電子閱覽室環(huán)境下小學(xué)科學(xué)智慧教育案例研究

余彩麗　鐘永江

《教育信息化“十三五”規(guī)劃》指出：以信息化來推動教育體系的結(jié)構(gòu)重組、流程再造和思想變革，從而實現(xiàn)教育的創(chuàng)新發(fā)展。因此，我們應(yīng)秉承“求真、開放、平等、協(xié)作、分享”的互聯(lián)網(wǎng)精神，用互聯(lián)網(wǎng)思維去思考教育問題，通過提升教師的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新教育教學(xué)能力，使信息化教學(xué)真正成為教師教學(xué)活動的常態(tài)。本文以小學(xué)科學(xué)《抵抗彎曲》一課為例，探討了電子閱覽室環(huán)境下智慧教育理念是如何支撐小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的。

《抵抗彎曲》一課原有教學(xué)存在的問題

1.原有認知與現(xiàn)實情境的矛盾沖突

《抵抗彎曲》屬于小學(xué)科學(xué)課程設(shè)置的四大領(lǐng)域中的“技術(shù)與工程”范疇，工程是以科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)性工作，運用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題。首先，橋梁在現(xiàn)實世界中客觀存在并蘊含著非常豐富的科學(xué)原理，它為學(xué)生提供了一種解釋概念的良好背景環(huán)境，但是學(xué)生對橋梁的已有認知、原有經(jīng)驗還處于較淺的水平，從學(xué)習(xí)階段跨入研究型學(xué)習(xí)，從通過知識獲得發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理到根據(jù)科學(xué)原理設(shè)計實際應(yīng)用中的橋梁，這種轉(zhuǎn)變是比較突然的，對學(xué)生的適應(yīng)性有一定挑戰(zhàn)；其次，由于小學(xué)生無法親臨場地或制作現(xiàn)場，以他們現(xiàn)有的思維水平及動手操作能力，會造成一定學(xué)習(xí)障礙，所以教師設(shè)計實驗這個過程對學(xué)生是一個認知上的挑戰(zhàn)。

2.問題表征與結(jié)果呈現(xiàn)的轉(zhuǎn)化困難

學(xué)生能否對科學(xué)研究問題進行有效表征，是衡量學(xué)生是否真正建構(gòu)新知識、實現(xiàn)新知識與原有知識的有效聯(lián)結(jié)，并能夠遷移所學(xué)知識解決新問題的重要標(biāo)準(zhǔn)。紙橋抗彎曲能力的大小是肉眼無法看出的，從兒童接受外界信息的方式來看，更多人傾向于凡事依靠自己的感覺器官，并通過感官獲得的具體信息對事物作出分類或歸納?！案泄佾@取”與“肉眼看不到”之間的矛盾，造成學(xué)生無法進行有效的表征，那如何將“紙橋抗彎曲能力的大小”化無形為有形、化抽象為形象呢？

3.智力因素與非智力因素教學(xué)診斷的局限

目前，我們更多的是關(guān)注學(xué)生成績（智力因素），卻忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程（非智力因素）。課標(biāo)要求時刻關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的評價，包括學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)定、學(xué)習(xí)過程的診斷以及學(xué)習(xí)結(jié)果的評定。那有沒有一種方法能夠全面診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)結(jié)果等，從而使教學(xué)評價更加全面，為后續(xù)的教學(xué)提供一定的幫助呢？

智慧教育解決方案

1.電子閱覽室介入，拉近現(xiàn)實與認知的距離

本節(jié)課以“信息技術(shù)”介入為手段，引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)校的電子閱覽室，查找有關(guān)橋梁的相關(guān)知識。電子閱覽室擁有非常豐富的電子信息資源，如電子圖書館、電子期刊、數(shù)據(jù)庫等。同時，由于學(xué)生使用電子產(chǎn)品或多媒體的技術(shù)水平不同，教師正好可以把握契機，教會學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜索如數(shù)據(jù)庫檢索、多媒體閱覽等能力，這將對提高學(xué)生的信息技術(shù)能力有著重大作用。

