信息技术在学生科学探究活动中的应用

2015-10-18刘剑宇

天津科技 2015年5期

刘剑宇

(天津市河西区水晶小学天津 300221)

随着科学教材改革的深入，实施素质教育、提高课堂教学质量已成为科学教育改革的一个重要课题。课堂教学过程是信息转化的过程，是让学生通过视觉、听觉等感官接受、获取教育信息的过程。在传统的教育模式下，课堂教学过程主要通过听觉使学生获得信息，视觉方面仅限于书本和黑板等静态内容。《科学课程标准》提倡“充分运用现代教育技术”，进一步激发学生的学习兴趣，针对学生学习能力的差异调整教学进度，提高学习效率；为学生提供更多的高质量科学信息；为教师提供更多样、更先进的教学手段。

信息技术的发展，为培养学生的探究能力、创新能力、实验能力、观察能力，提高他们的科学素质提供了新的支撑。应用信息技术可以使学生更直观、全面地获取知识，充分发挥他们在教学过程中的主体地位。同时，必须认识到，信息技术的运用不是为用而用，首先必须是为教学内容服务的，只能在必要的时候、采用适当的形式进行，不能滥用。此外，对于科学而言，以学生的需要为准，亲历科学过程是极为重要的，不能用信息技术替代一切教学活动。本文介绍了笔者将信息技术应用于科学探究活动的一些方法。

1 将信息技术作为导入手段，激发学生兴趣

呈现内容，激发兴趣，这是探究的初始。在这个导入阶段，信息技术在科学教学中的主要作用是改变了教材的呈现方式，运用多媒体技术使教材呈现立体状，调动学生的多种感官，激发学生学习兴趣。如《空气占据空间》一课，教师先播放一段乌鸦喝水的动画(见图1)，用学生熟悉的“乌鸦喝水”的寓言故事，激发学生兴趣，用Flash表现出乌鸦口渴的状态、周围的情景，很好地为学生创造了一种情境。乌鸦觉得喝不着水时，乌鸦头顶上有一个大问号“？”。聪明的乌鸦想到把旁边的石头放到水里，水面就上升了。通过给学生创造这样一个情境，他们就会主动思考为什么把石头放进去水面就上升了呢？然后教师让学生当一次聪明的乌鸦，把石头放到瓶子里看水面上升，再一次体会水面上升的原因。这样做激发了他们的探究兴趣，使他们注意力更加集中，思维也聚焦到占据空间，为后面空气占据空间的教学，搭设了一个很好的脚手架。

图1 “乌鸦喝水”的动画示意Fig.1 Screenshot of the animation of “A Crowd Drinking Water”

又例如《油菜花开了》一课，我们讲课时正是3、4月份，许多地方油菜花正在大面积地盛开，教师可以找一段关于油菜花美丽花景的视频，再配上好听的音乐，用绘声绘影软件进行合成。这样的视频资源使学生被美景深深吸引，看得非常投入，连连赞叹油菜花的美丽。由此，学生就有了浓厚的兴趣去研究油菜花。激发起学生的兴趣，便为后面的教学做好了铺垫。

教师利用PPT、Flash和Smart notebook等软件进行教学，改变教材内容的呈现方式，把书中静止的图片通过计算机进行加工，配上动态的动画形象，相适应的音乐，通过屏幕展示出来，给学生创设了学习环境，让学生获得多种感官的体验，调动了学生的情绪，提高了学生的学习兴趣。在课堂上运用多媒体，通过声音、图像等数字资源直接刺激学生的听觉和视觉，可以激发学生思维的积极性，促使学生感知迅速，使其记忆牢固、思维灵敏、想象丰富。

2 在学生无法感知时使用信息技术，突破教学重难点

学生无法感知时使用信息技术，就如同给学生的思维搭上一个个脚手架，对学生的学习具有十分重要的促进作用。同时，信息技术的使用有助于因材施教，实现教学的个性化。学生在信息技术的教育环境中学习，各种感官被充分调动起来，思维活跃，能更积极地参与到教学过程中，大大提高了学习的兴趣和效率，同时也帮助学生突破了教学中的重、难点，解决了学生学习中的困难。例如《食物在身体内的旅行》这一课，要让学生通过看到自己身体而知道食物是怎么进行旅行的，是一件非常困难的事情，这也是教学难点所在。如果学生光看挂图进行想象，他们的理解始终是无法清晰的，也无法达到有效教学。这时教师采用信息技术来完成教学，播放关于食物在身体内旅行的视频，包括口腔的咀嚼、食管的传送、胃的蠕动、小肠的消化、大肠的排泄等，再加上教师以讲解员的形式进行旁白。学生观看到了平时不可能看到的画面，加上倾听老师的旁白，兴趣盎然，求知欲得到激发，注意力被画面吸引。他们可以很清晰的看到人体每部分器官是怎样消化食物及各部分的形状和功能。学生通过观看视频等数字资源，对食物在身体中的旅行有了形象的了解。从而突破了教学难点，激发了学生学习的主动性。

