徐思雨

【摘 要】隨著教育數(shù)字化的深度發(fā)展，小學(xué)科學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題逐漸顯露，實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略相對(duì)于信息技術(shù)的發(fā)展相對(duì)滯后與脫節(jié)。為推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化革新，開拓小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新局面，教師需要在信息化技術(shù)輔助手段的幫助下，按照教學(xué)的不同階段——準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段和評(píng)價(jià)階段，提出滿足小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展需要的數(shù)字化教學(xué)策略，并探討其能否在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂有效運(yùn)用，推動(dòng)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向數(shù)字化、科學(xué)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化策略 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 小學(xué)科學(xué)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，小學(xué)科學(xué)課程是一門體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性。并將“激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，加強(qiáng)探究實(shí)踐”作為課程理念中的一個(gè)要點(diǎn)，倡導(dǎo)以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為探究實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的形式之一，起到了助力學(xué)生了解和探索自然、獲得科學(xué)知識(shí)、解決科學(xué)問題以及形成科學(xué)探究能力和自主學(xué)習(xí)能力的作用。

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀：科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在資源分布不均衡、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性、教學(xué)方式單一、教學(xué)評(píng)價(jià)方法實(shí)效性低等問題；科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂存在學(xué)生參與度低、實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、缺乏實(shí)驗(yàn)探究等問題，需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生活實(shí)際的聯(lián)系。

黨的二十大報(bào)告提出將推進(jìn)教育數(shù)字化作為重大戰(zhàn)略決策部署，2022年教育部工作要點(diǎn)進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)實(shí)施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)。筆者認(rèn)為，這些行動(dòng)指南為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了明確的發(fā)展方向。作為一線小學(xué)科學(xué)教師，如何通過數(shù)字技術(shù)改善科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，找到兩者之間的著力點(diǎn)，并將其進(jìn)行有效融合，讓教育數(shù)字化有效助力實(shí)驗(yàn)教學(xué)？經(jīng)過長時(shí)間的摸索與實(shí)踐，筆者總結(jié)了如下實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略。

一、教育數(shù)字化視域下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵及策略分析

（一）小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的含義及分類

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了幫助學(xué)生獲得新的知識(shí)和技能，提升科學(xué)探究能力的教學(xué)過程。在此過程中，教師需要充分引導(dǎo)學(xué)生調(diào)動(dòng)已有知識(shí)和技能，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材和材料。

不同學(xué)段的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)在內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求上雖具有差異，但大致可分為“觀察事物現(xiàn)象，通過應(yīng)用基本科學(xué)方法，了解常見事物的基本特征”“設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過觀察、分析、歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，了解生活中事物的一般性質(zhì)及常見事物發(fā)生的變化”和“開展模擬實(shí)驗(yàn)，通過類比、創(chuàng)新等思維應(yīng)用，理解事物之間的關(guān)系和變化的原因”。

（二）明確教學(xué)主體的特征及關(guān)聯(lián)

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”是相輔相成的有機(jī)整體，因此，明確兩者的特征并找尋之間的關(guān)聯(lián)，是提出有效教學(xué)策略的必經(jīng)之路。

不同年齡階段的兒童在心理發(fā)展特征和認(rèn)知上略有差異，隨著思維方式的轉(zhuǎn)變，抽象思維和邏輯思維逐漸占主導(dǎo)地位，具體表現(xiàn)為小學(xué)階段的兒童在活動(dòng)的自主性和自覺性上不斷增強(qiáng)、社會(huì)化及個(gè)性化水平不斷提高。為順應(yīng)小學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，教師應(yīng)著重在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將學(xué)習(xí)者（學(xué)生）定位為合作者、探究者和自主發(fā)展者。

教師作為促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究課堂教育、參與課堂活動(dòng)的主體，需為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)條件和機(jī)會(huì)，把握教學(xué)的節(jié)奏，靈活運(yùn)用方法引導(dǎo)身處不同發(fā)展階段的學(xué)生，幫助他們明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（三）小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的策略及分析

在當(dāng)前教育數(shù)字化背景下，學(xué)生在小學(xué)階段之前已接觸并使用過數(shù)字化產(chǎn)品，小學(xué)階段信息科技課程的開設(shè)和基于數(shù)字技術(shù)的社團(tuán)課程，為學(xué)生操作電腦、平板等電子產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，小學(xué)科學(xué)教師的信息技術(shù)應(yīng)用水平也在不斷提高，除了常用的PowerPoint、實(shí)物投影儀等教學(xué)媒體，也在嘗試將希沃白板、平板、數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等信息化技術(shù)輔助手段應(yīng)用于教學(xué)。

