小學(xué)科學(xué)探究課應(yīng)用模擬教學(xué)軟件的教學(xué)效果研究

劉立云+黃淑珍

摘要：隨著教育信息化的不斷深入，模擬教學(xué)軟件在教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。本文以小學(xué)科學(xué)探究課應(yīng)用《影響植物生長的因素》模擬軟件為例，通過在課堂上的實際應(yīng)用和問卷調(diào)查，分析和總結(jié)了模擬教學(xué)軟件應(yīng)用于課堂的教學(xué)效果以及影響模擬教學(xué)軟件應(yīng)用效果的原因，并針對使用模擬教學(xué)軟件的過程中存在的問題提出了改進(jìn)的建議和方法。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)課程；探究學(xué)習(xí)；模擬教學(xué)軟件；教學(xué)效果

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）13/14-0077-04

● 引言

在小學(xué)科學(xué)探究課的教學(xué)中，學(xué)生親身體驗科學(xué)探索的過程，參與科學(xué)知識形成的過程，主動發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，提出假設(shè)，獲取事實證據(jù)，檢驗自己的想法，得出結(jié)論，這樣的探究學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和情感。

模擬教學(xué)軟件作為一種輔助教學(xué)的工具，其豐富的表現(xiàn)力、良好的交互性以及極大的共享性使其成為現(xiàn)代教學(xué)中不可或缺的一種工具。模擬教學(xué)軟件不僅能更加自然逼真地表現(xiàn)出視聽世界，更能將較抽象的事物具體地表示出來，使得課堂教學(xué)更加生動，也降低了教學(xué)難度。按照新課程理論的要求，要讓學(xué)習(xí)者在一定的情境下，通過探究學(xué)習(xí)、人際間的協(xié)作等活動來達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)，而多媒體課件就能很好地為課堂創(chuàng)設(shè)這樣一個情境，讓學(xué)生通過探究學(xué)習(xí)主動聯(lián)系已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并對這種聯(lián)系進(jìn)行思考，從而使自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到很好的發(fā)展。

● 《影響植物生長的因素》模擬教學(xué)軟件的設(shè)計

筆者設(shè)計開發(fā)了蘇教版小學(xué)科學(xué)三年級下冊第二單元第三節(jié)《影響植物生長的因素》探究型模擬軟件，并對其進(jìn)行教學(xué)應(yīng)用，然后對它的實施效果進(jìn)行了測量。該模擬軟件是使用Flash軟件開發(fā)的。

1.模擬教學(xué)軟件教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)

模擬教學(xué)軟件的教學(xué)內(nèi)容分為三大部分，分別為“導(dǎo)入語”“動手做”和“考考你”，三個部分之間可以來回跳轉(zhuǎn)。

2.模擬教學(xué)軟件組成部分的內(nèi)容和活動

（1）“導(dǎo)入語”部分

“導(dǎo)入語”部分的設(shè)計分為模擬教學(xué)軟件導(dǎo)入和軟件操作指南兩個內(nèi)容。導(dǎo)入的內(nèi)容是通過問題或生活現(xiàn)象等話題引發(fā)學(xué)生的思考，讓學(xué)生回憶先行知識，激發(fā)他們探究的興趣。模擬軟件操作指南的內(nèi)容是通過陳述、操作演示或?qū)υ挼男问絹砀嬷獙W(xué)生軟件使用的方法。《影響植物生長的因素》導(dǎo)入語界面如上頁圖1所示。

（2）“動手做”部分

模擬教學(xué)軟件的動手做部分是根據(jù)教材中需要探究學(xué)習(xí)的內(nèi)容設(shè)計的。其中設(shè)計了多個可控制的變量，可以增加學(xué)生與模擬軟件之間的交互，方便學(xué)生探究學(xué)習(xí)。

《影響植物生長的因素》的“動手做”部分模擬植物生長的過程。學(xué)生可以拖動土豆、豆子、芥菜三個變量來種植植物，還可以通過控制植物生長的燈光數(shù)、水量、化肥和堆肥這些變量來探究影響植物生長的因素。《影響植物生長的因素》動手做探究界面如圖2所示。

（3）“考考你”部分

模擬教學(xué)軟件“考考你”部分是針對模擬軟件的探究知識和探究過程的練習(xí)題，有選擇題和簡答題兩種題型，旨在評價學(xué)生探究過程和探究結(jié)果，鞏固學(xué)生的知識。《影響植物生長的因素》考考你界面如圖3所示。

