運用虛擬工具提升流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力的研究

沈紅

【摘 要】“雙減”背景下，教師要切實減輕學(xué)生的作業(yè)負(fù)擔(dān)，牢牢把握課堂的可利用時間，運用科學(xué)小程序、虛擬仿真實驗室等虛擬工具引領(lǐng)流動兒童正確使用網(wǎng)絡(luò)，并通過有效的評價手段，提升流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力，為流動兒童的終身學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】“雙減”背景 虛擬工具 科學(xué)學(xué)習(xí)力

“雙減”主要是指“有效減輕義務(wù)教育階段學(xué)生過重的作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)”。基于這樣的背景，作為義務(wù)教育階段的小學(xué)科學(xué)學(xué)科，面對班內(nèi)大部分的流動兒童，如何減輕流動兒童的作業(yè)負(fù)擔(dān)，提高流動兒童的科學(xué)課堂學(xué)習(xí)效率呢？在網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達(dá)的今天，教師是否可以充分利用網(wǎng)絡(luò)，減少流動兒童趁“雙減”而濫用網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象，讓網(wǎng)絡(luò)來輔助科學(xué)課堂教學(xué)呢？筆者基于流動兒童學(xué)習(xí)方面存在的一些不足，嘗試了運用虛擬工具來輔助科學(xué)課堂教學(xué)。

所謂虛擬工具，就是指能夠輔助科學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)小程序、虛擬仿真實驗室等網(wǎng)絡(luò)工具。運用虛擬工具，能激發(fā)流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，從而提升流動兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)力。所謂科學(xué)學(xué)習(xí)力，就是指學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中把知識資源轉(zhuǎn)化為知識資本的能力。學(xué)習(xí)力包括學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)毅力和學(xué)習(xí)創(chuàng)造力四個構(gòu)成要素。虛擬工具的有效運用，能夠促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)探究中不斷提升科學(xué)學(xué)習(xí)力，從而讓學(xué)生學(xué)會、會學(xué)和樂學(xué)。

一、虛擬工具在提升流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力中的價值

（一）激發(fā)動力，提升學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)動力就是學(xué)生自覺的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，然而流動兒童的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力在一定程度上是存在不足的。科學(xué)的虛擬工具，是從實際的學(xué)習(xí)需求出發(fā)而開發(fā)的各類仿真實驗室以及小程序、APP等，能夠充分滿足流動兒童的好奇心和探究欲。他們在課前可以嘗試探究，在課中可以深入探究，在課后也可以進(jìn)行鞏固探究。在教師有目的的引導(dǎo)下，科學(xué)虛擬工具的有效運用，能夠促進(jìn)流動兒童主動探究，激發(fā)了流動兒童內(nèi)在的學(xué)習(xí)興趣。

（二）發(fā)展能力，促進(jìn)自我探索

學(xué)習(xí)能力，就是學(xué)生運用科學(xué)的學(xué)習(xí)方法獨立地去學(xué)的能力。流動兒童只有發(fā)展了學(xué)習(xí)能力，才能做到“會學(xué)”。運用科學(xué)虛擬工具，能有效提升流動兒童的學(xué)習(xí)能力，使他們在使用過程中逐漸“會學(xué)”，進(jìn)而達(dá)成“學(xué)會”，從而促進(jìn)流動兒童在學(xué)習(xí)上的自我探索。網(wǎng)絡(luò)科技已成為當(dāng)今社會的主流，而引導(dǎo)流動兒童正確使用虛擬工具輔助學(xué)習(xí)，能夠促使他們運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)去解決實際問題，積極探索，同時發(fā)展自我學(xué)習(xí)的能力。

（三）增強(qiáng)毅力，提高學(xué)習(xí)效益

毅力，就是一個人堅強(qiáng)持久的意志。有毅力的流動兒童會為達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)而自覺克服困難、努力去實現(xiàn)。那么，支持流動兒童持久地學(xué)習(xí)的毅力來自哪里？

除了學(xué)生自身的學(xué)習(xí)需求外，家長和教師的鼓勵必不可少。而對流動兒童科學(xué)虛擬工具的運用進(jìn)行評價，能增強(qiáng)流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)的毅力，促使他們持久地去運用，從而輔助自己的學(xué)習(xí)，這在某種程度上提高了流動兒童學(xué)習(xí)的效益。

