信息技術(shù)在學(xué)生科學(xué)探究活動(dòng)中的應(yīng)用

劉劍宇

(天津市河西區(qū)水晶小學(xué) 天津 300221)

隨著科學(xué)教材改革的深入，實(shí)施素質(zhì)教育、提高課堂教學(xué)質(zhì)量已成為科學(xué)教育改革的一個(gè)重要課題。課堂教學(xué)過(guò)程是信息轉(zhuǎn)化的過(guò)程，是讓學(xué)生通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官接受、獲取教育信息的過(guò)程。在傳統(tǒng)的教育模式下，課堂教學(xué)過(guò)程主要通過(guò)聽(tīng)覺(jué)使學(xué)生獲得信息，視覺(jué)方面僅限于書(shū)本和黑板等靜態(tài)內(nèi)容?！犊茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提倡“充分運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)”，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，提高學(xué)習(xí)效率；為學(xué)生提供更多的高質(zhì)量科學(xué)信息；為教師提供更多樣、更先進(jìn)的教學(xué)手段。

信息技術(shù)的發(fā)展，為培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂^察能力，提高他們的科學(xué)素質(zhì)提供了新的支撐。應(yīng)用信息技術(shù)可以使學(xué)生更直觀、全面地獲取知識(shí)，充分發(fā)揮他們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中的主體地位。同時(shí)，必須認(rèn)識(shí)到，信息技術(shù)的運(yùn)用不是為用而用，首先必須是為教學(xué)內(nèi)容服務(wù)的，只能在必要的時(shí)候、采用適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行，不能濫用。此外，對(duì)于科學(xué)而言，以學(xué)生的需要為準(zhǔn)，親歷科學(xué)過(guò)程是極為重要的，不能用信息技術(shù)替代一切教學(xué)活動(dòng)。本文介紹了筆者將信息技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)探究活動(dòng)的一些方法。

1 將信息技術(shù)作為導(dǎo)入手段，激發(fā)學(xué)生興趣

呈現(xiàn)內(nèi)容，激發(fā)興趣，這是探究的初始。在這個(gè)導(dǎo)入階段，信息技術(shù)在科學(xué)教學(xué)中的主要作用是改變了教材的呈現(xiàn)方式，運(yùn)用多媒體技術(shù)使教材呈現(xiàn)立體狀，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。如《空氣占據(jù)空間》一課，教師先播放一段烏鴉喝水的動(dòng)畫(huà)(見(jiàn)圖1)，用學(xué)生熟悉的“烏鴉喝水”的寓言故事，激發(fā)學(xué)生興趣，用Flash表現(xiàn)出烏鴉口渴的狀態(tài)、周圍的情景，很好地為學(xué)生創(chuàng)造了一種情境。烏鴉覺(jué)得喝不著水時(shí)，烏鴉頭頂上有一個(gè)大問(wèn)號(hào)“？”。聰明的烏鴉想到把旁邊的石頭放到水里，水面就上升了。通過(guò)給學(xué)生創(chuàng)造這樣一個(gè)情境，他們就會(huì)主動(dòng)思考為什么把石頭放進(jìn)去水面就上升了呢？然后教師讓學(xué)生當(dāng)一次聰明的烏鴉，把石頭放到瓶子里看水面上升，再一次體會(huì)水面上升的原因。這樣做激發(fā)了他們的探究興趣，使他們注意力更加集中，思維也聚焦到占據(jù)空間，為后面空氣占據(jù)空間的教學(xué)，搭設(shè)了一個(gè)很好的腳手架。

圖1 “烏鴉喝水”的動(dòng)畫(huà)示意Fig.1 Screenshot of the animation of “A Crowd Drinking Water”

又例如《油菜花開(kāi)了》一課，我們講課時(shí)正是3、4月份，許多地方油菜花正在大面積地盛開(kāi)，教師可以找一段關(guān)于油菜花美麗花景的視頻，再配上好聽(tīng)的音樂(lè)，用繪聲繪影軟件進(jìn)行合成。這樣的視頻資源使學(xué)生被美景深深吸引，看得非常投入，連連贊嘆油菜花的美麗。由此，學(xué)生就有了濃厚的興趣去研究油菜花。激發(fā)起學(xué)生的興趣，便為后面的教學(xué)做好了鋪墊。

