信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合已經(jīng)成為當(dāng)前教育改革的必然趨勢。目前，小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中存在著教學(xué)手段單一、實驗條件受限、學(xué)生參與度不足等問題，這些問題嚴(yán)重制約了課堂教學(xué)活動的開展。而把信息技術(shù)應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，不僅順應(yīng)了教學(xué)趨勢的發(fā)展，還能夠解決當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，促進學(xué)生全面發(fā)展，構(gòu)建有效的教學(xué)環(huán)境。

一、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用原則

（一）適切融合原則

信息技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)與學(xué)科教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程形成一個有機的整體，而非在教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中簡單疊加教學(xué)方法，這樣才能夠有效提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)的效果。教師先要明確教學(xué)目標(biāo)的核心內(nèi)容，然后根據(jù)教學(xué)目標(biāo)有針對性地選擇課堂上使用的信息技術(shù)工具和相應(yīng)的信息化教學(xué)資源，而后利用信息技術(shù)向?qū)W生展示難以通過常規(guī)教學(xué)方法展示的抽象概念、微觀現(xiàn)象等，這樣才能夠發(fā)揮出信息技術(shù)教學(xué)的優(yōu)勢。教師還需要精準(zhǔn)把握信息技術(shù)在課堂上的介入時機，既不能過度依賴信息技術(shù)，導(dǎo)致學(xué)生缺失對學(xué)習(xí)內(nèi)容的直觀認(rèn)識，也不能忽視信息技術(shù)在提高學(xué)生認(rèn)知效率方面的作用，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的深度融合[1]

（二）學(xué)生主體原則

學(xué)生是課堂學(xué)習(xí)的主體，教師需要堅持以學(xué)生為主體的原則，把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、探究能力等作為信息技術(shù)應(yīng)用的根本出發(fā)點。這就要求教師在應(yīng)用信息技術(shù)的時候，應(yīng)充分考慮小學(xué)生的認(rèn)知特點和學(xué)習(xí)需求，使用的信息技術(shù)應(yīng)匹配學(xué)生的接受能力，避免因為信息技術(shù)的應(yīng)用而降低了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注。在進行課堂教學(xué)設(shè)計的時候，教師要明確信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)服務(wù)于學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，而不是把學(xué)生放在被動接受信息的學(xué)習(xí)者的位置上，即讓學(xué)生能夠把信息技術(shù)當(dāng)成學(xué)習(xí)的工具，利用信息技術(shù)主動發(fā)現(xiàn)問題，收集相應(yīng)的資料，達到學(xué)習(xí)的目的，從而為學(xué)生的全面發(fā)展提供幫助。

（三）資源優(yōu)化原則

在互聯(lián)網(wǎng)中，關(guān)于小學(xué)科學(xué)的教育資源是海量的，如果教師在應(yīng)用這些教育資源的時候沒有經(jīng)過系統(tǒng)的篩選和整合，那么不僅無法提升課堂教學(xué)的質(zhì)量，還有可能降低課堂教學(xué)的效果。因此，教師需要遵循資源優(yōu)化原則，在課堂上展示經(jīng)過系統(tǒng)篩選和整合的教育資源，助力學(xué)生的成長。在對教育資源進行優(yōu)化的時候，教師應(yīng)當(dāng)建立明確的評估標(biāo)準(zhǔn)，將科學(xué)性、教育性、趣味性等作為基本的衡量標(biāo)準(zhǔn)，深入研究資源是否和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)深度融合，能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對信息技術(shù)教育資源進行二次開發(fā)也是資源優(yōu)化的一種方式，教師需要對互聯(lián)網(wǎng)上的通用型教學(xué)資源進行有針對性的調(diào)整，讓這些教學(xué)資源能夠更加貼合小學(xué)科學(xué)教學(xué)的實際需求，從而為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力提供更大的幫助[2]

二、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）創(chuàng)設(shè)虛擬實驗環(huán)境，突破實驗條件限制