二、運用虛擬工具提升流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力的策略

當(dāng)今社會，網(wǎng)絡(luò)科技迅猛發(fā)展，科學(xué)教育可利用的工具越來越多，尤其是各類科學(xué)網(wǎng)站、小程序、APP等虛擬工具，更是給科學(xué)學(xué)習(xí)帶來了很多便利。運用虛擬工具，可以有效解決科學(xué)探究中的短板，給流動兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)注入新的活力，為流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)提供了平臺。

（一）利用虛擬科學(xué)小程序、APP，激發(fā)流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)的動力

信息時代，科學(xué)的課堂學(xué)習(xí)要與信息技術(shù)相結(jié)合，虛擬的科學(xué)小程序、APP等都是很好的科學(xué)學(xué)習(xí)工具，為流動兒童更好地學(xué)習(xí)科學(xué)，提升他們的學(xué)習(xí)能力提供了便利。

1.科學(xué)觀察小程序

一般科學(xué)觀察小程序的運用可以安排在課前或課后，學(xué)生利用小程序觀察、學(xué)習(xí)后，記錄下自己的發(fā)現(xiàn)，并在課堂上進(jìn)行交流，對課堂的學(xué)習(xí)起到了一定的輔助作用。比如，在教學(xué)教科版科學(xué)六年級下冊《宇宙》這一單元時，“星空指南小程序”就可以幫上很多忙。點開小程序就可以看到自己所處的地理位置信息，日出日落、月出月落的時間等；點擊星圖就能顯示自己所在地此時的星空圖；點擊某個星星還能顯示其所在星座，當(dāng)然還有其他的很多功能。流動兒童，由于受場地、天氣等因素影響，很難盡情地觀察星空，在小區(qū)里只能看到偌大的一片天，美麗星空已然被阻擋在了視線外。而利用“星空指南小程序”，就能看到現(xiàn)實生活中根本無法看到的星星，為流動兒童觀星、識星提供了幫助，提升了他們學(xué)習(xí)的動力，訓(xùn)練了他們運用科學(xué)技術(shù)的能力。

2.科學(xué)查詢小程序

同時，還有很多科學(xué)查詢小程序，如月相查詢、天氣查詢、世界時間查詢、食物營養(yǎng)查詢等，流動兒童在學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)內(nèi)容時，都可以利用這些小程序進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)。比如，教學(xué)教科版科學(xué)三年級下冊《月相變化的規(guī)律》這一課時，有時會遇到陰雨天氣，無法觀察到當(dāng)天的月相，教師可以指導(dǎo)流動兒童先進(jìn)行想象推測，畫一畫自己認(rèn)為的月相是什么樣的，然后通過月相查詢小程序，查看當(dāng)天的月相，進(jìn)行比較修正，幫助流動兒童更好地學(xué)習(xí)月相。

3.科學(xué)識別小程序

另外，一些科學(xué)識別類的小程序、APP，如“形色”APP，通過拍照或上傳圖片就可以識別各種各樣的植物，對流動兒童學(xué)習(xí)教科版科學(xué)一年級上冊《植物》單元時有很大的幫助。“昆蟲百科”小程序也同樣通過拍照或上傳圖片就可以識別各種各樣的昆蟲，還能獲得這些昆蟲的簡介，對流動兒童學(xué)習(xí)教科版科學(xué)一年級下冊《動物》這一單元的幫助很大。“礦石視界”小程序也可以用同樣的方法來鑒別，還可以了解其特征，為流動兒童學(xué)習(xí)教科版科學(xué)四年級下冊《巖石與土壤》單元的學(xué)習(xí)提供了很多便利。

虛擬科學(xué)小程序和APP使用方便，對課堂學(xué)習(xí)具有輔助作用，同時激發(fā)了流動兒童學(xué)習(xí)科學(xué)的動力，也培養(yǎng)了流動兒童善于觀察、善于運用的能力。