教師利用PPT、Flash和Smart notebook等軟件進(jìn)行教學(xué)，改變教材內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，把書(shū)中靜止的圖片通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行加工，配上動(dòng)態(tài)的動(dòng)畫(huà)形象，相適應(yīng)的音樂(lè)，通過(guò)屏幕展示出來(lái)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生獲得多種感官的體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的情緒，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂上運(yùn)用多媒體，通過(guò)聲音、圖像等數(shù)字資源直接刺激學(xué)生的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)，可以激發(fā)學(xué)生思維的積極性，促使學(xué)生感知迅速，使其記憶牢固、思維靈敏、想象豐富。

2 在學(xué)生無(wú)法感知時(shí)使用信息技術(shù)，突破教學(xué)重難點(diǎn)

學(xué)生無(wú)法感知時(shí)使用信息技術(shù)，就如同給學(xué)生的思維搭上一個(gè)個(gè)腳手架，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有十分重要的促進(jìn)作用。同時(shí)，信息技術(shù)的使用有助于因材施教，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的個(gè)性化。學(xué)生在信息技術(shù)的教育環(huán)境中學(xué)習(xí)，各種感官被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，思維活躍，能更積極地參與到教學(xué)過(guò)程中，大大提高了學(xué)習(xí)的興趣和效率，同時(shí)也幫助學(xué)生突破了教學(xué)中的重、難點(diǎn)，解決了學(xué)生學(xué)習(xí)中的困難。例如《食物在身體內(nèi)的旅行》這一課，要讓學(xué)生通過(guò)看到自己身體而知道食物是怎么進(jìn)行旅行的，是一件非常困難的事情，這也是教學(xué)難點(diǎn)所在。如果學(xué)生光看掛圖進(jìn)行想象，他們的理解始終是無(wú)法清晰的，也無(wú)法達(dá)到有效教學(xué)。這時(shí)教師采用信息技術(shù)來(lái)完成教學(xué)，播放關(guān)于食物在身體內(nèi)旅行的視頻，包括口腔的咀嚼、食管的傳送、胃的蠕動(dòng)、小腸的消化、大腸的排泄等，再加上教師以講解員的形式進(jìn)行旁白。學(xué)生觀看到了平時(shí)不可能看到的畫(huà)面，加上傾聽(tīng)老師的旁白，興趣盎然，求知欲得到激發(fā)，注意力被畫(huà)面吸引。他們可以很清晰的看到人體每部分器官是怎樣消化食物及各部分的形狀和功能。學(xué)生通過(guò)觀看視頻等數(shù)字資源，對(duì)食物在身體中的旅行有了形象的了解。從而突破了教學(xué)難點(diǎn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

在科學(xué)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)遇到一些需要長(zhǎng)期觀察的動(dòng)物和植物。生物的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)難點(diǎn)，教師通過(guò)視頻記錄、多媒體進(jìn)行模擬，制作直觀動(dòng)畫(huà)，可使學(xué)生生動(dòng)具體地觀察到各種生命活動(dòng)的過(guò)程，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。比如養(yǎng)蠶和種鳳仙花，它們發(fā)生每一階段的變化都是轉(zhuǎn)瞬即逝的，學(xué)生們也不能 24小時(shí)一直盯著這個(gè)動(dòng)物或植物，因此會(huì)出現(xiàn)許多學(xué)生沒(méi)有看到的變化過(guò)程，他們也會(huì)因此感到惋惜。當(dāng)學(xué)生無(wú)法感知和長(zhǎng)時(shí)間觀察時(shí)，使用信息技術(shù)無(wú)疑是效果最好、最優(yōu)化的手段。例如學(xué)生通過(guò)觀察蠶的一生，學(xué)習(xí)動(dòng)物的變化過(guò)程。有時(shí)學(xué)生很難觀察到蠶由卵到蟻蠶、蛻皮、眠、吐絲結(jié)繭和變成蠶蛾的過(guò)程，一般只能看到蠶的外表和吃食情況，這時(shí)教師需要找到這些相關(guān)的視頻，進(jìn)行加工處理并給學(xué)生播放，使他們很快了解這些變化，并讓他們形象地進(jìn)行描述或者做出動(dòng)作。如此，學(xué)生對(duì)蠶一生的觀察就比較完整，也彌補(bǔ)了他們心中的遺憾，養(yǎng)蠶的主動(dòng)性更高了。

