數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下科學(xué)探究的“四度”拓展

徐春明

傳播學(xué)大師麥克盧漢有一句名言：媒介是人的延伸。各種技術(shù)產(chǎn)品都是媒介，今天的數(shù)字技術(shù)作為媒介可以克服人體器官的局限性和自然條件的限制，極大地延伸人的感知器官。而把數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢融入小學(xué)科學(xué)課堂，帶來了新的手段、內(nèi)容及新的教與學(xué)的方式，可以為學(xué)生深入、高效展開科學(xué)探究活動提供重要幫助。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下的科學(xué)探究，不是對傳統(tǒng)科學(xué)探究活動的全盤否定，而是在全新的教育理念指導(dǎo)下的改良與創(chuàng)新，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，突破傳統(tǒng)課堂時(shí)空的束縛。拓展科學(xué)探究的廣度，讓探究視野更開闊;拓展科學(xué)探究的深度，讓探究價(jià)值更立體;拓展科學(xué)探究的熱度，讓探究熱情更加高漲;拓展科學(xué)探究的溫度，讓探究過程更具人情味。

一、豐富學(xué)科課程內(nèi)容，讓探究更有廣度

一項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)往往會把人們對自然的認(rèn)識推進(jìn)一大步，如顯微鏡的發(fā)明讓人們了解多姿多彩的微觀世界。我們的科學(xué)探究學(xué)習(xí)也是一樣，新技術(shù)的應(yīng)用會讓我們掙脫原有的限制，擁有更多精彩的學(xué)習(xí)內(nèi)容和探究體驗(yàn)。

（一）探究的視野更開闊

新軟件的出現(xiàn)、智能化終端等的更新，讓每個(gè)人從傳統(tǒng)的單一的媒體信息接收者，轉(zhuǎn)變?yōu)榧邮照?、傳播者、制造者等多種角色為一體的多元化個(gè)體。因此，數(shù)字技術(shù)環(huán)境下的學(xué)習(xí)資源與傳統(tǒng)方式相比呈幾何級增長，其中適合支持學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究性學(xué)習(xí)的資源也豐富起來。

如《我們吃什么》一課（文中所涉及教學(xué)內(nèi)容均來自蘇教版小學(xué)科學(xué)），在學(xué)生學(xué)習(xí)了解食物的營養(yǎng)的基礎(chǔ)上，引入“測糖試紙”，讓原本肉眼看不見的糖，通過試紙顏色的變化呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生可以探究不同的食物的糖的含量，從而為探究健康飲食提供實(shí)證支持。

（二）驗(yàn)證的活動更豐富

科學(xué)課堂中概念教學(xué)大多是采用歸納法，其思維方式是從個(gè)別到一般。這就決定了科學(xué)探究活動不能以點(diǎn)代面，而要在時(shí)間、條件允許的情況下盡可能多做實(shí)驗(yàn)探究，多豐富“個(gè)別”，最后得出的結(jié)論準(zhǔn)確性和可信度才會更高，學(xué)生印象會更深刻，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

如研究熱傳導(dǎo)時(shí)，借助數(shù)字溫度計(jì)測量方便、準(zhǔn)確、迅速的優(yōu)勢，將實(shí)驗(yàn)的間接觀察轉(zhuǎn)化為直接觀察（呈現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)），讓實(shí)驗(yàn)操作更安全、方便、快捷，讓學(xué)生通過多個(gè)活動、多個(gè)角度探究熱量在固體內(nèi)的傳遞。如在鐵絲中間加熱、在S型鐵絲的一端加熱、在圓形鐵片的中心加熱、在懸掛的鐵絲上部加熱等探究活動來研究熱量在鐵中的傳遞情況，讓學(xué)生在豐富的體驗(yàn)中逐漸將鐵絲的形狀、擺放方向等無關(guān)因素排除，認(rèn)識到熱量會沿著鐵絲傳遞，并且總是從溫度高的地方傳向溫度低的地方。

二、豐富教學(xué)層次設(shè)計(jì)，讓探究更有深度

深度教學(xué)并不是一味追求教學(xué)內(nèi)容的深度和難度，也不是將教學(xué)重點(diǎn)僅僅停留在符號表面，而是通過深入豐富教學(xué)層次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)立體價(jià)值。借助數(shù)字技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的實(shí)時(shí)介入，推動學(xué)生的探究從淺層次逐步向深層次邁進(jìn)，教師的教從全面、平均用力到局部、精準(zhǔn)發(fā)力，改進(jìn)傳統(tǒng)教與學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)判斷方式，用資源、數(shù)據(jù)的實(shí)證來推動探究活動環(huán)節(jié)的診斷與評估，使學(xué)習(xí)指導(dǎo)更有針對性、科學(xué)性。