（二）利用虛擬科學(xué)實驗室，培育流動兒童科學(xué)探究的能力

雖然現(xiàn)在有些學(xué)校的科學(xué)實驗室都比較標(biāo)準(zhǔn)，各種實驗器材也比較齊全，但要滿足人手一份實驗材料，人人都能充分進(jìn)行實驗，還是比較困難的。有時由于實驗的時間跨度比較大，對教學(xué)會造成很大的影響，不能直接看到效果；有時由于天氣、場地等各種原因，也會阻礙實驗的順利進(jìn)行。早在2012年10月，在杭州舉行的主題為“遠(yuǎn)程實驗室：支撐環(huán)境與創(chuàng)新動力”的中國遠(yuǎn)程教育學(xué)術(shù)論壇中，有專家就進(jìn)行了遠(yuǎn)程虛擬實驗室的演講，他認(rèn)為虛擬科學(xué)實驗室正在成為未來的方式方法，并且支持當(dāng)前課堂中所采用的學(xué)習(xí)方法。在國內(nèi)比較好的虛擬實驗室有：NOBOOK虛擬仿真實驗室（https：//www.nobook.com/），同步實驗室（虛擬仿真實訓(xùn)實驗系統(tǒng)）（https：//www.312345.com/），中央電化教育館虛擬實驗教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)（https：//vlab.eduyun.cn），等等。同時，也有很多國外的虛擬科學(xué)實驗室：Prepmagic（為學(xué)生提供幫助他們學(xué)習(xí)的科學(xué)模擬）（https：//www.prepmagic.com/），Science Buddies（為中小學(xué)學(xué)生、家長以及教師提供開展科學(xué)實驗的幫助）（www.sciencebuddies.org），等等。

1.縮短實驗時間，提高實驗效率

利用虛擬實驗室可以縮短實驗的時間，并能在瞬間獲得詳細(xì)的實驗結(jié)果，實驗效率比較高。比如，教科版科學(xué)五年級下冊第一單元第1課《種子發(fā)芽實驗》，學(xué)生可以選擇一個影響種子發(fā)芽的因素進(jìn)行實驗。但這些實驗的時間跨度大，一節(jié)課內(nèi)根本無法完成，教師一般只是讓學(xué)生觀察已經(jīng)做好的實驗結(jié)果，或者是讓學(xué)生在家自己做實驗，或者是在實驗室準(zhǔn)備好實驗，過幾天看實驗現(xiàn)象。但總體來說，實驗效果還是達(dá)不到教師預(yù)期的效果。而利用虛擬仿真實驗室，讓學(xué)生動動手指、點點鼠標(biāo)就能快速完成整套實驗，實驗現(xiàn)象明顯，實驗結(jié)果翔實，學(xué)生在視覺上的沖擊也比較大，體驗深刻，同時也能提升他們對不同實驗現(xiàn)象的歸納總結(jié)能力。

2.模擬高難實驗，發(fā)現(xiàn)更多現(xiàn)象

利用虛擬實驗室還可以讓學(xué)生進(jìn)行一些在現(xiàn)實的實驗中無法進(jìn)行或是進(jìn)行有困難的實驗，并發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實實驗中難以察覺的現(xiàn)象。比如，教科版科學(xué)四年級上冊第一單元第3課《聲音是怎樣傳播的》，其中探索1需要抽出玻璃罩內(nèi)的空氣，讓學(xué)生聽鬧鐘聲音的變化，一般教師上這一課只是播放一個視頻給學(xué)生看，然后讓學(xué)生說一說，但學(xué)生沒有實際的感受。而通過虛擬仿真實驗，學(xué)生可以自己通過點鼠標(biāo)連接真空罩和抽氣泵之間的連接管道，然后通過打開和關(guān)閉抽氣開關(guān)，觀察真空罩里鬧鐘的變化，實驗現(xiàn)象明顯，學(xué)生熱情高漲，感受深刻。此虛擬實驗解決了現(xiàn)實實驗中材料缺乏、實驗困難等很多問題。

虛擬實驗室的運用，為課堂的學(xué)習(xí)注入了新的活力，不但提升了流動兒童運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的能力，同時對科學(xué)探究的觀察、思辨、歸納、總結(jié)等能力也起到了一定的促進(jìn)作用。