比如在教學(xué)《動(dòng)物的卵》時(shí)，在課堂上要把小雞的孵化進(jìn)程清晰完整地表述出來(lái)幾乎是不可能的，還有雞蛋內(nèi)部的胚胎究竟有哪些變化學(xué)生也是看不見(jiàn)的。筆者利用多媒體課件，把這個(gè)過(guò)程連續(xù)動(dòng)態(tài)地表述出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生不但了解了小雞的孵化和繁殖發(fā)育過(guò)程，還學(xué)到小雞的生活環(huán)境和生理結(jié)構(gòu)、習(xí)性等知識(shí)，遵循了“實(shí)踐—理論”這一認(rèn)知規(guī)律。通過(guò)這一動(dòng)態(tài)課件，學(xué)生對(duì)自己飼養(yǎng)過(guò)程中的觀察結(jié)果是否正確進(jìn)行了驗(yàn)證，準(zhǔn)確地了解到小雞的生長(zhǎng)發(fā)育以及卵的特點(diǎn)。

課堂教學(xué)中運(yùn)用信息技術(shù)手段，形成多角度、多層次的信息剌激，能夠強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和理解，縮短學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握時(shí)間，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，在豐富課堂容量的同時(shí)，提高教學(xué)效果。

3 利用信息技術(shù)優(yōu)化觀察實(shí)驗(yàn)，加深印象，激發(fā)興趣

計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)集聲音、畫(huà)面、文字、顯示于一體，能展現(xiàn)微觀世界，微縮宏觀世界，模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，打破了學(xué)生認(rèn)知中的時(shí)空界限。用各種感官來(lái)感知信息，獲得學(xué)生的主動(dòng)參與，不但能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更重要的是符合學(xué)生的思維習(xí)慣。由于多媒體可以進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的演示，將教學(xué)內(nèi)容按一定的結(jié)構(gòu)，用文字、圖像等形式呈現(xiàn)在投影屏幕上，把學(xué)生的眼、耳、手、腦等器官都調(diào)動(dòng)起來(lái)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得生動(dòng)有趣，容易記憶、理解和掌握。例如：《測(cè)量水的溫度》一課，如使用實(shí)物觀察，由于液柱升降不明顯，學(xué)生不易看清楚。教師利用信息技術(shù)配合溫度計(jì)進(jìn)行講述，在演示中使溫度計(jì)的液柱隨著講述任意拖動(dòng)，使學(xué)生形象、直觀地看到整個(gè)過(guò)程并掌握使用方法。又如《燃燒和滅火》一課，為了使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)燃燒與滅火的條件，課上首先讓學(xué)生觀看錄像，了解其條件。然后在錄像的指導(dǎo)下做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)有指導(dǎo)、有目的。在實(shí)驗(yàn)探索中積極參與、親自動(dòng)手，使學(xué)生充分體驗(yàn)到科學(xué)知識(shí)認(rèn)知的過(guò)程，并在知識(shí)能力、興趣等方面得到全面發(fā)展，既培養(yǎng)了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，又使學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)方法。課后，學(xué)生清晰準(zhǔn)確地總結(jié)出“燃燒需要氧氣、可燃物和一定的溫度，只有這3個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，燃燒才會(huì)發(fā)生，缺少了 3個(gè)條件中的任何一個(gè)，燃燒就不會(huì)發(fā)生，正在燃燒的可燃物也會(huì)熄滅”的結(jié)論。

4 利用信息技術(shù)進(jìn)行小組評(píng)價(jià)