小學(xué)科學(xué)教學(xué)的很多內(nèi)容是需要通過科學(xué)實驗呈現(xiàn)的，但是在大多數(shù)情況下，學(xué)校并沒有對應(yīng)的實驗環(huán)境和實驗器材，這對學(xué)生的發(fā)展是非常不利的。而信息技術(shù)的引入能夠幫助教師創(chuàng)設(shè)出虛擬實驗環(huán)境，突破現(xiàn)實的實驗條件限制，從而為學(xué)生構(gòu)建更加有效的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]。在創(chuàng)設(shè)虛擬實驗環(huán)境的時候，教師需要先評估實驗開展的效果，確保實驗內(nèi)容既符合教材的教學(xué)要求，又可以以直觀的形式展現(xiàn)出學(xué)生需要掌握的科學(xué)知識。在利用信息技術(shù)演示科學(xué)實驗的時候，教師可以采用“慢動作示范法”，也就是把復(fù)雜的操作分解為若干個簡單的步驟，在每完成一步實驗操作的時候停頓3＼～5秒，使學(xué)生都能夠跟上實驗操作的節(jié)奏。當(dāng)虛擬實驗環(huán)境呈現(xiàn)關(guān)鍵的實驗現(xiàn)象時，教師可以立刻按下暫停鍵，并用激光筆精確指向?qū)W生需要觀察的重點，然后設(shè)計“三問聯(lián)動”，即“你們看到了什么？為什么會這樣？這說明了什么？”引導(dǎo)學(xué)生從觀察現(xiàn)象，到推理研究，再到得出結(jié)論，實現(xiàn)思維邏輯上的閉環(huán)。利用虛擬實驗環(huán)境開展教學(xué)的另一個好處，是當(dāng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生認(rèn)知偏差的時候，教師可以立刻在虛擬實驗室調(diào)整參數(shù)，重現(xiàn)出學(xué)生認(rèn)知的內(nèi)容，能夠讓正確的實驗現(xiàn)象和錯誤的實驗現(xiàn)象同屏對比，使學(xué)生可以自主發(fā)現(xiàn)錯誤，并及時糾正自己的認(rèn)知偏差。

以“太陽系大家族”的教學(xué)為例，筆者先在大屏幕上展示了一段神秘的星空旋轉(zhuǎn)視頻，暫停在某個奇特天象出現(xiàn)之處，拋出問題：“這是什么天體？它為什么會這樣運動？”引發(fā)猜測后，筆者打開天文模擬軟件，從太陽系整體視圖開始講解“看，這就是我們的太陽系，由中心的恒星和圍繞它運行的八大行星組成。”筆者將鼠標(biāo)懸停在太陽上，點擊信息按鈕，展示其基本數(shù)據(jù)，包括直徑、質(zhì)量、溫度等，并強調(diào)：“太陽占據(jù)了太陽系 99.86% 的質(zhì)量，這就是為什么所有行星都圍繞它轉(zhuǎn)動。”隨后，筆者點擊軟件控制面板上的“軌道顯示”按鈕，使八大行星的運行軌道同時可見，并調(diào)整時間加速器至1000倍，讓行星運動變得可觀察。“注意看，哪些行星運動最快？哪些最慢？為什么會這樣？”筆者特意將水星和海王星的運行速度進行對比，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“距離太陽越近，公轉(zhuǎn)速度越快\"的規(guī)律。

當(dāng)講到地球時，筆者將視角切換至“地球觀測模式”，設(shè)置時間為“連續(xù)24小時”，讓學(xué)生觀察太陽的升起、高懸和落下的整個過程。“如果我們站在地球上，看到太陽東升西落，實際上是什么在運動？”與此同時，筆者暫停模擬，拿起地球儀，在燈光照射下慢慢轉(zhuǎn)動，讓學(xué)生理解“地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致晝夜交替”的原理。在講解季節(jié)變化時，筆者調(diào)整軟件參數(shù)至“地球公轉(zhuǎn) + 黃赤交角視圖”，展示地球的地軸始終保持 23.5^° 傾斜的特點，“看，當(dāng)北半球傾向太陽時，陽光照射更直接，此時是夏天；半年后，南半球傾向太陽，北半球則進入冬季。”筆者邊講解邊用手指在屏幕上指示光線照射角度的變化。