（三）利用虛擬工具的評價效應(yīng)，提升流動兒童的學(xué)習(xí)毅力

流動兒童運用虛擬工具的效果怎樣？有沒有掌握基本要領(lǐng)？那些需要在課前和課后運用的虛擬工具有沒有去好好利用？這些都需要進(jìn)行一個評價反饋，往往流動兒童會在肯定和鼓勵中，表現(xiàn)出科學(xué)學(xué)習(xí)的濃厚興趣，學(xué)習(xí)科學(xué)的持久性也會不斷增強(qiáng)，從而提升流動兒童的學(xué)習(xí)毅力。

1.使用“科學(xué)成長護(hù)照”，激勵學(xué)生不斷向前

在科學(xué)課中筆者會使用“科學(xué)成長護(hù)照”來對流動兒童使用虛擬工具做一個評價，“科學(xué)成長護(hù)照”是筆者所在學(xué)校推出的流動兒童成長護(hù)照，它是一個系統(tǒng)化的評價工具，涵蓋學(xué)生的方方面面。在科學(xué)課堂教學(xué)中，筆者主要運用它的學(xué)科爭星集章的功能來評價激勵學(xué)生。如在科學(xué)課堂上能很好地運用虛擬仿真實驗來完成在實際實驗中難以很好地完成的實驗的，那么就可以在相應(yīng)的欄目中加一顆星。如果回家能夠?qū)λ鲞^的實驗，再用虛擬仿真實驗進(jìn)行鞏固的，并記錄下實驗的結(jié)果的，也可加一顆星。對于學(xué)習(xí)相應(yīng)內(nèi)容的單元，如用對應(yīng)的小程序或APP加以預(yù)習(xí)及拓展的，也可加一顆星。爭星集章的評價方式一般為組長評、小組成員互評等，也有師生一起評的，由組長負(fù)責(zé)在空心的五角星里涂上紅色。集滿五顆星，就可在“成長護(hù)照”上敲上一個爭先章。有了爭星集章的評價表，學(xué)生會將“雙減”后課余自由支配的時間充分運用在科學(xué)探究上，從而減少了打網(wǎng)絡(luò)游戲、刷抖音等的時間，對流動兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)有了很大的促進(jìn)作用，使得流動兒童的學(xué)習(xí)毅力不斷增強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣不斷提升。

2.學(xué)習(xí)成果展示，激發(fā)學(xué)生持續(xù)探究

運用虛擬科學(xué)工具進(jìn)行探究，最大的一個特點就是可以利用截圖功能快速地保存學(xué)習(xí)成果。不管是運用識別小程序還是查詢小程序，識別植物、昆蟲也好，查詢月相、天氣也好，都可以快速截圖下來，虛擬仿真實驗也可以截屏。教師過一段時間會在班級群中建立一個科學(xué)學(xué)習(xí)成果展示的群相冊，讓學(xué)生把自己的學(xué)習(xí)成果都展示在群相冊中，大家可以通過瀏覽相冊相互學(xué)習(xí)，還可以進(jìn)行集體評議。教師和學(xué)生一起評選出運用虛擬科學(xué)工具的最佳學(xué)習(xí)能手，并頒發(fā)榮譽證書。通過展示、評獎活動，學(xué)生的學(xué)習(xí)勁頭越來越足，探究興趣越來越濃。“雙減”背景下，教師摒棄了乏味的抄寫背誦作業(yè)，取而代之的是巧妙運用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探究實踐，大大增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的毅力。

科學(xué)虛擬工具的有效運用，是科學(xué)教育現(xiàn)代化的一種良好體現(xiàn)，也是“雙減”背景下減輕學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的一種真實寫照。它為流動兒童更好地學(xué)習(xí)科學(xué)提供了支持，切實提升了流動兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)力。當(dāng)然，在實際的課堂學(xué)習(xí)中，虛擬工具的使用只是作為輔助學(xué)習(xí)的一種手段，還是需要與課堂的分組實驗緊密結(jié)合，兩者相輔相成，這樣才能達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)流動兒童科學(xué)學(xué)習(xí)力的有效提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]戴艷玲.行為數(shù)學(xué)：培養(yǎng)流動兒童數(shù)學(xué)“三力”的教學(xué)轉(zhuǎn)向[J]．江蘇教育（小學(xué)教學(xué)），2020（1）.

[2]方陵生.科學(xué)教育中的實體實驗與虛擬實驗[J]．世界科學(xué)，2013（10）.