2.智慧黑板互動一體機，促進思維顯像呈現(xiàn)

為了讓學(xué)生的思維具有可見性，多種表達方式很關(guān)鍵，如運用微課、動漫、圖表、文字、數(shù)字符號等手段，能將學(xué)生的思維具象化，從而有利于幫助他們學(xué)會確認變量、制表作圖、假設(shè)、實驗論證、分析結(jié)論等綜合科學(xué)過程技能。本節(jié)課將“抗彎曲能力大小”轉(zhuǎn)化成“回形針的數(shù)量”，以數(shù)字的方式來比較不同厚度、不同寬度的紙橋的抗彎曲能力，同時利用智慧黑板互動一體機，將“抗彎曲能力大小”繪制成圖表，能幫助學(xué)生建立感知和體驗，進而分析圖表，找出規(guī)律。

3.問卷星診斷，形成科學(xué)的教學(xué)評價

科學(xué)實驗教學(xué)評價是依據(jù)一定實驗教學(xué)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，對實驗教學(xué)活動的準(zhǔn)備、過程、結(jié)果及其有關(guān)要素進行綜合價值評判的過程。根據(jù)評價的功能和運行時間的不同，它可分為診斷性評價、形成性評價和總結(jié)性評價。本課采用“問卷星”的形式對教學(xué)進行全面診斷，其診斷方法有兩種：一種是課前診斷。教師先讓學(xué)生通過電子閱覽室了解橋梁的相關(guān)知識，然后對其學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果進行初步診斷。另一種是課后診斷。教師在實驗教學(xué)后，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和知識掌握進行總結(jié)診斷。全面客觀的評價方式不僅能診斷出學(xué)生學(xué)習(xí)問題的癥結(jié)，還有利于師生了解自己的教與學(xué)情況，從而有效地推動課堂學(xué)習(xí)。

《抵抗彎曲》教學(xué)設(shè)計

◇教學(xué)內(nèi)容分析

《抵抗彎曲》是教科版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第二單元《形狀與結(jié)構(gòu)》第一節(jié)的內(nèi)容，主要研究紙梁厚度、寬度與抗彎曲能力大小的關(guān)系。

◇教學(xué)對象分析

學(xué)生在五年級時探究了力和運動的關(guān)系，知道力可以改變物體的運動狀態(tài)。本節(jié)課將引領(lǐng)學(xué)生探究物體的形狀結(jié)構(gòu)，以發(fā)展他們對力的認識。

◇教學(xué)目標(biāo)制定

知識與技能目標(biāo)：了解橋梁結(jié)構(gòu)中有“柱”和“梁”，梁比柱容易彎曲；增加寬度和厚度能增加抗彎曲能力。

過程與方法目標(biāo)：了解橋梁相關(guān)知識—推理判斷—制訂方案—實驗論證—分享交流，培養(yǎng)推理能力、分析能力和實驗?zāi)芰Α?/p>

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：體驗在“影響抗彎曲能力因素”實驗中對變量的精確控制；體驗合作學(xué)習(xí)、成果分享的樂趣。

◇教學(xué)重難點

重點：運用對比實驗的方法，研究影響抗彎曲能力的因素；懂得實驗中的數(shù)據(jù)測量必然存在一定的誤差。

難點：模擬實驗，變量的控制；數(shù)據(jù)測量與分析，制作可視化圖表。

◇教學(xué)過程

1.課堂前測，探索認知

教師活動：課前引導(dǎo)學(xué)生利用各種信息技術(shù)手段搜索橋梁相關(guān)知識；利用問卷星設(shè)計調(diào)查問卷，弄清楚學(xué)生學(xué)習(xí)前對橋梁概念的理解；師生對話：通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)橋梁，你知道了什么。