（一）層次性任務(wù)菜單驅(qū)動

讓學(xué)習(xí)“任務(wù)”在難易程度、呈現(xiàn)形式、完成要求等等方面體現(xiàn)不同，可以是個(gè)體完成的任務(wù)，也可以是小組合作完成的任務(wù)，讓任務(wù)具有豐富性和層次性。同時(shí)借助數(shù)字化學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)呈現(xiàn)和多元互動的優(yōu)勢，讓任務(wù)的選擇、問題的交流和成果的展示更容易實(shí)現(xiàn)，學(xué)生根據(jù)自我的學(xué)習(xí)情況不斷調(diào)整任務(wù)選擇，讓學(xué)生逐漸深入。如，五上《心臟和血液循環(huán)》一課，設(shè)置難易不同的四個(gè)任務(wù)：①心臟的位置和結(jié)構(gòu)是怎樣的？②心臟為什么不停跳動？③血液循環(huán)有什么意義？④運(yùn)動后為什么呼吸和心跳都會加快？其中前三個(gè)為基本任務(wù)，第四個(gè)為拓展任務(wù)，讓學(xué)生在專題網(wǎng)站的支持下根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇跳過或重復(fù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，有多余時(shí)間可以挑戰(zhàn)“拓展任務(wù)”。

（二）精確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持

學(xué)生的科學(xué)探究，需要一些可以采集到的數(shù)據(jù)，透過可見的數(shù)字，通過記錄、比較、計(jì)算、分析，這樣才是更準(zhǔn)確更真實(shí)的探究，才能從重視知識傳授的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向重在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的探究性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。傳感器等新技術(shù)的加入，拓展了實(shí)驗(yàn)工具功能，讓原本測量不夠精確而只能進(jìn)行模糊研究的內(nèi)容，能通過搜集更多的、更精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來開展量化研究，提高學(xué)生探究的實(shí)證意識和能力，讓學(xué)習(xí)“有理有據(jù)”。

三、促進(jìn)學(xué)習(xí)方式變革，讓探究更有熱度

心理學(xué)研究表明，獲取知識的最佳途徑是讓學(xué)生置身于充滿趣味性、刺激性、挑戰(zhàn)性的活動中，主動去探索知識的奧秘。因此，與被動看圖片、聽聲音的方式相比，直觀、逼真的體驗(yàn)更能激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的好奇心和求知欲，讓學(xué)生熱衷于科學(xué)探究活動。《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也明確指出：“要引導(dǎo)學(xué)生利用廣泛存在于學(xué)校、家庭、社會、大自然、網(wǎng)絡(luò)和各種媒體中的多種資源進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)，將學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)置于廣闊的背景之中，幫助他們不斷擴(kuò)展對周圍世界科學(xué)現(xiàn)象的體驗(yàn)，并豐富他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷”。要實(shí)踐這一要求，必須加快學(xué)習(xí)方式變革，提升兒童投身科學(xué)探究的“熱度”，數(shù)字技術(shù)有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，兒童也天然地適合這種方式。

如學(xué)習(xí)六下《生態(tài)平衡》一課，學(xué)生缺少相關(guān)的體驗(yàn)，傳統(tǒng)的結(jié)合圖片與視頻講解的學(xué)習(xí)方式互動性差，課堂較為“冷清”。利用NetLogo建模軟件構(gòu)建可探究式的學(xué)習(xí)環(huán)境，將學(xué)習(xí)分為四個(gè)具體的任務(wù)：一是“怎樣讓自然界中羊生活得更好？”調(diào)用學(xué)生原有認(rèn)知，交流分享對生態(tài)平衡的初步理解;二是“通過NetLogo建模，感知生態(tài)平衡”，讓軟件在默認(rèn)條件下運(yùn)行，學(xué)生通過觀察交互界面出現(xiàn)的“羊、草、狼”的動態(tài)變化情況，初步了解草原生態(tài)系統(tǒng)中主要的因素“羊、草、狼”之間的關(guān)系;三是“如果改變‘羊、草、狼中的一個(gè)因素，草原的生態(tài)系統(tǒng)會怎樣變化？”由學(xué)生自行提出并修改模型中的相關(guān)變量，觀察交互界面呈現(xiàn)的生態(tài)平衡狀態(tài)，并與自己的預(yù)測進(jìn)行比較;四是“維護(hù)草原生態(tài)平衡更好的做法是什么？”，讓學(xué)生意識到，生態(tài)系統(tǒng)受多種因素影響，維系生態(tài)平衡很重要。

