的全过程，顺利掌握实验教学的重难点知识［3］。（四）活跃实验课堂氛围在小学科学实验教学中应用信息化教学手段时，教师可以展示多种类型的学习资源，可以引导学生通过多种渠道学习，还可以通过组织多种类型的实验活动使科学实验课堂的学习氛围更加浓厚，让学生受此驱动积极主动地探究科学知识。这样做不仅有助于学生掌握科学知识，还可以提高学生的自主学习能力、提升科学实验教学的质量。四、依托信息化教学手段提升小学科学实验教学有效性的路径（一）应用智慧教育平台智慧教育平台是以信息化教学技术为支撑的教学系统，往往由教师端、学生端两个部分组成。在使用智慧教育平台时，教师可以利用平台中丰富的教学资源提升自身教学水平以及丰富课堂教学内容，从而有效提升科学实验教学质量。1.优化教学各环节在正式教学时，教师可以利用智慧教育平台优化科学实验教学的各个环节。在课前，教师可以使用智慧教育平台分析学生的学情，了解学生的实验操作能力，以及学生习惯在实验中担任的角色（如组长、记录员、汇报员、实验操作员等），再据此设计教学方案。在课堂上，教师可以展示智慧教育平台上的教学资源，并利用智慧教育平台提供的交互功能搭建探究式学习环境，引导学生发现问题、提出假设、制订计划、收集数据、处理数据、得出结论、表达交流、反思评价。在课后，教师可以利用智慧教育平台分享教学资源，带领学生反思实验过程。下面，笔者以“白光的分解实验”的教学为例进行说明。在传统的科学实验课程中，教师往往会在展示实验步骤后，直接发放三棱镜、卡纸等实验材料，让学生据此做实验，观察白光通过三棱镜后因光的折射分解为红、橙、黄、綠、蓝、靛、紫七种颜色的光组成的彩色光带的现象。而在使用智慧教育平台时，教师可以在课前借助智慧教育平台将预习资料发给学生，要求学生在课前预习有关知识并回答教师提出的问题。接下来，教师可以根据学生回答问题的情况，分析学生对相关知识的了解程度，再据此调整实验教学方案。在课堂上，教师可以利用智慧教育平台指导学生预测实验结果、提出假设，然后引导学生制订探究计划，并将计划通过智慧教育平台提交给教师。教师在查看学生制订的计划时，要及时指导学生修改计划中不合理的内容。在确认学生的实验计划无误后，教师可以先发放三棱镜、卡纸等实验材料，再通过智慧教育平台发放实验记录单，指导学生一边做实验一遍记录实验现象。在学生完成实验后，教师可以鼓励学生在智慧教育平台与同学讨论实验结果，从而顺利得出实验结论。在实验活动结束后，教师还可以指导学生回顾自己在实验过程中遇到的问题与产生的困惑，然后将回顾内容记录到智慧教育平台上，以便学生后续总结实验经验、复习实验内容。2.引导学生自主探究在开展小学科学实验教学时，教师还应该聚焦学生学习知识、运用知识、提高能力的需要，引导学生自主探究。在课前，教师可以利用智慧教育平台布置预习任务，引导学生通过互联网自行收集资料、了解所学知识，并在此基础上思考、发现问题。在课堂上，教师可以利用智慧教育平台分享演示视频，指导学生开展实验探究，将传统的学生听、教师讲的教学模式转变为学生主动探索、教师辅导帮助的教学模式，达到“不教而学”的目的。下面，笔者以“压缩空气有弹性”的教学为例进行说明。本课的教学难点是通过实验使学生认识到空气是可以被压缩的，为了让学生顺利理解这一内容，教师可以在课前分享演示“空气如何被压缩”的动画到智慧教育平台，并布置预习任务，让学生提前观看视频并收集相关资料，了解空气的性质。此后，教师可以组织拍篮球比赛，要求学生在比赛的过程中思考这一问题：“气不足的篮球为什么弹不起来？”在激起学生的好奇心之后，教师可以带领学生回到课堂，并向学生提供实验器材，鼓励学生结合课前自学的内容和比赛内容，自行设计实验探究空气的性质。在学生完成实验后，教师可以提出问题：“在我们的日常生活中，哪里还会用到压缩空气呢？”这个问题可以检验学生对知识的了解情况，也会促使学生拓宽学习视野，推动学生自主学习、探究。（二）分享微课视频小学科学实验教学的目标不仅是让学生理解并掌握科学知识、发现科学规律，还包括培养学生发现、分析、解决问题的能力和探索精神。1.激发学生实验兴趣在利用信息化教学手段开展小学科学实验教学时，教师可以利用微课视频激发学生的学习兴趣，再展示简短的音频资源和有趣的图片、文字资源，为学生独立或合作开展科学探究提供帮助［4］。下面，笔者以“不同平面镜子中的像”的教学为例进行说明。教师可以先播放一段微课视频，展示手影表演。在此过程中，教师需要提醒学生边观看边思考形态各异的手影产生的原因，使学生将注意力集中到实验上。此后，为了弥补学生因无法实际观察产生的缺陷，教师还可以补充相关资料，展示表演者在进行手影表演时不同平面镜子中的像，引导学生观察、讨论不同平面镜子中的像。2.展示重难点内容小学科学实验教学还包括一部分实验现象不易观察或实验结论较难得出的实验，面对这些科学实验，教师可以利用微课简要展示重难点教学内容，让学生能够清晰地感知实验现象、顺利地得出实验结论。下面，笔者以“毛细效应实验”的教学为例进行说明。考虑到液体表面收缩现象、浸润与不浸润现象较难解释，学生可能无法通过直接观察玻璃管中的液体真正理解毛细现象的原理。因此，教师可以播放微课视频，放大水槽内粗细不同玻璃管中液体的表面，展示液体表面变化的过程，帮助学生理解毛细现象的本质。（三）延伸实验活动得出实验结论，并不意味着实验教学活动结束，恰恰相反，这应该是新一轮学习活动的开始。在开展科学教学时，教师还可以使用信息化教学手段延伸实验活动，引导学生进行更加深入的探索。比如在学生了解植物根系有吸收水分的功能后，教师可以借助智慧教育平台分享与栽培相关的内容。考虑到在一节课上学生无法看到植物的根吸收水分的全过程，教师可以在教室内的生物角放置水培植物，并鼓励学生同样利用延时摄影等技术记录植物根系吸收水分的全过程，让学生能够充分探索相关知识。除此之外，由于目前小学科学课程的课时仍相对较少，为了有效培养学生的核心素养，教师还可以利用信息化教学手段鼓励学生回家后完成科学实验。比如教师可以开展以“生活处处有科学—能在家做的科学小实验”为主题的直播活动，向学生介绍“漂浮的硬币”“牙签快艇”“弹跳鸡蛋”等生活小实验的步骤以及