信息技術支持下的小學科學“支架優學”路徑探索

姚偉國

【摘 ? 要】從科學假設到科學解釋需要證據的支持，信息技術支持下的小學科學學習支架，可以有效提升科學實證的效率和效果。在科學探究的不同發展階段，教師可以設計“以技優法”“以技優思”“以技優力”等學習支架，支持學生科學實證的過程，引領學生向著有意義的科學探究方向前進。

【關鍵詞】信息技術;小學科學;支架優學;路徑研究

從科學假設到科學解釋需要證據的支持，而信息技術與科學實證過程相結合，可以有效提升科學實證的效率和效果。信息技術支持下的小學科學“支架優學”，是指在科學實證的過程中充分運用以信息技術為基礎的學習支架，在由信息技術提供的圖文聲像并茂的多媒體對感官的綜合刺激下，在超文本、超鏈接方式組織管理學科知識和各種教學信息的支持下，使課堂教學中的教師、學生、教材、媒體四要素的關系發生一定的變革，使學生在觀察取證、信息處理、證據呈現、科學論證等過程中獲得有意義的技術支持，循序漸進地發展科學實踐能力，從而促進學生自主探究活動的深入開展。

在科學探究獲取證據、呈現證據、分析證據等發展階段，教師要在信息技術支持下構建“以技優法”“以技優思”“以技優力”等學習支架來支持學生的科學實證過程，引領學生向著有意義的探究方向前進，促進學生科學實證能力的發展。

一、“以技優法”支架，培養獲取證據能力

證據的獲得需要一定的方法做支撐?！耙约純灧ā敝Ъ埽侵咐梦⒄n、網頁、數據處理軟件等技術為學生提供獲取證據的方法和策略，提高科學探究的效率。

（一）以微課視頻優化方法指導

微課以其容量小、時間短、針對性強等特點，已視為小學科學教學資源中的“快餐”，但并非所有的教學內容都適合制作微課。教師應從學生的年齡特征、認知前概念出發，以“自主、合作、探究”為基礎，充分考慮學生的可接受性，選擇那些實際觀察不便、實驗講解煩瑣、實驗操作危險、信息資源海量的課程內容制作成微課，以便學生有效地進行自主探究活動。例如，教師一般采用“講授+示范”方式指導學生使用器材。由于器材較小，教師的實際演示不方便全班觀察，很多學生不能適時掌握器材的使用方法，從而影響了自主探究活動的質量。因此，在開展有難度的實驗操作前，應讓學生自主選擇存疑、模糊、有爭議的操作問題，利用反復播放、細節放大、慢放定格等技術優勢優化方法指導，幫助學生更好地掌握實驗技能，提升科學探究的效率。

（二）以互聯網技術提供任務引導

任務引導是指把復雜的學習任務加以分解，使學習者能沿著“支架”逐步攀升，從而完成對概念意義的建構。互聯網技術具有信息傳輸便捷、圖形圖像直觀、網絡資源豐富等優勢，是構建任務引導的優良“支架”。利用網頁技術，可以搭建大空間的任務支架，放手讓學生自主探究。如六年級科學上冊《相貌各異的我們》一課中，教師提出一組有結構的探究問題：“兩種不同的相貌特征組合在一起，可以產生多少種不同的相貌？如果是三種呢？更多種相貌的組合排列結果有幾種？”以問題為主線構建支持學生自主探究的支架。為使不同組合呈現不同相貌，在具體操作時，請學生將相關的相貌特征按頁面要求輸入電腦，并根據組合方式生成相關圖像，讓學生直觀地了解每增加一種相貌特征，分類結果就多1倍，如果不斷地增加相貌特征，分類就變得極為豐富。經歷這樣的過程，目的是讓學生真實地感受相貌的多樣性，這樣的設計讓學生有更充分的時間和空間去體驗和理解科學概念。

（三）以平板電腦簡化數據收集

在小學科學課程中有不少需要收集及處理數據的探究活動，如抵抗彎曲能力、小車的運動速度等。隨著網絡技術的發展和校園智慧教室的普及，利用平板電腦等設備對探究信息進行快速傳遞、智能處理、反饋結果成為可能。學生能將實驗中獲得的數據進行實時上傳，省去了口頭匯報和板書的時間，為思考留足時間和空間，同時利用一些學習軟件將上傳數據進行歸類、整理、計算，以便學生進行分析、推斷，在簡化環節中推進探究的深入，建構科學概念。

二、“以技優思”支架，提升呈現證據能力

探究活動要將獲得的信息條理化地公開呈現，就離不開思維的深度參與。“以技優思”支架是指圍繞核心問題，借助視頻直播、圖示過程等學習支架將證據結構化，幫助學生用理性思維整理感性材料。

（一）視頻直播：讓證據呈現更可靠

“尋找證據解釋假設”是科學探究的主要特征，證據的可靠性會直接影響研究結果的科學性。視頻直播是指通過立體拍攝、實物投屏等技術手段展現學生的實驗操作過程，找到問題所在，為有爭議的實驗提供可靠有力的證據。如學生在《電路出故障了》一課中開展的小組連接電路活動，通常會出現燈泡不亮的狀況，但又找不到故障原因，而最好的解決方式就是讓問題重現。于是，教師利用網絡視頻直播功能，實時展現學生的實驗操作過程，學生可以很快找到問題所在。

