智慧教育環境下小學科學教育的創新實踐研究

隨著《教育信息化2.0行動計劃》的推行，智慧教育環境憑借數字化、智能化、個性化特質重塑基礎教育生態。小學科學作為培育學生科學素養的啟蒙課程，面對教學內容抽象特質與學生認知具象特性的矛盾，傳統教學模式在資源供給、互動效率、個體關注方面存在局限。智慧教育環境借助技術賦予能力，給科學概念可視化、探究過程具象化、學習支持精準化提供了助力。筆者基于小學科學教育實際需求，結合教學實踐，系統剖析智慧教育環境下的創新實踐原則，以蘇教版小學科學教材五年級下冊為載體搭建實踐途徑，旨在給一線教師供應可操作的教學樣式，促使科學教育獲得高質量發展。

一、智慧教育環境下小學科學教育創新實踐的原則

（一）以學生為中心原則

以學生為中心是智慧教育環境下小學科學教育創新實踐的核心準則。每名學生皆是獨一無二的個體，在學習本領、興趣喜好、認知樣式等方面存在差異，教學活動要充分尊重這些差異，留意學生個體需求與發展特點。教師需轉變角色，從知識傳授者變為學習引導者。在教學過程中，教師應采用多種方法了解學生的學習基礎和學習狀態，如學情剖析、學習診斷等，據此設計分層教學目標、教學內容和教學活動，滿足不同層次學生的學習需求。同時，激勵學生踴躍參與課堂討論、實驗探尋、項目實操等活動，給予學生充足的自主空間，引導學生在自主探尋與合作交流中發現問題、解決問題，培育學生自主學習能力、創新能力與實踐能力，依據學生學習狀況確定教學方式，推動學生的全面進步和個性化發展。

（二）科學性與趣味性相結合原則

小學科學教育既要保證知識科學、準確以及系統，又要注重引發學生學習興趣，達成科學性與趣味性的有機融合。科學知識是人對自然規律的歸納與提煉，具備嚴密邏輯體系以及客觀真理性質。在教學中，教師要依照科學知識內在邏輯和學科標準，引導學生探索科學概念、原理和方法，幫助學生搭建正確的科學認知架構。小學生的認知特點決定了他們更容易對生動有趣且具有吸引力學習內容產生興趣，因此，在確保科學性的前提下，教師要巧妙地將趣味元素融人，借助創設真實的教學情境、講有意思的科學故事、設計新奇的實驗活動、做互動性強的科普游戲等，引發學生的好奇心和求知欲，促使學生在輕松愉悅的氣氛里學習科學知識，感受科學的魅力。同時，教師要掌握好分寸，防止因過分追求趣味性而忽略知識的科學性實質，保證趣味性服務科學性，讓學生在興趣帶動下深入理解科學知識，培育科學思維及科學精神。

（三）技術與教學深度融合原則

達成技術與小學科學教學的深度融合，是發揮智慧教育長處的關鍵。技術應用不應只停留在輔助教學的淺層次水平，而是應深人教學的各環節中，與教學內容、教學手段、教學評估等深度融合，達成技術與教學的有機統一。在教學設計階段，教師要依照教學目標和內容，恰當挑選適宜的技術工具和資源，如借助虛擬現實（VR技術）模擬繁雜的科學實驗情形，借助數據剖析工具了解學生的學習狀況和學習需求；在教學實施階段，發揮技術的長處，探索有效教學模式，如線上線下混合式教學、基于項目的學習等，提升教學效能與質量；在教學評價環節，教師可借助技術達成評價的多元和智能，如借助學習分析技術針對學生學習過程及學習成果作出全面客觀評價，為教學改進提供確切的數據支撐。同時，教師需要重視提高自身信息技術素養與技術應用本領，以熟練運用技術進行教學活動，避免技術運用的形式化和盲目性，切實使技術為教學服務，促使小學科學教育實現創新發展。

二、智慧教育環境下小學科學教育創新實踐的路徑

（一）依托數字技術，促使課程設計革新

智慧教育環境中的課程規劃要突破教材章節約束，以真實問題為導向整合學習內容，搭建“學科邏輯一生活邏輯一認知邏輯”三合一的課程結構。在跨學科融合設計時，教師應圍繞核心概念來組織學習單元，如以“生態平衡”為主題，整合科學“生物與環境”數學“數據統計”美術“自然筆記\"等學科內容，培養學生的系統思維。項目式學習課程注重真實情境創建，教師應把教材知識點變成能探究的驅動性問題，如結合“環境與我們”單元，設計“校園垃圾分類改善計劃\"項目，引導學生借助調查、實驗、設計、實施等，綜合運用科學方法完成項目任務。教師還可拓展生活化課程，建立教材內容和現實生活之間的連接，使家庭、社區成為學習場所，幫助學生在解決實際問題中深化科學認知。

