基于5G智能技術培養學生科學素養的創新路徑探究

摘"要：5G智能技術在小學科學教育中的應用，可以融合現代技術手段，讓學生親身體驗科學實驗、探索自然現象，增強學生對科學知識的理解和記憶。同時，借助5G技術的高速連接，實現師生之間、學生之間的即時互動和交流，促進學生的合作和分享，培養團隊合作精神和溝通能力，滿足個性化教學需求，提高學習效果。文章以5G智能技術在小學科學教育中的應用為例，探析了5G智能技術為培養學生科學核心素養提供的創新路徑。

關鍵詞：小學科學；5G智能技術；核心素養；創新教學；科學態度

中圖分類號：G424"""文獻標識碼：A"""文章編號：1673-8918（2024）46-0017-04

作者簡介：王小燕（1987～），女，漢族，福建南安人，福建省南安市第一小學，研究方向：小學科學。

在小學科學教育中，可以從以下四個維度：科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任，培養學生科學核心素養。5G智能技術提供了一種創新路徑探索科學核心素養培養，以學生發展為主線，構建以學生為中心的課堂環境，通過自主式、合作式、探究式、互動式、項目化的教學方式，讓學生在課堂中自主探索、合作討論等。這樣的生動課堂注重學生的全身心參與，即讓學生通過手動、身動、腦動與心動，激發學習的積極性。教學活動從以教師為中心轉變為以學生學習為中心，實現了學生自主學習和教師的協助教學，使課堂成為真正的學堂，實現深度學習。

一、5G智能技術對小學科學教學的助力

第一，提供豐富的學習資源。通過5G網絡連接，學生可以獲取豐富多樣的科學學習資源，如科學實驗視頻、模擬實驗軟件、科學探究資料等。這些資源能夠拓寬學生的知識視野，提高他們對科學的興趣和好奇心，為他們提供更多學習的機會。第二，實現遠程互動和合作。借助高速的5G網絡，教師可以實現與學生、同事以及專家之間的遠程互動和合作。他們可以通過視頻會議或在線平臺進行實時交流，共同探討科學問題，分享實踐經驗，提供互相支持和反饋，為教師的課堂教學提供有益經驗和資源。第三，促進深度學習。5G智能技術支持虛擬現實和增強現實技術的應用，使學生能夠身臨其境地進行科學實驗和觀察，沉浸在逼真的實驗場景中，參與互動和探索。這樣的沉浸式學習方式能夠刺激學生的主動性和好奇心，促使他們對科學問題進行深入思考和探索。第四，實現個性化教學。5G技術提供了大數據分析和個性化推薦功能，根據學生的學習特點、能力水平和興趣愛好，為他們量身定制個性化的學習內容和教學指導。通過在線平臺，教師可以針對學生的學習需求和目標，推薦適合他們的科學資料、活動或課程內容，激發學生的學習積極性和主動性，提高學習效果。第五，加強實踐環節。借助5G智能技術，學生可以進行更多的實踐探究活動。利用虛擬實驗室進行實驗操作、科學觀測和數據收集，培養學生的實踐能力和科學思維。通過在線平臺，學生還可以參與科學項目或競賽，與其他同學分享并交流實踐經驗，擴展科學知識。

總之，5G智能技術為小學科學教學帶來了很多便利和創新。它為學生提供了豐富的學習資源，為教師提供了更多的教學資源和支持，促進了深度學習和個性化教學的實現，加強了實踐環節，助力學生全面發展科學核心素養。同時，教師需要在利用5G智能技術進行教學時，結合學生的實際情況，靈活設計和科學組織教學活動，以更好地實現教學效果。