（二）圖示過程：讓隱形思維可視化

學生在實驗后匯報實驗的過程和方法是抽象思維發展的重要環節。但小學生很難通過表達來呈現證據，這就需要教師利用圖畫展示思維過程，讓隱性思維可視化，使證據呈現直觀化。比如《電磁鐵》一課需要厘清造成電磁鐵南北極的因素，教師請學生借助一體機畫出思維過程，并進行展示。學生對這個問題的探究主要集中在兩個方面：一是電磁鐵南北極是否與電池正負極的接法有關，二是電磁鐵南北極是否與線圈的纏繞方向有關。在匯報探究實驗一時，教師畫出一個通電的電磁鐵電路圖，再利用復制功能克隆圖片，使兩張圖中電池的正極分別朝左、朝右，清晰呈現了電磁鐵電路電流方向相反，但其他條件保持不變的實驗設計;在匯報探究實驗二時，教師依舊將學生的想法畫下來：兩個電路的電池接法相同，但一個電路線圈順時針纏繞，另一個則逆時針纏繞，清晰展現學生的思維過程。最后，教師同屏對比展示兩份實驗設計圖，并引導學生匯報兩種猜測是否得到證實，呈現支持自己猜測的證據，從而將學生的實驗設計、實驗過程和實驗結果有機統一，使隱性的設計思維變得可視化。

（三）分類梳理：讓信息整理條理化

小學科學教學中，學生需要花費一定的時間將實驗中收集的信息進行記錄、整理，再全班匯報進行匯總。如六年級上冊《多種多樣的植物》一課，要求學生對常見的植物進行分類，如何呈現每個學生的信息是一個難點。在傳統課堂教學中，為了圖方便，教師一般會選擇個別學生進行黑板演示或口頭匯報，然后討論分類的合理性。這樣的信息整理不僅耗時、不全面，而且條理不清。于是，教師利用某軟件的授課助手功能拍照上傳，直接將每個小組獲取的零散信息完整、自動匯總至班級數據表中，形成“全班信息”。為了給探究科學原理提供類別清晰的素材，學生可以利用信息技術手段，再按照教學要求對全班信息進行歸類，找出分類一致的信息，對不一致的信息進行分析、質疑、討論。這樣分類梳理，有助于學生條理化地整理信息，以便從中找到有價值的研討點，為深入研討做好準備。

三、 “以技優力”支架，發展分析證據能力

科學論證需要對獲得的證據進行科學解釋?！耙约純灹Α本褪峭ㄟ^數據轉化、圖像表達等手段，使證據分析直觀化、具體化、形象化，幫助處于抽象思維發展階段的學生掌握各種表達方法，更易接受得出的結論。

（一）數據轉化：讓信息處理直觀化

實驗數據是探究活動常見的一種證據，利用數據開展論證也是科學課常用的一種形式。傳統的課堂往往存在反饋效率低、數據分析難等問題。如果教師借助某課堂軟件的實驗數據板塊，就可以及時反饋學生收集的數據，并將學生收集到的大數據用表格、線形圖、柱狀圖等直觀方式呈現，培養學生證據意識、尊重證據的科學態度，真正做到“用數據說話”。例如，在教學六年級上冊《斜面》時，學生將收集到的實驗數據輸入平板電腦并上傳，電腦端馬上呈現學生輸入的數據，電腦終端可以立刻將這些數據整合成“大數據”，并可以任意轉化為折線圖、柱狀圖等。這種直觀呈現信息處理的方式，能將學生的探究視野從小組擴大到全班，通過對大數據的觀察、分析、推理、論證，提高了把數據轉化為證據的能力。

（二）圖像表達：讓研討內容具體化

利用平板電腦的圖像表達功能，可以讓科學研討內容具體化，提升探究交流的效益。例如，六年級上冊《種類繁多的動物》一課需要引導學生用分類法研究動物。分類的目的是為了便于觀察和了解動物的主要特征，歸納并建立相對系統的分類認識。首先，教師在平板電腦中提供了鴿子、麻雀、山羊、老虎、蝴蝶等12種動物的特寫照片。接著，學生通過平板電腦圖片放大功能仔細觀察、充分感知這些動物的重要特征。然后，學生利用平板電腦圖片拖動功能將12種動物拖放到不同的類別方框里，并向組員闡述分類理由。最后，各小組利用截屏功能將分類結果傳至教師終端電腦，為全班同學集中研討提供了具體的內容。圖像表達，促進了交流探討的優化。

（三）仿真實驗：讓科學論證形象化

仿真實驗是利用Flash技術開發的最富真實感的實驗。它可直接在電腦上進行在線模擬操作，把知識模糊處形象化，使科學論證更清晰。《杠桿類工具的研究》一課安排了用杠桿尺尋找平衡規律的實驗，學生通過記錄、整理、分析所記錄的平衡數據，尋找平衡的規律。由于小學生的抽象思維能力較弱，若缺少了思維對接的支架，他們很難將實驗記錄數據與實際平衡狀態對應起來，以至于找不到平衡的規律。而仿真實驗就是有效解決這一難題的輔助手段。教師可以指導學生在電腦上復制出多個杠桿尺，在線模擬杠桿尺真實的平衡狀態，真實再現學生的實驗結果。仿真實驗能更真實、更形象、更方便地提供在線實驗操作，還能講解有關實驗的方法和注意事項，比簡單的平面圖片、單一的數字更適合學生的認知探究。

綜上所述，在科學實證過程中，應以信息技術為基礎構建并支持科學探究過程的方法支架、過程支架和研討支架，發揮信息技術在科學學習中的價值，在學生科學探究過程中“精準介入”，引領學生向著有意義的探究方向前進，促進學生科學概念和科學思維的協調發展。

（浙江省海寧市硤石小學 ? 314400）