（二）運用多媒體展示資源，激發(fā)科學(xué)探究興趣

多媒體資源是信息技術(shù)和小學(xué)科學(xué)教學(xué)融合的一個重要方面，合理使用多媒體資源能夠幫助學(xué)生理解抽象難懂的科學(xué)概念，進而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣。在選擇多媒體資源時，教師應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把握教學(xué)資源與教學(xué)內(nèi)容的契合度，使呈現(xiàn)出來的知識點能夠符合學(xué)生的認(rèn)知水平，提高課堂教學(xué)的效率。在利用多媒體資源制作教學(xué)課件時，教師需要嚴(yán)格控制單張幻燈片的信息容量，遵循“一頁一核心概念”的原則，避免因為多媒體資源信息量大，增加了學(xué)生的理解難度，這對于學(xué)生的發(fā)展是非常不利的。多媒體資源當(dāng)中的動態(tài)演示素材能夠進一步降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，教師在使用這種素材的時候應(yīng)當(dāng)緊密圍繞教學(xué)當(dāng)中的重點和難點，演示的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)定位在學(xué)生的認(rèn)知障礙處，從而提升學(xué)生的理解深度。

以“生物的遺傳”的教學(xué)為例，筆者先展示了一組趣味性強的親子照片。“請仔細(xì)觀察這些照片，你能找出哪些特征是從父母那里‘傳遞’過來的嗎？”在學(xué)生熱烈討論后，筆者切換至一段高清顯微視頻，展示細(xì)胞分裂過程中染色體的分配。“這些藍色的線狀物就是染色體，它們攜帶著決定生物特征的遺傳信息。”筆者按下暫停鍵，用激光筆指向染色體，并配合手勢模擬其分裂過程。隨后，筆者展示了一段DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的三維動畫，調(diào)整視角讓學(xué)生從不同方向觀察DNA分子模型，并進行引導(dǎo)：“DNA就像一本記錄生命密碼的書，它的每一頁都寫著關(guān)于生物特征的信息。”為了讓學(xué)生理解基因與性狀的關(guān)系，筆者播放了一段豌豆花實驗的模擬動畫，展示顯性和隱性基因的表現(xiàn)規(guī)律，“看，當(dāng)紫色花的基因遇到白色花的基因時，新一代的花兒呈現(xiàn)什么顏色？為什么會這樣？”筆者特意在這里設(shè)置了一個思考環(huán)節(jié)，讓學(xué)生先預(yù)測結(jié)果，然后再通過動畫展示豌豆花的雜交過程。

在講解基因突變概念時，筆者展示了一系列變異生物的圖片，如白化病動物、六指人等，并通過動畫演示DNA分子結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化后可能導(dǎo)致的巨大表型差異。在講解家族遺傳時，筆者展示了一張可交互的家族遺傳譜系圖，通過點擊不同成員，顯示其攜帶的特定基因及表現(xiàn)的性狀，并引導(dǎo)學(xué)生思考：“現(xiàn)在請你們猜一猜，如果這位攜帶藍色眼睛基因的父親和這位攜帶棕色眼晴基因的母親生了孩子，孩子的眼睛可能是什么顏色？”筆者通過電子白板的繪圖功能，與學(xué)生一起完成基因配對圖，直觀展示遺傳規(guī)律的預(yù)測過程。課堂最后，筆者播放了一段關(guān)于現(xiàn)代基因技術(shù)應(yīng)用的短片，展示科學(xué)家如何通過基因編輯技術(shù)治療遺傳疾病，引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的倫理問題和未來應(yīng)用的可能性。

（三）應(yīng)用微課翻轉(zhuǎn)教學(xué)，優(yōu)化課堂時間分配

微課是近些年受到廣泛關(guān)注的教學(xué)形式，它能夠以非常簡短的時間闡述清楚一個知識點，可以大大緩解教師在課堂上的壓力，進而給其他的教學(xué)內(nèi)容釋放更多的空間，提升課堂教學(xué)的整體效果。在進行課堂設(shè)計時，教師應(yīng)當(dāng)把微課作為教學(xué)環(huán)節(jié)的有機組成部分，根據(jù)教學(xué)進度在課堂上實行精準(zhǔn)投放，從而實現(xiàn)利用微課優(yōu)化課堂時間分配的目的。微課內(nèi)容的制作需要聚焦于單一的知識點，語言內(nèi)容要精練，邏輯要清晰，時間控制在3＼～5分鐘，這樣既可以讓學(xué)生集中注意力，又不會占用課堂當(dāng)中大量的時間。在播放微課之前，教師應(yīng)當(dāng)給學(xué)生設(shè)置明確的觀看任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進入觀看的狀態(tài)，從而提高微課學(xué)習(xí)的效率。當(dāng)微課呈現(xiàn)關(guān)鍵的知識點，或者給學(xué)生展示非常復(fù)雜的科學(xué)原理時，教師應(yīng)當(dāng)按下暫停鍵，給學(xué)生充分的時間進行思考，這樣能夠進一步提升微課教學(xué)的效果。微課并不能滿足所有學(xué)生的需求，針對微課學(xué)習(xí)中學(xué)生可能產(chǎn)生的困惑點，或者學(xué)生在課堂上提出的問題，教師應(yīng)當(dāng)對微課內(nèi)容進行補充解釋，及時消除學(xué)生的認(rèn)知障礙，使微課能夠成為學(xué)生學(xué)習(xí)的良好助手。