以“微生物的‘功'與‘過'\"教學為例，教師應聚焦生活實際，在智慧課堂中推送微生物在食品制作（像酸奶、面包發酵）疾病傳播（如流感）中的具體案例，引導學生依據生活經驗提出探究問題—“微生物怎樣影響我們的生活”。針對“微生物有無益處”的有爭議問題，學生可分組進行對照實驗：一組借助恒溫培養箱觀察面包霉菌在不同溫度下的生長情形，憑借傳感器實時記錄濕度變化數據；另一組依靠虛擬實驗室模擬抗生素對大腸桿菌的抑制進程，剖析藥物濃度與殺菌效果之間的關聯。教師可引導學生將實驗數據上傳至教學云平臺，供全班學生進行對比研討，形成“微生物有著促進物質循環的‘功’，也存在引發疾病的‘過’\"的辯證認識。通過對“功”與“過”的分析，學生能逐步增強科學意識，實現教學設計的可持續創新和推動課程教學的發展，切實發揮出智慧教學的內在動能。

（二）打造智慧課堂，引領教學方式革新

智慧教育環境為多樣教學法提供了有效支持。在情境教學中，教師可借助虛擬仿真技術營造沉浸式學習情景，將宏觀天體運動或者微觀物質變化直觀呈現給學生；在合作學習時，依靠在線協作平臺可達成分工明確、過程可視的小組探究；在探究式教學中，教師可借助智能工具降低數據采集和分析的困難程度，促進學生科學思維培育。此外，教師應依據教學內容特征選擇教學方法，如抽象概念的教學應優先運用情境模擬，實驗探究類課程著重小組協作，規律知識學習適宜引導學生自主探究。

比如，在“我們來進行仿生\"的主題教學中，教師可以“設計仿生工具”為核心任務，整合情景模擬、小組合作和智能工具運用，搭建“觀察一剖析一謀劃一檢驗\"的探究鏈路。教師可借助AR技術，在教室地面投射蝙蝠回聲定位、荷葉表面結構等3D模型，學生戴上智能眼鏡觀測生物特征，結合教材案例提出問題：“自然界的什么結構可為人類發明提供靈感？”教師借助智慧課堂系統隨時收集學生提問，分析高頻問題產生的原因。另外，教師可引導學生進行小組協作探究，按照學生的興趣分成“動物組\"“植物組”“微生物組”，借助在線協作平臺進行分工，如觀察員在數字資源庫中搜集仿生案例（如蝴蝶翅膀與防偽紙幣、魚與潛水艇），記錄者用電子表格整理生物特征和對應技術，分析者對照分析自然結構與人工制品的原理共性。在整個教學過程中，AR技術解決了生物結構觀察的時空限制，在線協作平臺達成了跨小組知識分享，智能工具簡化了原理驗證與模型制作流程，讓學生處于真實的仿生設計情境中，展現了智慧教育環境下“做中學、創中學”的教學特性。

（三）專注教學質效，啟動智慧教學評估

在智慧教育的過程中，教學評價要沖破單一紙筆測試的限制，構建包含知識、技能、態度的多元評價指標體系。其中，過程性評價應借助學習平臺全程記錄學生的探究行為，涵蓋實驗設計辦法、數據收集進程、小組討論記載等，借助人工智能科技剖析思維發展脈絡。評價結果反饋注重即時性和指導性，如針對學生在“巖石特征描述”中的觀察偏誤，系統自行推送礦物標本觀測微視頻，幫助學生修正認知。評價方式注重學生自評及互評，通過設計科學探究評價量表，促使學生從“證據收集嚴謹性”“合作貢獻程度”“問題解決創新性\"等方面開展自我反思以及同伴評價，培養元認知能力。

比如，教師可在“地球的運動”單元建立“科學探究能力發展檔案”，全面記錄學生在“晝夜交替現象”

學習中的表現。上課前，教師可借助智能問卷診斷學生對晝夜成因的前概念，并標注典型錯誤認識。例如，在“太陽繞地球轉\"教學中，教師可借助VR地球儀模擬地球公轉和自轉，引導學生通過虛擬操作，觀察不同維度地區的晝夜變化，借助平臺即時遞交操作截圖和思考筆記。教師標記關鍵節點（如恰當調節地軸傾斜角度）開展過程性評價。課后，小組一起制作“四季成因演示模型”，上傳制作視頻并搭配解說詞，系統自行辨別視頻里科學概念精確性，參照同伴互評分數來生成綜合評價報告。在期末，教師可借助數據可視化工具做出學生個人本領“雷達圖”，直接展現學生“觀測本領”“模型搭建”“推理證明\"等方面的發展曲線，并針對“模型解釋不全”等共性問題，開設專題工作坊，進行針對性指導。這種評價方法把學習進程轉化成能追溯的數字蹤跡，讓教師精確抓住學生發展難點，學生借由可視化報告明晰努力方向，達成“以評促學、以評促教”的循環狀態。

綜上所述，智慧教育環境給小學科學教育創新帶來技術賦能和理念革新的雙重助力。教師借助剖析教育特征、萃取創新準則、搭建實踐途徑，展現技術與學科深度交融的可行辦法，依據教材的課程設計、教學方法與評價革新，切實提高了學生科學探究興趣以及問題解決本領。然而，智慧教育環境下的科學教育依舊面臨教師科學技術素養不均衡以及家校協同機制不完善等問題。未來，教師應研究探尋將人工智能應用于個性化學習指導的方法，構建“技術一教師一學生\"協同演變的科學教育生態，為培育具備科學素養和創新精神的時代新人筑牢根基。

參考文獻：

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（責任編輯：趙靜璇）