小組合作是小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中常用的學(xué)習(xí)方式，它為學(xué)生創(chuàng)造了寬松愉悅的學(xué)習(xí)情境，人人有機(jī)會(huì)發(fā)表意見(jiàn)，人人有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作，人人都是學(xué)習(xí)的主人。這樣一個(gè)自主學(xué)習(xí)的過(guò)程，有利于學(xué)生互幫互學(xué)、互愛(ài)互助、情感交流、心理溝通，形成學(xué)生間的團(tuán)隊(duì)合作精神，同時(shí)也可以真正體現(xiàn)面向全體學(xué)生的教學(xué)理念，最終使每一個(gè)學(xué)生獲得科學(xué)探究的體驗(yàn)，以及由此產(chǎn)生的科學(xué)知識(shí)和操作技能。及時(shí)評(píng)價(jià)小組合作的情況，能夠使每位組員更清楚自己的每一點(diǎn)進(jìn)步，體驗(yàn)成功的喜悅，從而進(jìn)一步激發(fā)興趣。對(duì)小組學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)應(yīng)該堅(jiān)持以評(píng)集體為主，評(píng)個(gè)人為輔；以評(píng)全面為主，評(píng)特色為輔；以評(píng)過(guò)程為主，評(píng)結(jié)果為輔。在這其中可以利用信息技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。比如，每個(gè)環(huán)節(jié)探究結(jié)束時(shí)，利用一個(gè)FLASH的小組評(píng)價(jià)單，里面有笑臉、哭臉表示這個(gè)組的成績(jī)好壞(見(jiàn)圖 2)。每個(gè)組到最后評(píng)比誰(shuí)的笑臉最多，即為優(yōu)勝組。教師在組織評(píng)價(jià)調(diào)控時(shí)，可以充分使用互動(dòng)性評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，自己處理問(wèn)題。這樣的評(píng)價(jià)與調(diào)控，就可以讓小組的每一位學(xué)生在曲折的探究中獲得深刻的過(guò)程性體驗(yàn)。

圖2 評(píng)比單Fig.2 Group appraisal sketches

5 采用無(wú)線傳屏技術(shù)統(tǒng)計(jì)小組匯報(bào)，總結(jié)歸納科學(xué)證據(jù)

無(wú)線傳屏是相對(duì)于有線傳屏來(lái)講的，就是利用 WiFi把手機(jī)或者電腦的屏幕在投影或者電視上顯示出來(lái)。在科學(xué)探究活動(dòng)中，經(jīng)常會(huì)做很多實(shí)驗(yàn)，小組做完實(shí)驗(yàn)以后，馬上就會(huì)有小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這是一個(gè)利用數(shù)據(jù)歸納、科學(xué)求證的過(guò)程。以前筆者在教學(xué)當(dāng)中經(jīng)常會(huì)讓每組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，將記錄單放在實(shí)物投影下，依次進(jìn)行匯報(bào)。在投影下匯報(bào)，需要同學(xué)們都坐好后，老師再喊每組同學(xué)到前面來(lái)，這樣比較耽誤時(shí)間，很多精彩的瞬間會(huì)錯(cuò)過(guò)，也沒(méi)有能夠?qū)?shù)據(jù)即時(shí)傳到老師的手里。有了無(wú)線傳屏技術(shù)以后，教師可以隨時(shí)利用手機(jī)或者 Pad在小組實(shí)驗(yàn)中照相，把學(xué)生的記錄和實(shí)驗(yàn)收獲傳送到教室的大屏幕中，減少了學(xué)生送匯報(bào)單的時(shí)間，同時(shí)也讓學(xué)生們很快了解其他組的實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)和精彩瞬間，哪組數(shù)據(jù)填寫(xiě)完老師就直接拍下記錄單，將當(dāng)前的操作內(nèi)容及時(shí)同步地顯示到大屏幕上，包括視頻、音頻等各類多媒體信息。這樣節(jié)省了時(shí)間，提高了教學(xué)效率，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也增強(qiáng)了，突破了教學(xué)難點(diǎn)。

安卓智能和蘋果手機(jī)的屏幕都可以通過(guò)無(wú)線 WiFi網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)投射到電腦上顯示，同時(shí)電腦端也可以通過(guò)大屏幕投影顯示出來(lái)，具體方法是：手機(jī)需要授予給相關(guān)應(yīng)用 root權(quán)限；電腦和手機(jī)需要處于同一局域網(wǎng)內(nèi)；手機(jī)會(huì)自動(dòng)搜索到內(nèi)網(wǎng)PC接收端的信息，請(qǐng)手動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的 IP進(jìn)入，再按“播放”按鈕；完成后電腦就會(huì)實(shí)時(shí)顯示手機(jī)屏幕的鏡像畫(huà)面，按主頁(yè)(home)鍵回到手機(jī)桌面。