以“煤、石油和天然氣”的教學(xué)為例，筆者在導(dǎo)入環(huán)節(jié)展示一組能源使用的圖片后，提出問題：“這些能源從哪里來？它們有什么共同點？”引發(fā)學(xué)生思考。之后，筆者點擊播放第一段微課“化石能源的形成”，屏幕上生動呈現(xiàn)了遠(yuǎn)古植物與海洋生物如何在特定地質(zhì)條件下演變?yōu)榻裉斓哪茉础．?dāng)視頻展示到關(guān)鍵的地質(zhì)壓力作用環(huán)節(jié)時，筆者按下暫停鍵，拿出預(yù)先準(zhǔn)備的煤炭實物標(biāo)本在教室內(nèi)傳遞，引導(dǎo)學(xué)生思考：“摸一摸這塊煤，它曾經(jīng)是什么？經(jīng)歷了什么變化？”學(xué)生驚訝地說：“沒想到這么硬的煤炭竟然是由植物變成的！”筆者繼續(xù)進行引導(dǎo)：“正是地下巨大的壓力和高溫使得植物變成了堅硬的煤炭。”隨后，繼續(xù)播放微課中石油形成的部分，當(dāng)屏幕展示石油藏集區(qū)的斷面圖時，筆者再次暫停，拿出透明的地層模型，指著不同顏色的巖層解釋：“石油為什么不會向上跑掉？這就是蓋層的作用，就像給水瓶蓋上了蓋子。”

微課播放結(jié)束后，筆者立即將全班分為三個探究小組，分別聚焦煤、石油和天然氣的特性實驗。煤炭組的學(xué)生在筆者的指導(dǎo)下，觀察不同種類煤樣的燃燒特性，并記錄燃燒時間與火焰顏色；石油組則進行簡易的石油分餾模擬實驗，觀察不同溫度下液體的蒸發(fā)與冷凝過程；天然氣組通過氣球膨脹實驗，比較天然氣與空氣的體積變化差異。當(dāng)煤炭組在實驗中發(fā)現(xiàn)無煙煤與煙煤燃燒特性差異較大時，筆者沒有直接給出解釋，而是播放第二段微課“煤的分類與應(yīng)用”，讓學(xué)生從視頻中尋找答案。石油組完成實驗后，筆者引導(dǎo)他們觀看第三段微課“石油煉制過程”，加深他們對實驗現(xiàn)象的理解。隨后，筆者組織“能源辯論會”，讓學(xué)生討論各種化石能源的優(yōu)缺點。課堂最后，筆者播放簡短的總結(jié)微課“能源與環(huán)境”，引導(dǎo)學(xué)生思考能源利用與環(huán)境保護的關(guān)系。

結(jié)語

綜上，教師應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)當(dāng)中的定位，將其視為開展課堂輔助教學(xué)、提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效工具，在具體使用的過程中應(yīng)當(dāng)堅持目標(biāo)導(dǎo)向，真正發(fā)揮出信息技術(shù)對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的支持作用，從而為構(gòu)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

[參考文獻]

［1］舒強強，王佳.怎樣運用多媒體輔助小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（下旬刊），2024（12）：168-171.

[2］李友昌.信息化視野下小學(xué)科學(xué)教學(xué)模式探究[J].中國新通信，2024，26（24）：230-232.

[3］熊文智．應(yīng)用多媒體輔助小學(xué)科學(xué)教學(xué)的探究[J].中小學(xué)電教，2024（12）：52-54.

作者簡介：張振杰（1999—），男，江蘇省啟東市海工小學(xué)。