在科学教学中，经常会遇到一些需要长期观察的动物和植物。生物的生长发育是一个难点，教师通过视频记录、多媒体进行模拟，制作直观动画，可使学生生动具体地观察到各种生命活动的过程，加深对知识的理解和掌握。比如养蚕和种凤仙花，它们发生每一阶段的变化都是转瞬即逝的，学生们也不能 24小时一直盯着这个动物或植物，因此会出现许多学生没有看到的变化过程，他们也会因此感到惋惜。当学生无法感知和长时间观察时，使用信息技术无疑是效果最好、最优化的手段。例如学生通过观察蚕的一生，学习动物的变化过程。有时学生很难观察到蚕由卵到蚁蚕、蜕皮、眠、吐丝结茧和变成蚕蛾的过程，一般只能看到蚕的外表和吃食情况，这时教师需要找到这些相关的视频，进行加工处理并给学生播放，使他们很快了解这些变化，并让他们形象地进行描述或者做出动作。如此，学生对蚕一生的观察就比较完整，也弥补了他们心中的遗憾，养蚕的主动性更高了。

比如在教学《动物的卵》时，在课堂上要把小鸡的孵化进程清晰完整地表述出来几乎是不可能的，还有鸡蛋内部的胚胎究竟有哪些变化学生也是看不见的。笔者利用多媒体课件，把这个过程连续动态地表述出来。在这个过程中学生不但了解了小鸡的孵化和繁殖发育过程，还学到小鸡的生活环境和生理结构、习性等知识，遵循了“实践—理论”这一认知规律。通过这一动态课件，学生对自己饲养过程中的观察结果是否正确进行了验证，准确地了解到小鸡的生长发育以及卵的特点。

课堂教学中运用信息技术手段，形成多角度、多层次的信息剌激，能够强化学生对知识的记忆和理解，缩短学生对知识的掌握时间，提高学生主动学习的积极性，扩展学生的知识面，在丰富课堂容量的同时，提高教学效果。

3 利用信息技术优化观察实验，加深印象，激发兴趣

计算机多媒体技术集声音、画面、文字、显示于一体，能展现微观世界，微缩宏观世界，模拟实验现象，打破了学生认知中的时空界限。用各种感官来感知信息，获得学生的主动参与，不但能激发学习兴趣，更重要的是符合学生的思维习惯。由于多媒体可以进行静态和动态的演示，将教学内容按一定的结构，用文字、图像等形式呈现在投影屏幕上，把学生的眼、耳、手、脑等器官都调动起来，使学习内容变得生动有趣，容易记忆、理解和掌握。例如：《测量水的温度》一课，如使用实物观察，由于液柱升降不明显，学生不易看清楚。教师利用信息技术配合温度计进行讲述，在演示中使温度计的液柱随着讲述任意拖动，使学生形象、直观地看到整个过程并掌握使用方法。又如《燃烧和灭火》一课，为了使学生更好地认识燃烧与灭火的条件，课上首先让学生观看录像，了解其条件。然后在录像的指导下做实验，使学生实验有指导、有目的。在实验探索中积极参与、亲自动手，使学生充分体验到科学知识认知的过程，并在知识能力、兴趣等方面得到全面发展，既培养了学生分组实验能力，又使学生掌握了学习方法。课后，学生清晰准确地总结出“燃烧需要氧气、可燃物和一定的温度，只有这3个条件同时具备时，燃烧才会发生，缺少了 3个条件中的任何一个，燃烧就不会发生，正在燃烧的可燃物也会熄灭”的结论。