如何在教育數(shù)字化背景下助力小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行？教學(xué)策略就顯得尤為重要。針對(duì)教學(xué)策略，國內(nèi)外教育學(xué)者有著不同的理解和概念界定，其中施良方、崔允漷指出，教學(xué)策略是教師為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)意圖所采取的一系列問題解決行為，并將有效教學(xué)劃分為教學(xué)的準(zhǔn)備階段、教學(xué)的實(shí)施階段與教學(xué)的評(píng)價(jià)階段三個(gè)階段。據(jù)此，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略也可分為準(zhǔn)備階段策略、實(shí)施階段策略和評(píng)價(jià)階段策略。

筆者認(rèn)為，本文提出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略是指在信息化技術(shù)輔助手段的輔助下，以學(xué)生為主體，結(jié)合不同學(xué)段的學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，按照教學(xué)的不同階段設(shè)計(jì)教學(xué)。

1.準(zhǔn)備階段策略

準(zhǔn)備階段策略是指教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始前所采用的策略，包括撰寫教學(xué)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)材料、選擇教學(xué)方式等，這一階段應(yīng)充分調(diào)查學(xué)生的前概念，準(zhǔn)確定位學(xué)生的能力發(fā)展方向，并為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)易于突破教學(xué)重難點(diǎn)的支架。

比如，教師組織學(xué)生利用平板或者電腦填寫課前自主性研究單，研究單內(nèi)容應(yīng)聚焦實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的核心知識(shí)，且直指核心素養(yǎng)的四個(gè)方面，讓學(xué)生在對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有整體感知的基礎(chǔ)上，調(diào)動(dòng)他們的已有認(rèn)知，并提供多種思考路徑，讓學(xué)生帶著分享欲與自信心走進(jìn)課堂。同時(shí)，教師可以通過線上回收研究單，快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地獲取學(xué)生的填寫情況，并借助Excel等信息化手段繪制出班級(jí)總體的前概念情況，設(shè)計(jì)突破教學(xué)重難點(diǎn)的支架，同時(shí)根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，基于“異質(zhì)分組”原則劃分研究小組，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)“互教互學(xué)”的伙伴學(xué)習(xí)。

2.實(shí)施階段策略

實(shí)施階段策略是指教師在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的教學(xué)過程中為實(shí)現(xiàn)設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)所采用的策略，包含創(chuàng)設(shè)情境、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)探究、分析得出結(jié)論等等。該階段可根據(jù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的不同類型采用不同的教學(xué)開展方式，讓學(xué)生能更細(xì)致、準(zhǔn)確地掌握本課重難點(diǎn)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

比如，教師在組織無法真實(shí)體驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，如觀察火山的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、探究大自然中地下水的形成、觀察地球圈層結(jié)構(gòu)等活動(dòng)，可借助希沃白板、金陵微校等課程軟件提供的模擬實(shí)驗(yàn)資源；又如，當(dāng)教師組織需要長時(shí)間觀察的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，可通過信息技術(shù)手段剪輯活動(dòng)視頻，在較短的時(shí)間內(nèi)觀察較長時(shí)間的現(xiàn)象變化；再如，教師組織學(xué)生分享、比較各小組的活動(dòng)數(shù)據(jù)或模型，常規(guī)的投影展示只能顯示原始數(shù)據(jù)或圖形，無法為學(xué)生后續(xù)的分析歸納提供腳手架，這時(shí)可以通過Excel等軟件整合數(shù)據(jù)，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

3.評(píng)價(jià)階段策略

評(píng)價(jià)階段策略是指在教學(xué)之后，對(duì)教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況作出判斷的策略，包含學(xué)生自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)和教師評(píng)價(jià)等多維評(píng)價(jià)。這一階段應(yīng)讓學(xué)生在檢驗(yàn)本節(jié)課掌握情況的基礎(chǔ)上，反思改進(jìn)方式，為后續(xù)的學(xué)習(xí)提供源動(dòng)力。