二、目前小學科學課堂中應用5G智能技術存在的問題

盡管5G智能技術對小學科學教學提供了很大支持，對課堂教學的改變是創新性的，但還是有部分教師無法完全掌握5G智能技術，無法打造智慧課堂。具體如下：第一，教師對資源的利用不到位。盡管有了豐富的科學學習資源，但教師在課堂中對這些資源的應用不夠充分和靈活，沒有充分了解和挖掘相關資源的潛力，無法最大限度地利用這些資源來激發學生的學習興趣、提高學習效果。第二，對技術的應用不到位。部分教師對5G技術的應用不夠熟悉，缺乏相應的培訓和指導，很難充分利用這些技術來設計和實施創新性的教學活動，以滿足學生的學習需求。第三，缺乏互動課堂。盡管5G智能技術提供了遠程互動和合作的可能性，但在小學科學課堂中，互動課堂的實現仍然不足。教師沒有充分利用5G技術來促進學生之間的互動和合作，缺乏多樣化的交流和討論，影響了學生的參與度和學習效果。第四，課堂中的實驗教學與課后作業缺乏聯通。在科學課堂中，教師進行實驗教學，而課后作業往往獨立進行，缺乏將實驗教學與課后作業相連接的有效手段。利用5G智能技術，可以通過在線平臺將實驗教學和課后作業相結合，使學生能夠更好地鞏固實驗知識和實踐能力。第五，教師自我提升不足。部分教師沒有足夠的主動性不斷學習和提升自己在5G智能技術領域的專業能力，沒有積極參與專業培訓和交流活動，無法及時了解最新的教育技術發展趨勢。

為了克服以上問題，推動5G智能技術在科學課堂中的有效落地，教師需要持續提升自己的教學技能和專業知識，積極參與教育技術交流和反思，解決教學中存在的問題。

三、小學科學課堂創新性應用5G智能技術的路徑

（一）利用豐富資源，培養科學觀念

在小學科學教學中，教師可以利用在線平臺，為小學生提供豐富多樣的科學知識和實例，如科學教材、動畫視頻、科學故事等，以圖文、音頻或視頻的形式呈現知識，通過高速的5G網絡傳輸，確保學生能夠順暢地瀏覽、閱讀和觀看。同時，借助5G網絡的高速傳輸和穩定連接，利用在線平臺提供虛擬實驗室和模擬實踐的機會，學生可以應用在線模擬實驗軟件，進行各科實驗操作、觀察實驗現象，并根據結果總結實驗現象背后的科學原理，培養科學觀念和實踐探究能力。

比如，在“聲音是怎樣產生的”教學中，首先向學生簡要介紹聲音是由物體的振動產生的概念，使用圖片、視頻和實物等多種資源進行講解，幫助學生理解聲音產生的基本原理。利用在線平臺展示豐富多樣的科學資源，學生進行觀察、比較和記錄物體發聲和不發聲時的不同狀態，使用小型的工具或實驗器材，如彈簧、弦樂器或吹管等，觀察這些物體在振動時是否會發出聲音，進行多次嘗試和觀察，總結發現的規律。其次，通過在線模擬實驗軟件的應用，引導學生進行更加細致和系統化的實驗操作。學生可以選擇不同的物體進行振動實驗，觀察和記錄振動過程以及相關的聲音現象。通過模擬實驗的方式，幫助學生形成對聲音產生原因的假設性解釋。最后，引導學生總結探究過程中的觀察、實驗結果和討論內容，形成對聲音產生機制的深入理解，鼓勵學生以圖文的形式呈現他們的探索過程和結論，培養他們的細致觀察和科學溝通的能力。

（二）借助互動合作，培養科學思維

通過5G網絡連接，教師和學生可以進行遠程實時互動，如使用視頻會議工具或在線教育平臺進行授課和討論。教師提出問題，讓學生可以即時回答、討論和分享自己的觀點，激發并鍛煉學生的思考和推理能力。同時，教師可以利用5G技術在教學中組織合作項目學習。學生分成團隊，通過在線協作平臺共享資源和信息，在教師的指導下完成科學探究項目。在合作過程中，學生需展示團隊合作精神、共同解決問題，并結合科學思維實施實驗、數據收集、分析和總結。借助5G智能技術的互動性和即時性，聯通課堂上下。小學生在科學學習中可以更好地發展科學思維，包括觀察、實驗設計、數據分析、推理和解決問題的能力。同時，互動合作也能夠培養學生的團隊合作能力、溝通技巧和批判性思維，進一步促進科學思維的發展。