學(xué)生活動：利用電子閱覽室自主學(xué)習(xí)；完成問卷星調(diào)查問卷；展示各自畫出的海報，并介紹各種橋梁的特點。

信息技術(shù)支撐：電子閱覽室、百度問卷星。

設(shè)計意圖：課前，教師引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)校的電子閱覽室搜索橋梁相關(guān)知識，并以“圖畫”和“文字”的形式記錄下來；利用問卷星對學(xué)生現(xiàn)有經(jīng)驗和已有認知進行摸底，能引發(fā)新舊認知沖突，引出科學(xué)新概念。endprint

2.師生對話，進入主題

教師活動：播放視頻，并提問：“自然災(zāi)害發(fā)生過后，在坍塌建筑里，梁和柱哪個比較容易折彎？”小結(jié)：如何增強橫梁抗彎曲能力是建筑上很重要的問題。今天我們就通過實驗來研究與梁抗彎曲相關(guān)的問題。

學(xué)生活動：觀看視頻，并回答問題。

信息技術(shù)支撐：多媒體Flash視頻、智慧黑板互動一體機的鉛筆功能。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，從而引出課題。

3.提出問題，設(shè)計實驗

教師活動：

（1）猜想：橫梁的抗彎曲能力與什么因素有關(guān)？

（2）設(shè)計實驗：研究紙的厚度/寬度與抗彎曲能力的關(guān)系。提出問題—做出假設(shè)—改變條件—不改變條件—實驗預(yù)測，設(shè)計出實驗方案。

（3）小組分享交流實驗計劃，展示學(xué)生填寫的概念圖。

（4）模擬實驗示范：播放制作好的微視頻——用紙代替橫梁，用兩本相同的書搭建柱子，演示實驗操作過程。

學(xué)生活動：進行猜想；小組合作設(shè)計實驗，形成實驗概念圖（如下圖）；觀看微視頻。

信息技術(shù)支撐：Camtasia Studio 8微視頻制作，投影展示。

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生利用概念圖設(shè)計實驗計劃，開展實驗探究。

4.進行實驗，分享交流

實驗一：研究紙的厚度與抗彎曲能力的關(guān)系

教師活動：分發(fā)實驗材料與實驗記錄單；巡查并指導(dǎo)實驗；利用智慧黑板互動一體機，繪制折線圖并分析。

學(xué)生活動：領(lǐng)取實驗材料/實驗記錄單；完成預(yù)測；進行實驗并填寫實驗記錄單。小組討論、交流，得出結(jié)論：紙的厚度越厚，抗彎曲能力越強；紙的厚度越薄，抗彎曲能力越弱。

實驗二：研究紙的寬度與抗彎曲能力的關(guān)系

教師活動：分發(fā)實驗材料與實驗記錄單；巡查并指導(dǎo)實驗；利用智慧黑板互動一體機，繪制折線圖并分析。

學(xué)生活動：領(lǐng)取實驗材料/實驗記錄單；完成預(yù)測；進行實驗并填寫實驗記錄單。小組討論、交流，得出結(jié)論：紙的寬度越大，抗彎曲能力越強；紙的寬度越小，抗彎曲能力越弱。

信息技術(shù)支撐：智慧黑板一體機的畫圖功能、投影功能、寫字功能。

設(shè)計意圖：自主探究，完成實驗記錄單，學(xué)會數(shù)據(jù)處理，并做出解釋。

5.數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論

教師活動：匯總兩條折線圖。

學(xué)生活動：分析并得出“增加寬度能增強抗彎曲能力，增加厚度能大大增加抗彎曲能力”的結(jié)論。

信息技術(shù)支撐：智慧黑板一體機的匯總功能。

設(shè)計意圖：將以上兩個實驗繪制出的折線圖統(tǒng)一匯總在智慧黑板上，進行對比分析，得出結(jié)論。endprint