比如，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束之前，可以通過平板掃碼填寫問卷，或是借助希沃白板、金陵微校等軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的小游戲環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生在鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，帶著較濃興趣和較高熱情完成評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。當(dāng)然，還可以布置課后探究活動(dòng)，借助校園平臺(tái)進(jìn)行分享，實(shí)現(xiàn)家校合力評(píng)價(jià)。

三、數(shù)字化策略助力小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐

（一）準(zhǔn)備階段策略的應(yīng)用及分析

在開展蘇教版科學(xué)三年級(jí)上冊“認(rèn)識(shí)固體”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，學(xué)生在低年級(jí)有過研究“石頭”“水”和“空氣”的基礎(chǔ)，并形成了初步的“物質(zhì)概念”和“物質(zhì)意識(shí)”，但他們判斷一個(gè)物體是固體還是液體時(shí)，往往會(huì)把自己熟悉的、具體的某一固體或液體作為標(biāo)準(zhǔn)，并不是一個(gè)完整的固體概念。

基于這樣的學(xué)情，筆者設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷，并讓學(xué)生在課前通過平板掃碼的方式進(jìn)行填寫：（1）請(qǐng)你判斷以下物體是不是固體（紗巾、食用鹽、面粉、沙子），并寫一寫你的判斷依據(jù)。（2）你認(rèn)為固體有什么特點(diǎn)？

問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，學(xué)生填寫問卷共計(jì)83份，有效問卷82份，結(jié)合問卷系統(tǒng)生成的分析圖可以發(fā)現(xiàn)，在判斷紗巾是不是固體時(shí)，91%的學(xué)生答案較為一致，認(rèn)為紗巾不會(huì)流動(dòng)，可以輕松地用手拿起，因此可以判斷是固體。但在判斷食用鹽、面粉、沙子這些物體時(shí)，學(xué)生遇到了一些困難：（1）62%的學(xué)生認(rèn)為食用鹽是固體，雖然它由很多顆粒組成，但是細(xì)看其中的一個(gè)顆粒時(shí)，它不會(huì)流動(dòng)并且是硬的；38%的學(xué)生認(rèn)為食用鹽不是固體，因?yàn)榉旁谑掷飼?huì)流動(dòng)；（2）70%的學(xué)生認(rèn)為面粉的顆粒不會(huì)改變形狀，可以判斷為固體；30%的學(xué)生認(rèn)為面粉太細(xì)膩了沒有顆粒的感覺，風(fēng)一吹就飄散了，因此認(rèn)為其不是固體；（3）74%的學(xué)生憑借日常玩沙子的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為沙子可以一粒一粒地拿起來，所以是固體；26%的學(xué)生認(rèn)為沙子無法聚集在一起，沒有固定的形狀，因此認(rèn)為其不是固體。根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在判斷一個(gè)物體是不是固體時(shí)，根據(jù)主要是這個(gè)物體是否由細(xì)小顆粒構(gòu)成。

針對(duì)“你認(rèn)為固體有什么特點(diǎn)”這一問題，問卷系統(tǒng)生成了詞云圖，大部分學(xué)生認(rèn)為固體是硬的、不會(huì)流動(dòng)、不會(huì)變化形狀、不會(huì)碎或者是散開、可以數(shù)清顆粒的個(gè)數(shù)。結(jié)合學(xué)生對(duì)固體特點(diǎn)的總結(jié)，可以看出他們在判斷物體是不是固體時(shí)，會(huì)以生活中已知曉或者確定的固體作為輔佐判斷的依據(jù)，或者是在判斷這種物體不符合氣體或者液體的特點(diǎn)時(shí)，就認(rèn)為其是固體。

根據(jù)前概念調(diào)查結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在判斷諸如紗巾、食用鹽、面粉、沙子等物體是否屬固體時(shí)存在一定的困難，主要原因在于學(xué)生對(duì)固體特征的認(rèn)識(shí)不足，對(duì)固體的概念比較模糊?；趯?duì)前概念的調(diào)查和分析，筆者將本課的教學(xué)目標(biāo)定為：能辨認(rèn)生活中的常見固體，認(rèn)識(shí)固體的性質(zhì)；知道固體在外力的作用下可以改變原來的形狀或大小，但固體的特性不變。重點(diǎn)為“認(rèn)識(shí)固體有確定的形狀、體積和質(zhì)量”，難點(diǎn)為“根據(jù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，嘗試歸納固體的共同特征”。在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)前，筆者會(huì)根據(jù)調(diào)查結(jié)果和“異質(zhì)分組”的原則劃分研究小組，保障后續(xù)小組討論活動(dòng)的有序進(jìn)行。