例如，在“運動與摩擦力”的實驗教學中，教師在課堂上解釋摩擦力的概念以及與物體運動方式的關系，組織學生進行課堂實驗，在實驗室內使用合適的材料，觀察不同物體在滾動和滑動過程中受到的摩擦力大小，并記錄實驗數據。教師利用專業實驗設備連接，測量不同物體在滾動和滑動過程中所受到的摩擦力大小。通過屏幕共享功能，教師即時展示實驗過程和數據，并與學生進行討論，讓學生理解摩擦力與物體運動方式之間的關系。學生在教師的指導下，利用個人設備通過在線平臺連接傳感器設備，觀察和測量不同物體在滾動和滑動過程中所受到的摩擦力，并實時記錄數據。最后，學生在小組內一起分析和討論實驗數據，在線平臺上共享和比較結果，深入探究摩擦力與物體運動方式的關系，并對課上實驗結果進行驗證。在課后，學生根據課堂實驗的結果，自主設計以探究摩擦力與不同運動方式的關系為目標的實驗方案，然后通過在線視頻會議工具，與小組成員和教師一起討論實驗結果，比較不同運動方式下的摩擦力變化，推導出摩擦力與物體運動方式之間的規律性結論。

又如，在“機械擺鐘”的教學中，為聯通課堂上下，教師準備了課前預習學案，讓學生借助預習學案完成自主學習與合作學習。課前預習學案學習目標：了解擺鐘的發明對計時精確度的提高；掌握擺鐘擺動次數與時間的關系；理解擺的等時性原理。學習內容：閱讀相關教材中與擺鐘和單擺相關的內容，了解擺鐘的運行原理和擺的等時性原理；搜索并觀看與擺鐘和單擺相關的圖像、視頻等資源，通過視覺呈現來加深學生對擺鐘和單擺的認識。合作任務：學生分成小組，每組3～4人，一起討論和分享各自搜索到的擺鐘和單擺相關的圖像、視頻等資源；在小組內共同整理一份關于擺鐘和單擺的資料匯總，其中包括相關的圖片和視頻鏈接；分享自己的資料匯總、所獲得的對擺鐘和單擺的認識，各小組之間進行交流討論。在課堂教學中，學生的學習就是基于這些內容產生的。教師要求學生在課堂上討論如下問題：擺鐘和單擺有什么特點？它們在實際生活中有什么應用？為什么擺鐘的擺動次數每分鐘是相同的？你認為所有的鐘擺，每分鐘擺動的次數都是相同的嗎？這都是學生在預習中了解過的內容，因此課堂討論很有效。接著，教師利用學生所了解的知識，要求學生制作一個單擺，并觀察、測量其擺動次數，在小組內交換觀察結果和數據，比較不同單擺的擺動次數是否相同，討論存在的差異和可能原因。在本次教學中，通過5G網絡連接，學生可以在課前進行在線搜索和研究，共同整理資料，形成小組討論交流的合作任務。在課堂上，借助5G智能技術實現實時互動，學生展示自己的學習成果和擺鐘制作實踐，并進行觀察結果和數據分享。教師通過提問與學生進行互動，促進學生之間的交流和思維碰撞。這樣的活動可以加強學生之間的互動合作，突出5G智能技術的利用，提高學生的科學思維和探究能力。

（三）逼真視聽效果，落實探究實踐

利用5G網絡傳輸高清圖像和視頻，小學生可以在虛擬實驗室中進行模擬實驗和觀察。逼真的視覺效果和沉浸式的音效能夠讓學生感受真實的實驗場景，并提供與實際實驗相似的體驗。這樣的探究實踐幫助學生更深入地理解科學概念，培養學生的觀察力和實踐力。此外，教師可以借助5G智能技術傳輸逼真的3D科學模型。通過觸摸屏幕或手勢操作，學生可以與模型進行互動、觀察和探索其中的科學原理，如旋轉、放大和分解模型，以便更好地理解不同科學現象和結構，有助于加深學生對科學事物的理解和掌握。在科學課堂上，逼真的視聽效果和沉浸感提供了與實際情境相近的體驗，激發學生主動探索和解決問題的積極性，并以此為基礎培養學生的實踐能力、探究思維和創新思維。