● 小學(xué)科學(xué)探究課《影響植物生長的因素》的模擬教學(xué)應(yīng)用效果評價

1.評價研究的方法和過程

本文主要采用問卷調(diào)查法和課堂觀察法對大同市實驗小學(xué)三年級小學(xué)生進(jìn)行了模擬教學(xué)軟件教學(xué)效果的觀察和調(diào)查。問卷調(diào)查共發(fā)放問卷74份，被調(diào)查的學(xué)生大部分對本次調(diào)查采取積極配合的態(tài)度，實際收回問卷74份，問卷回收率為100%，其中有效問卷總共59份，問卷有效率為79.7%，說明調(diào)查結(jié)果基本有效，具有分析價值。

問卷的內(nèi)容共分為兩大部分：一部分是被調(diào)查對象學(xué)習(xí)后的學(xué)習(xí)效果，以三維目標(biāo)（知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀）為依據(jù)來調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；另一部分是被調(diào)查對象對模擬教學(xué)軟件的評價，從導(dǎo)入語、動手做、考考你和整體評價四個方面來評價軟件。問卷共28道題目。

2.評價研究的結(jié)果分析

評價研究的結(jié)果以對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的問卷調(diào)查為基本依據(jù)，同時參考教師評價、課堂觀察和學(xué)生訪談的結(jié)果。

（1）模擬教學(xué)軟件對知識與技能掌握的影響

在學(xué)生使用模擬軟件后，他們在知識與技能方面的學(xué)習(xí)效果可從回憶、理解、記憶、運用、拓展五個層次來觀測和分析。

①對先行知識回憶的影響。

在使用《影響植物生長的因素》模擬軟件后，78.3%的學(xué)生是選擇優(yōu)。由此可知，探究型模擬軟件可以幫助學(xué)生實現(xiàn)對先行知識的回憶，為舊知識與新知識之間構(gòu)建有效的聯(lián)系。

②對新知識的理解和記憶的影響。

學(xué)生反映應(yīng)用《影響植物生長的因素》模擬教學(xué)軟件的學(xué)習(xí)效果很好。86.2%的學(xué)生表示模擬軟件能幫助理解；82.8%的學(xué)生表示模擬軟件有助于學(xué)會新知識。由此可以看出，這樣的科學(xué)課探究學(xué)習(xí)能使大部分學(xué)生學(xué)會模擬教學(xué)軟件中的知識；通過對個別學(xué)生的訪談得知，這樣的學(xué)習(xí)方式可以加深學(xué)生的記憶，特別是對新知識的記憶保持的時間長。

③對新知識在生活中的應(yīng)用和與實際生活聯(lián)系的影響。

在《影響植物生長的因素》模擬教學(xué)軟件的使用中，有62.1%的學(xué)生對這項選擇優(yōu)，37.9%的學(xué)生選擇良，可見使用這種類型模擬軟件輔助教學(xué)，有助于大部分學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)達(dá)到理解和記憶的程度，但將知識與實際生活聯(lián)系得還不夠好，這也是今后模擬教學(xué)軟件優(yōu)化的一個方向。

（2）模擬教學(xué)軟件對學(xué)習(xí)過程與方法的影響

①使用模擬教學(xué)軟件可以自己進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。

在使用《影響植物生長的因素》模擬軟件中，有72.4%的學(xué)生認(rèn)為是優(yōu)，27.6%的學(xué)生認(rèn)為是良。由此可知，該探究型模擬軟件的可操作性比較強(qiáng)，學(xué)生在沒有教師的情況下也可以自己進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。

②模擬教學(xué)軟件的可控性。

模擬軟件的可控性包括學(xué)習(xí)進(jìn)度的控制和學(xué)習(xí)過程中變量的控制兩個方面。從下表的數(shù)據(jù)中可以看出，大部分學(xué)生在使用模擬教學(xué)軟件進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的過程中可以根據(jù)自己的情況來控制學(xué)習(xí)進(jìn)度，對不會的知識點可以反復(fù)學(xué)習(xí)，還可以很好地控制多個變量來進(jìn)行探究性的觀察、分析等學(xué)習(xí)活動。這種探究型模擬軟件的課堂使用的一個優(yōu)勢是，克服了教師在教學(xué)中不能及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、不能及時輔導(dǎo)個別學(xué)生學(xué)習(xí)的難題。它使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率在很大程度上得到了提高，也使教學(xué)從以教師活動為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生活動為主。

（3）模擬教學(xué)軟件對情感態(tài)度與價值觀的影響

①對學(xué)習(xí)興趣的影響。

在使用模擬教學(xué)軟件進(jìn)行探究學(xué)習(xí)后，超過85%的學(xué)生對這種學(xué)習(xí)方式很感興趣，因為在學(xué)習(xí)過程中，完全由學(xué)生自己來掌握學(xué)習(xí)的節(jié)奏和進(jìn)度，模擬現(xiàn)實的探究過程也充滿了樂趣。因此，大部分學(xué)生愿意以后經(jīng)常用這樣的探究型模擬軟件來學(xué)習(xí)科學(xué)知識。