（二）實(shí)施階段策略的應(yīng)用及分析

在蘇教版科學(xué)五年級(jí)上冊《熱傳導(dǎo)》一課的“探究熱在熱水、冷水、燒杯之間的傳遞過程與方向”活動(dòng)中，學(xué)生通過預(yù)測試和實(shí)驗(yàn)測量獲得了關(guān)于“冷、熱水即時(shí)溫度”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但面對(duì)12個(gè)小組提供的復(fù)雜數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)生難以厘清冷水和熱水在熱傳導(dǎo)過程中的溫度變化規(guī)律，也沒辦法發(fā)現(xiàn)“多大規(guī)格的燒杯和多少毫升的冷、熱水能在熱傳導(dǎo)的作用下快速得到兩杯相同溫度的水”。

借助Excel軟件，學(xué)生將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入教師提供的樣表中，并根據(jù)視頻教學(xué)插入復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖，如圖1、圖2。

借助復(fù)式折線統(tǒng)計(jì)圖，學(xué)生能較清晰地看出熱傳導(dǎo)中冷、熱水溫度變化的大致趨勢：冷水在升溫的同時(shí)熱水降溫，兩者的溫度最終逐漸趨近。同時(shí)，根據(jù)小組之間的統(tǒng)計(jì)圖走勢，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)：如第2小組的圖示，兩條線在8～9分鐘的時(shí)候幾乎重疊在一起，但第1小組的圖示在13分鐘時(shí)，冷、熱水還有近6℃的溫差，這可能和冷、熱水的毫升數(shù)有關(guān)，并且學(xué)生根據(jù)這一現(xiàn)象預(yù)測在接下來的某一時(shí)刻，兩者的溫度會(huì)越來越接近，并在接近后一起慢慢降低。

（三）評(píng)價(jià)階段策略的應(yīng)用及分析

教師在蘇教版科學(xué)四年級(jí)下冊“養(yǎng)昆蟲”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，布置了一項(xiàng)長期且連續(xù)性的觀察作業(yè)：伴隨蠶生長的不同階段，每日進(jìn)行觀察記錄，還需要有圍繞觀察對(duì)象的思考、預(yù)測、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等記錄，并定期在“校園圈”網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)，上傳本周最精彩的蠶寶寶觀察日記。

借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的交流分享，學(xué)生不僅能在課后看到全年級(jí)同學(xué)的思考，還能搭建起家校之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的學(xué)生互評(píng)、家長點(diǎn)評(píng)和教師指導(dǎo)，幫助學(xué)生在交流評(píng)價(jià)中進(jìn)一步完善自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在互助解決已有問題的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)新的問題，推進(jìn)觀察日記的豐富與完善。教師在此過程中積極回應(yīng)學(xué)生在養(yǎng)蠶、完成觀察日記中遇到的問題，每周定期匯總互動(dòng)平臺(tái)上的問題，并在課堂交流環(huán)節(jié)中開展研討，指導(dǎo)學(xué)生解決，這樣的方式有利于激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生更多深層次的問題，更清晰地呈現(xiàn)出學(xué)生的思維發(fā)展過程。

三、反思及展望

教育數(shù)字化的深度發(fā)展，在一定程度上改變了教學(xué)的方式，一線教師也在為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)活動(dòng)質(zhì)量，有意識(shí)、有目的地開發(fā)和利用各種科學(xué)課程資源。

筆者基于施良方、崔允漷提出的教學(xué)策略三個(gè)階段，提出了小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的遵循原則和具體內(nèi)容，并依據(jù)該策略對(duì)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)開展了實(shí)驗(yàn)研究，呈現(xiàn)了多節(jié)實(shí)驗(yàn)課的數(shù)字化教學(xué)設(shè)計(jì)片段，希望本文提出的策略和實(shí)踐研究能為小學(xué)一線科學(xué)教師提供一定的參考，也希望在教育數(shù)字化與小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合發(fā)展道路上，能有更多匯聚智慧和力量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，從而挖掘數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的內(nèi)涵和外延，推動(dòng)教育數(shù)字化融入日?？茖W(xué)教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)教育數(shù)字化發(fā)展的新突破。

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