例如，在“種子長出了根”教學過程中，借助5G網絡傳輸高清圖像和視頻，在虛擬實驗室中展示種子的萌發過程。借助5G智能技術，傳輸逼真的3D科學模型到學生設備上，通過觸摸屏幕，學生可以全方位看到植物根的結構和功能，加深學生對科學現象的認識。為了讓學生更深入地體驗探究實踐，設計“拔一棵草”的體驗活動，學生親自體驗拔草的過程，感受根的固定作用，并通過觀察根的特征來理解植物根在不同環境中的變化和適應。通過以上的措施，創造給學生以逼真視聽效果和沉浸式體驗的教學環境，同時落實探究實踐，學生可以在虛擬實驗室中進行模擬實驗和觀察，通過實際操作和實驗記錄，深入理解科學概念。

（四）提供個性資源，培養態度責任

相比傳統教學方式，“互聯網+教育”，尤其是在5G智能技術的應用背景下，可以有效達成學生的個性化學習。教師可以利用5G智能技術中的大數據分析和個性化學習算法，根據學生的學習特點、興趣和能力水平，為每個學生量身定制個性化的學習資源。通過在線平臺，根據學生學習記錄和反饋，智能地推薦適合他們的科學資料、活動或課程內容，激發個體學習的積極性和主動性。借助5G網絡的高速連通和云計算技術，組織學生參與科學倫理和社會責任的問題討論。通過在線辯論、小組討論等形式，引導學生思考和討論科學領域中的倫理和道德問題，培養他們對科學研究和科學應用的責任心。

比如，在“地震的成因及作用”教學中，教師可以針對學生的學習需求和目標，在在線平臺上提供適合他們的科學資料，設計與地震成因及作用相關的實踐體驗活動，如自行設計模擬地殼運動的實驗。借助5G智能技術，教師提供實驗操作步驟的視頻指導，并通過在線平臺分享學生的實驗結果和觀察記錄，幫助學生深入地理解地震成因及其作用。在教學中，教師要鼓勵學生進行獨立思考和自主學習。通過在線平臺，學生可以根據自己的興趣和學習需求搜索相關的科學資料和資源，從多個角度理解和探索地震成因及作用。教師可以提供指導和反饋，培養學生的學習自主性和獨立思考能力。教師針對學生的個性化需求提供定制化的學習資源，促進學生深入理解地震的成因及作用，強化學生對科學倫理和社會責任問題的思考和討論，培養他們的責任態度和意識。

（五）教師自我提升，完善課堂教學

教師在應用5G智能技術的過程中，可以發現自己在融合課程與技術時存在的問題，因此要積極參加與5G智能技術相關的專業培訓、研討會、學術會議等活動，以增進自身對最新教育技術的了解和學習。通過與同行的交流和分享經驗，獲取更多的專業知識和技能。教師需養成自主學習的習慣，定期閱讀相關領域的專業書刊、研究論文和在線資源。利用互聯網搜索引擎、學術數據庫等工具獲取最新的研究成果和教育技術資訊，參加在線學習平臺課程，提升自己在5G智能技術領域的專業能力。

由于學校的其他教師也在積極開展5G智能技術引領的課程實踐，教師可以主動尋求合作，與同校教師建立合作關系，通過合作項目、研究合作等方式，共同學習和探索5G智能技術在教育中的應用。此外，理論的學習是實踐的基礎，教師要利用所學知識和技能進行實踐，將5G智能技術引入科學教學實踐中，并結合自己的經驗進行反思和調整，從而更好地滿足學生的學習需求和教育發展的要求。

四、結論

綜上所述，創新應用5G智能技術，可以探索培養學生科學核心素養的路徑，教師要借助5G智能技術的高速傳輸科學資源、實時互動與遠程合作，以及個性化學習推薦等功能，有序開展教學工作，培養學生在科學領域中的科學思維、實踐探究能力和科學倫理責任意識等，提升學生整體科學素養水平。這些創新路徑為學生提供了更豐富、更實踐、更個性化的科學學習體驗，促進學生積極參與科學探索，進而實現全面發展。

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