4 利用信息技术进行小组评价

小组合作是小学科学探究活动中常用的学习方式，它为学生创造了宽松愉悦的学习情境，人人有机会发表意见，人人有机会动手操作，人人都是学习的主人。这样一个自主学习的过程，有利于学生互帮互学、互爱互助、情感交流、心理沟通，形成学生间的团队合作精神，同时也可以真正体现面向全体学生的教学理念，最终使每一个学生获得科学探究的体验，以及由此产生的科学知识和操作技能。及时评价小组合作的情况，能够使每位组员更清楚自己的每一点进步，体验成功的喜悦，从而进一步激发兴趣。对小组学习的评价应该坚持以评集体为主，评个人为辅；以评全面为主，评特色为辅；以评过程为主，评结果为辅。在这其中可以利用信息技术进行评价。比如，每个环节探究结束时，利用一个FLASH的小组评价单，里面有笑脸、哭脸表示这个组的成绩好坏(见图 2)。每个组到最后评比谁的笑脸最多，即为优胜组。教师在组织评价调控时，可以充分使用互动性评价，引导学生自己发现问题，自己处理问题。这样的评价与调控，就可以让小组的每一位学生在曲折的探究中获得深刻的过程性体验。

图2 评比单Fig.2 Group appraisal sketches

5 采用无线传屏技术统计小组汇报，总结归纳科学证据

无线传屏是相对于有线传屏来讲的，就是利用 WiFi把手机或者电脑的屏幕在投影或者电视上显示出来。在科学探究活动中，经常会做很多实验，小组做完实验以后，马上就会有小组汇报实验数据。这是一个利用数据归纳、科学求证的过程。以前笔者在教学当中经常会让每组同学在实验结束时，将记录单放在实物投影下，依次进行汇报。在投影下汇报，需要同学们都坐好后，老师再喊每组同学到前面来，这样比较耽误时间，很多精彩的瞬间会错过，也没有能够将数据即时传到老师的手里。有了无线传屏技术以后，教师可以随时利用手机或者 Pad在小组实验中照相，把学生的记录和实验收获传送到教室的大屏幕中，减少了学生送汇报单的时间，同时也让学生们很快了解其他组的实验动态和精彩瞬间，哪组数据填写完老师就直接拍下记录单，将当前的操作内容及时同步地显示到大屏幕上，包括视频、音频等各类多媒体信息。这样节省了时间，提高了教学效率，学生学习的兴趣也增强了，突破了教学难点。

安卓智能和苹果手机的屏幕都可以通过无线 WiFi网络实时投射到电脑上显示，同时电脑端也可以通过大屏幕投影显示出来，具体方法是：手机需要授予给相关应用 root权限；电脑和手机需要处于同一局域网内；手机会自动搜索到内网PC接收端的信息，请手动选择对应的 IP进入，再按“播放”按钮；完成后电脑就会实时显示手机屏幕的镜像画面，按主页(home)键回到手机桌面。

苹果手机则需要用到itools软件，具体用法是在电脑上安装itools软件，安装完毕后，把苹果手机或者Pad与之相连，前提是苹果手机或者 Pad安装过 itunes软件，这样插入数据线连接电脑后就会自动识别手机，手机上会自动安装 itools软件，简单设置后，就可以无线同屏了。教师学会用这项技术后，随时展示课堂学习的精彩瞬间，起到很好的教学效果。

6 科学探究活动要充分利用网络资源

科学教学应当是开放的。由于教材编写的限制，当今世界上最鲜活、具有明显时代特征的很多科学素材，很难在现行的小学科学教材中反映出来。同时，由于教学条件的限制，如教学资料、实验设备的欠缺以及时空等制约着学生的探究学习。而随着信息技术的发展，教师可以利用网络信息资源、跨越时空的现代化教学手段使科学教材活起来，实现学习内容和方法的飞跃。教师可以要求学生在网上收集与课堂教学内容相关的各种信息和资料，以此补充和完善课堂教学内容，培养学生获取信息的能力。

6.1 QQ群、微信群

QQ群、微信群是种非常简单的组织平台，它主要通过文本对话、音频对话，实现师生之间、生生之间的信息交流。教师建立群可以让学生集中讨论有关科学探究的话题。另外，它还可以进行一些文件的传输，教师通过平台发给学生题目，学生解答好了，把思路和答案再发回来。教师还可以在群空间上传一些科学教学资源，也可以上传学生探究实验的优秀照片，展示学习的效果。

6.2 科学探究论坛

论坛是一种相对静态的教学组织形式，也是一种具有丰富智慧资源的模式。为了指导学生完成探究学习课题，可以采用这种形式组织活动，指导学生选定课题、上网搜集资料，并发布研究进展与相关成果，教师给予不同程度的支持。学生们在网络上寻找更多的证据证明自己的观点，老师也能从中学习许多知识，最终用更多的证据来解释科学现象。