②對價值觀的影響。

使用模擬教學(xué)軟件的探究課使學(xué)生對科學(xué)知識的學(xué)習(xí)充滿了信心。使用《影響植物生長的因素》模擬軟件后，有86.2%的學(xué)生認(rèn)為自己可以學(xué)好科學(xué)知識。由此可見，相較于平時上課的情況，學(xué)生更有信心在這種學(xué)習(xí)方式下學(xué)會相應(yīng)的科學(xué)知識。

③對學(xué)生注意力保持的影響。

對于模擬教學(xué)軟件是否有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中保持注意力，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，有54%的學(xué)生認(rèn)為在使用模擬軟件的探究過程中容易走神。

● 影響探究型模擬教學(xué)軟件應(yīng)用效果的原因分析

從上述結(jié)果分析來看，在科學(xué)課上使用探究型模擬教學(xué)軟件的總體教學(xué)效果較好，能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究思維和探究能力，讓其對知識的學(xué)習(xí)更加深刻。但也發(fā)現(xiàn)存在一些問題影響使用探究型模擬教學(xué)軟件。

1.學(xué)校對科學(xué)課程的重視程度比較低

盡管我國的教育一直在不斷改革，從提倡素質(zhì)教育開始，推進(jìn)到新課程改革，其政策和規(guī)章制度也在不斷完善，但是在基層學(xué)校的實施和執(zhí)行始終是一個短板。很多學(xué)校為了提高“升學(xué)率”，只注重幾門應(yīng)試的文化課；教師為了完成學(xué)校的應(yīng)試任務(wù)，一味地迎合學(xué)校的要求，不僅不重視科學(xué)素養(yǎng)教育，有的甚至占用科學(xué)教育的時間來上文化課。這顯然不利于學(xué)生素質(zhì)的發(fā)展。

2.開展探究性學(xué)習(xí)的困難

雖然探究學(xué)習(xí)能帶給學(xué)生很大的自主性，但實施起來仍存在很多問題，具體如下：①教師組織探究性教學(xué)的能力不強(qiáng)；②能力較差的學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中可能收獲較少；③學(xué)生不能把握住探究學(xué)習(xí)的重點；④部分學(xué)生不參與探究活動；⑤學(xué)生忽視模擬軟件的知識性。

3.多媒體課件的局限性

模擬軟件在情感交流方面的局限性：許多課件更多地偏向于功能的開發(fā)，而對學(xué)生情感方面的考慮較少，這樣容易減少學(xué)生與教師的情感交流，不利于學(xué)生情感的發(fā)展。模擬教學(xué)軟件在設(shè)計方面的局限性：設(shè)計者往往關(guān)注模擬教學(xué)軟件功能的復(fù)雜程度，而忽視了其在實際應(yīng)用中的具體情況。

● 結(jié)論

通過對模擬教學(xué)軟件《影響植物生長的因素》的使用的研究，筆者認(rèn)為探究型模擬教學(xué)軟件有效地支持了科學(xué)探究學(xué)習(xí)。然而，模擬軟件及其使用也存在有待改進(jìn)的地方。為了切實提高模擬教學(xué)軟件的教學(xué)效率，筆者建議從以下兩個方面來改進(jìn)。

模擬教學(xué)軟件設(shè)計的改進(jìn)：從教師的訪談和學(xué)生個別訪談可知，模擬軟件整體分為三個部分（導(dǎo)入語、動手做、考考你）相對比較合理。通過對教學(xué)效果的調(diào)查分析，設(shè)計者在模擬軟件設(shè)計時可以增加一個“教你小知識”部分，顯示軟件中所有應(yīng)該學(xué)到的知識，以便學(xué)生查閱和學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)知識。

模擬教學(xué)軟件應(yīng)用的改進(jìn)：①教師要結(jié)合實際情況來導(dǎo)入，不能完全依賴模擬軟件中的導(dǎo)入，這樣可以避免有些學(xué)生使用模擬軟件時，不看導(dǎo)入或不認(rèn)真看導(dǎo)入所導(dǎo)致的不知所云的情況發(fā)生。②教師要適時地進(jìn)行引導(dǎo)和總結(jié)，由于探究內(nèi)容的抽象程度和每位學(xué)生探究能力的不同，有的學(xué)生容易得出探究結(jié)果，而有的學(xué)生很難探究出正確的結(jié)果，這就需要教師及時發(fā)現(xiàn)探究過程中的重難點，適時地對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，幫助他們得出正確的探究結(jié)果。③教師要及時對個別學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的問題不盡相同，所以教師要根據(jù)每位學(xué)生的不同情況進(jìn)行輔導(dǎo)，使他們的問題能夠得到及時的解答。

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作者簡介：劉立云（1978.7—），女，山西平遙人，山西大同大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要研究方向為混合式學(xué)習(xí)、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的建設(shè)。