信息技術在小學科學教學中的應用

隨著信息技術的快速發展，傳統的小學科學教學模式面臨著前所未有的挑戰，信息技術與學科教學的深度融合已經成為當前教育改革的必然趨勢。目前，小學科學教學當中存在著教學手段單一、實驗條件受限、學生參與度不足等問題，這些問題嚴重制約了課堂教學活動的開展。而把信息技術應用到小學科學教學中，不僅順應了教學趨勢的發展，還能夠解決當前教學中存在的問題，促進學生全面發展，構建有效的教學環境。

一、信息技術在小學科學教學中的應用原則

（一）適切融合原則

信息技術的應用應當與學科教學內容、教學目標、教學過程形成一個有機的整體，而非在教學環節當中簡單疊加教學方法，這樣才能夠有效提升小學科學教學的效果。教師先要明確教學目標的核心內容，然后根據教學目標有針對性地選擇課堂上使用的信息技術工具和相應的信息化教學資源，而后利用信息技術向學生展示難以通過常規教學方法展示的抽象概念、微觀現象等，這樣才能夠發揮出信息技術教學的優勢。教師還需要精準把握信息技術在課堂上的介入時機，既不能過度依賴信息技術，導致學生缺失對學習內容的直觀認識，也不能忽視信息技術在提高學生認知效率方面的作用，這樣才能夠實現信息技術與小學科學教學的深度融合[1]

（二）學生主體原則

學生是課堂學習的主體，教師需要堅持以學生為主體的原則，把培養學生的科學素養、探究能力等作為信息技術應用的根本出發點。這就要求教師在應用信息技術的時候，應充分考慮小學生的認知特點和學習需求，使用的信息技術應匹配學生的接受能力，避免因為信息技術的應用而降低了學生對教學內容的關注。在進行課堂教學設計的時候，教師要明確信息技術應當服務于學生的課堂學習，而不是把學生放在被動接受信息的學習者的位置上，即讓學生能夠把信息技術當成學習的工具，利用信息技術主動發現問題，收集相應的資料，達到學習的目的，從而為學生的全面發展提供幫助。

（三）資源優化原則

在互聯網中，關于小學科學的教育資源是海量的，如果教師在應用這些教育資源的時候沒有經過系統的篩選和整合，那么不僅無法提升課堂教學的質量，還有可能降低課堂教學的效果。因此，教師需要遵循資源優化原則，在課堂上展示經過系統篩選和整合的教育資源，助力學生的成長。在對教育資源進行優化的時候，教師應當建立明確的評估標準，將科學性、教育性、趣味性等作為基本的衡量標準，深入研究資源是否和教學內容、教學環節深度融合，能否激發學生的學習積極性。對信息技術教育資源進行二次開發也是資源優化的一種方式，教師需要對互聯網上的通用型教學資源進行有針對性的調整，讓這些教學資源能夠更加貼合小學科學教學的實際需求，從而為培養學生的科學思維能力提供更大的幫助[2]

二、信息技術在小學科學教學中的應用策略

（一）創設虛擬實驗環境，突破實驗條件限制

小學科學教學的很多內容是需要通過科學實驗呈現的，但是在大多數情況下，學校并沒有對應的實驗環境和實驗器材，這對學生的發展是非常不利的。而信息技術的引入能夠幫助教師創設出虛擬實驗環境，突破現實的實驗條件限制，從而為學生構建更加有效的學習環境[3]。在創設虛擬實驗環境的時候，教師需要先評估實驗開展的效果，確保實驗內容既符合教材的教學要求，又可以以直觀的形式展現出學生需要掌握的科學知識。在利用信息技術演示科學實驗的時候，教師可以采用“慢動作示范法”，也就是把復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，使學生都能夠跟上實驗操作的節奏。當虛擬實驗環境呈現關鍵的實驗現象時，教師可以立刻按下暫停鍵，并用激光筆精確指向學生需要觀察的重點，然后設計“三問聯動”，即“你們看到了什么？為什么會這樣？這說明了什么？”引導學生從觀察現象，到推理研究，再到得出結論，實現思維邏輯上的閉環。利用虛擬實驗環境開展教學的另一個好處，是當學生對實驗現象產生認知偏差的時候，教師可以立刻在虛擬實驗室調整參數，重現出學生認知的內容，能夠讓正確的實驗現象和錯誤的實驗現象同屏對比，使學生可以自主發現錯誤，并及時糾正自己的認知偏差。

以“太陽系大家族”的教學為例，筆者先在大屏幕上展示了一段神秘的星空旋轉視頻，暫停在某個奇特天象出現之處，拋出問題：“這是什么天體？它為什么會這樣運動？”引發猜測后，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。”筆者將鼠標懸停在太陽上，點擊信息按鈕，展示其基本數據，包括直徑、質量、溫度等，并強調：“太陽占據了太陽系 99.86% 的質量，這就是為什么所有行星都圍繞它轉動。”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，引導學生發現“距離太陽越近，公轉速度越快\"的規律。