蘋果手機(jī)則需要用到itools軟件，具體用法是在電腦上安裝itools軟件，安裝完畢后，把蘋果手機(jī)或者Pad與之相連，前提是蘋果手機(jī)或者 Pad安裝過(guò) itunes軟件，這樣插入數(shù)據(jù)線連接電腦后就會(huì)自動(dòng)識(shí)別手機(jī)，手機(jī)上會(huì)自動(dòng)安裝 itools軟件，簡(jiǎn)單設(shè)置后，就可以無(wú)線同屏了。教師學(xué)會(huì)用這項(xiàng)技術(shù)后，隨時(shí)展示課堂學(xué)習(xí)的精彩瞬間，起到很好的教學(xué)效果。

6 科學(xué)探究活動(dòng)要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

科學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)是開(kāi)放的。由于教材編寫(xiě)的限制，當(dāng)今世界上最鮮活、具有明顯時(shí)代特征的很多科學(xué)素材，很難在現(xiàn)行的小學(xué)科學(xué)教材中反映出來(lái)。同時(shí)，由于教學(xué)條件的限制，如教學(xué)資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的欠缺以及時(shí)空等制約著學(xué)生的探究學(xué)習(xí)。而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)信息資源、跨越時(shí)空的現(xiàn)代化教學(xué)手段使科學(xué)教材活起來(lái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法的飛躍。教師可以要求學(xué)生在網(wǎng)上收集與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的各種信息和資料，以此補(bǔ)充和完善課堂教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力。

6.1 QQ群、微信群

QQ群、微信群是種非常簡(jiǎn)單的組織平臺(tái)，它主要通過(guò)文本對(duì)話、音頻對(duì)話，實(shí)現(xiàn)師生之間、生生之間的信息交流。教師建立群可以讓學(xué)生集中討論有關(guān)科學(xué)探究的話題。另外，它還可以進(jìn)行一些文件的傳輸，教師通過(guò)平臺(tái)發(fā)給學(xué)生題目，學(xué)生解答好了，把思路和答案再發(fā)回來(lái)。教師還可以在群空間上傳一些科學(xué)教學(xué)資源，也可以上傳學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀照片，展示學(xué)習(xí)的效果。

6.2 科學(xué)探究論壇

論壇是一種相對(duì)靜態(tài)的教學(xué)組織形式，也是一種具有豐富智慧資源的模式。為了指導(dǎo)學(xué)生完成探究學(xué)習(xí)課題，可以采用這種形式組織活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生選定課題、上網(wǎng)搜集資料，并發(fā)布研究進(jìn)展與相關(guān)成果，教師給予不同程度的支持。學(xué)生們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上尋找更多的證據(jù)證明自己的觀點(diǎn)，老師也能從中學(xué)習(xí)許多知識(shí)，最終用更多的證據(jù)來(lái)解釋科學(xué)現(xiàn)象。

6.3 網(wǎng)上班級(jí)

這是一個(gè)虛擬的班級(jí)形式。所有學(xué)生通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)相互聯(lián)系，同時(shí)這是一個(gè)集科學(xué)學(xué)習(xí)、管理、思想交流、資源共享和家校共建于一體的平臺(tái)，也是教師利用 jsp和 asp 語(yǔ)言結(jié)合SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)開(kāi)發(fā)的科學(xué)教學(xué)網(wǎng)站的平臺(tái)。它可以包括以下模塊：在線答疑、在線測(cè)試、班級(jí)討論區(qū)、在線學(xué)習(xí)、留言板等?！?/p>

［1］齊利.現(xiàn)代教育技術(shù)在科學(xué)教育中的應(yīng)用研究[D].南昌：江西師范大學(xué)，2004.

［2］劉和平.在科學(xué)課中采用信息技術(shù)的優(yōu)越性[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2011(17)：95.

［3］中華人民共和國(guó)教育部.全日制義務(wù)教育科學(xué)(3～6年級(jí))課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.