四、滿足學(xué)生個(gè)性化需求，讓探究更有溫度

傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)成就體驗(yàn)很大程度上依賴于教師的口頭表揚(yáng)，有時(shí)學(xué)生為了得到老師的表揚(yáng)，甚至揣摩老師的問題意圖，盲目跟隨教師的教學(xué)習(xí)慣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的主體意識的缺失。

因此，讓傳統(tǒng)與數(shù)字技術(shù)融合，創(chuàng)設(shè)充滿“溫情”與“快樂”的學(xué)習(xí)交流平臺，讓教育以學(xué)習(xí)者為中心，尊重學(xué)生的個(gè)體差異，滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，讓學(xué)習(xí)變得溫暖起來，學(xué)生情緒體驗(yàn)中的積極因素自然就多了起來。主要可以表現(xiàn)為以下幾方面：

⒈關(guān)心就在身邊。在探究學(xué)習(xí)過程中往往有許多學(xué)生需要指導(dǎo)與幫助，傳統(tǒng)課堂中教師分身乏術(shù)，無法及時(shí)滿足每一位學(xué)生的需求，難免冷落了大部分學(xué)生。而在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中，可以提供教師錄制的“菜單式”數(shù)字資源，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)中的具體情況，尋求相應(yīng)的數(shù)字資源幫助，自主控制探究進(jìn)度，時(shí)時(shí)感受到老師就在身邊。教師則從“說要求”“講規(guī)范”等機(jī)械重復(fù)勞動中解脫出來，轉(zhuǎn)而把更多的時(shí)間和精力，投入到觀察、了解學(xué)生的探究活動中，實(shí)施更具針對性的指導(dǎo)，保障了探究實(shí)驗(yàn)的持續(xù)或深入開展，

⒉個(gè)性得以呵護(hù)。傳統(tǒng)方式要求學(xué)生在固定時(shí)間和地點(diǎn)接受知識，學(xué)生只有一次聆聽的機(jī)會，一旦錯(cuò)過就無法彌補(bǔ)，而自有了微課、慕課等學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況來調(diào)控學(xué)習(xí)速度，可慢放、快進(jìn)、跳躍、重復(fù)等，從而使學(xué)習(xí)“隨心所欲”，最終達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo);同時(shí)，有些學(xué)生不太愿意公開尋求幫助，以免被打上后進(jìn)生的烙印，數(shù)字化環(huán)境下學(xué)生的學(xué)習(xí)更具選擇性、靈活性，更能給予學(xué)生“呵護(hù)”。

⒊互動更加多元。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)信息共享、相互交流、互動合作，從而實(shí)現(xiàn)在線教學(xué)、在線管理和在線交互式互動，克服時(shí)間和空間的限制?？梢陨稍诰€學(xué)習(xí)的過程性資源，可以讓學(xué)生獲得更多的積極情緒體驗(yàn)，如人機(jī)互動之間的及時(shí)表揚(yáng)，探究活動過程中的成就體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)平臺中來自他人的肯定和鼓勵(lì)，等等。比如，《養(yǎng)蠶》《觀察月亮》《植物的一生》等內(nèi)容可以以專項(xiàng)主題的方式展開，利用QQ動態(tài)、微信空間、個(gè)人博客日志等等，讓學(xué)生上傳的每一段文字、每一張照片、每一個(gè)小視頻，都是好友競相點(diǎn)贊的對象，就像與成人的體驗(yàn)一樣，當(dāng)我們不斷收到大拇指、鮮花、點(diǎn)評，我們覺得朋友就在我們身邊，我們感受到自己的研究時(shí)刻受到許多人的關(guān)注，學(xué)習(xí)更有人情味。這就是繼續(xù)研究下去的巨大動力。

總之，數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下的科學(xué)探究是對傳統(tǒng)的繼承、改造和拓展，目的在于豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容、轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，讓科學(xué)探究更適合學(xué)生，更有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。同時(shí)，隨著可穿戴技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬實(shí)驗(yàn)室等數(shù)字技術(shù)的不斷完善與創(chuàng)新，未來科學(xué)探究的外延和內(nèi)涵還將進(jìn)一步拓展，還需要在理論和實(shí)踐層面不斷進(jìn)行的研究與創(chuàng)新。

【作者單位：溧陽市外國語小學(xué)? 江蘇】