當講到地球時，筆者將視角切換至“地球觀測模式”，設置時間為“連續24小時”，讓學生觀察太陽的升起、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動，讓學生理解“地球自轉導致晝夜交替”的原理。在講解季節變化時，筆者調整軟件參數至“地球公轉 + 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，激發科學探究興趣

多媒體資源是信息技術和小學科學教學融合的一個重要方面，合理使用多媒體資源能夠幫助學生理解抽象難懂的科學概念，進而激發學生的科學探究興趣。在選擇多媒體資源時，教師應當嚴格把握教學資源與教學內容的契合度，使呈現出來的知識點能夠符合學生的認知水平，提高課堂教學的效率。在利用多媒體資源制作教學課件時，教師需要嚴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，增加了學生的理解難度，這對于學生的發展是非常不利的。多媒體資源當中的動態演示素材能夠進一步降低學生學習的難度，教師在使用這種素材的時候應當緊密圍繞教學當中的重點和難點，演示的內容應當精準定位在學生的認知障礙處，從而提升學生的理解深度。

以“生物的遺傳”的教學為例，筆者先展示了一組趣味性強的親子照片。“請仔細觀察這些照片，你能找出哪些特征是從父母那里‘傳遞’過來的嗎？”在學生熱烈討論后，筆者切換至一段高清顯微視頻，展示細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雙螺旋結構的三維動畫，調整視角讓學生從不同方向觀察DNA分子模型，并進行引導：“DNA就像一本記錄生命密碼的書，它的每一頁都寫著關于生物特征的信息。”為了讓學生理解基因與性狀的關系，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規律，“看，當紫色花的基因遇到白色花的基因時，新一代的花兒呈現什么顏色？為什么會這樣？”筆者特意在這里設置了一個思考環節，讓學生先預測結果，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分子結構發生微小變化后可能導致的巨大表型差異。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的性狀，并引導學生思考：“現在請你們猜一猜，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，與學生一起完成基因配對圖，直觀展示遺傳規律的預測過程。課堂最后，筆者播放了一段關于現代基因技術應用的短片，展示科學家如何通過基因編輯技術治療遺傳疾病，引導學生思考科學技術發展帶來的倫理問題和未來應用的可能性。

（三）應用微課翻轉教學，優化課堂時間分配

微課是近些年受到廣泛關注的教學形式，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，進而給其他的教學內容釋放更多的空間，提升課堂教學的整體效果。在進行課堂設計時，教師應當把微課作為教學環節的有機組成部分，根據教學進度在課堂上實行精準投放，從而實現利用微課優化課堂時間分配的目的。微課內容的制作需要聚焦于單一的知識點，語言內容要精練，邏輯要清晰，時間控制在3＼～5分鐘，這樣既可以讓學生集中注意力，又不會占用課堂當中大量的時間。在播放微課之前，教師應當給學生設置明確的觀看任務，引導學生帶著問題進入觀看的狀態，從而提高微課學習的效率。當微課呈現關鍵的知識點，或者給學生展示非常復雜的科學原理時，教師應當按下暫停鍵，給學生充分的時間進行思考，這樣能夠進一步提升微課教學的效果。微課并不能滿足所有學生的需求，針對微課學習中學生可能產生的困惑點，或者學生在課堂上提出的問題，教師應當對微課內容進行補充解釋，及時消除學生的認知障礙，使微課能夠成為學生學習的良好助手。

以“煤、石油和天然氣”的教學為例，筆者在導入環節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？”引發學生思考。之后，筆者點擊播放第一段微課“化石能源的形成”，屏幕上生動呈現了遠古植物與海洋生物如何在特定地質條件下演變為今天的能源。當視頻展示到關鍵的地質壓力作用環節時，筆者按下暫停鍵，拿出預先準備的煤炭實物標本在教室內傳遞，引導學生思考：“摸一摸這塊煤，它曾經是什么？經歷了什么變化？”學生驚訝地說：“沒想到這么硬的煤炭竟然是由植物變成的！”筆者繼續進行引導：“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，繼續播放微課中石油形成的部分，當屏幕展示石油藏集區的斷面圖時，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。煤炭組的學生在筆者的指導下，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。當煤炭組在實驗中發現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“煤的分類與應用”，讓學生從視頻中尋找答案。石油組完成實驗后，筆者引導他們觀看第三段微課“石油煉制過程”，加深他們對實驗現象的理解。隨后，筆者組織“能源辯論會”，讓學生討論各種化石能源的優缺點。課堂最后，筆者播放簡短的總結微課“能源與環境”，引導學生思考能源利用與環境保護的關系。

結語

綜上，教師應當準確把握信息技術在小學科學教學當中的定位，將其視為開展課堂輔助教學、提升學生學習效果的有效工具，在具體使用的過程中應當堅持目標導向，真正發揮出信息技術對小學科學教學的支持作用，從而為構建良好的學習環境奠定基礎。

[參考文獻]

［1］舒強強，王佳.怎樣運用多媒體輔助小學科學實驗教學[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2024（12）：168-171.

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

[3］熊文智．應用多媒體輔助小學科學教學的探究[J].中小學電教，2024（12）：52-54.

作者簡介：張振杰（1999—），男，江蘇省啟東市海工小學。