胡素娟

小学科学学科涉及的范围较广，只有海量的信息资源库才能够开阔学生的视野，满足学生的好奇心和求知欲。一些科学现象的呈现仅仅是借助传统的教学手段无法形象、具体地表现出来，有的科学现象的观察和记录还需要借助数字化的影像技术，仅仅靠学生的纸笔记录或者口头描述无法100%还原真实情境。

再反观当下的学生，生活在数字化的世界，他们的大脑认知结构已经发生了根本的改变，他们是真正意义上的“数字土著”。他们能够同时处理多个任务；他们的思维方式是天马行空的；他们更喜欢图表化和视觉化的表达；他们享受泛化信息的洗礼；他们喜欢高水平的交互。与数字体验相比，“数字土著”对于传统的教学方式感到单调和乏味。

基于数字化教学的发展趋势，基于小学科学学科的特点和当今学生的真实情况，教育工作者不能再用前数字化时代的语言去吃力地教育“数字土著”。笔者认为当代教师应当把教育数字化当作一种契机，让数字化更好地服务教育，更好地为培养学生的科学核心素养服务。

一、延伸学习时空，促进自主学习

自主学习是面向未来的终身学习能力，传统的科学学习局限于校园和课堂，学生的自主学习缺乏教师的及时指导和专业化的平台支撑。随着数字化在教育领域的普及，师生和生生之间的交流和互动变得更加便捷；网络为学生提供了丰富专业的资源节点；各种便携式移动智能终端可以实现实时摄影摄像；各种在线学习平台可以随点随学，直接推送思考过程。这些软硬件的开发为学生的自主化学习提供了广阔的舞台，使学生自主学习行为的施展有了强有力的保障。数字化的自主学习方式，顺应新时代课改要求，深入主体参与学习，巩固学生在学习中的主体地位。

以苏教版小学科学六年级上册《水滴里的生物》一课为例，本节课的教学目标是：能够运用放大镜和显微镜观察微生物，并做好记录；知道微生物是一种个体微小、分布极广的生命体，绝大多数要用显微镜才能看到；了解荷兰的科学家列文虎克是世界上第一个发现微生物的人。

对于“水中微生物”的观察，教材的编排主要是让学生借助显微镜进行观察。学生学会使用显微镜则是观察活动的第一步。在传统的教学过程中，对于显微镜使用的教学，主要是通过教师的讲解和演示来进行的。《水滴里的生物》教参建议的教学课时是两课时，然而笔者发现让学生熟悉显微镜的具体构造到能熟练使用显微镜，仅有一个课时是远远不够的，这样留给学生借助显微镜观察的时间就不到1节课的时间，而动手实践能力正是当代学生严重缺乏的。

了解显微镜的结构属于比较死板的知识，并没有太多技巧可言。数字化的学习软件完全可以取代教师的作用。笔者在教这部分内容时，会先让学生课前打开3D/VR矩道软件（一种科学学习软件）自主了解显微镜的具体结构。借助软件，学生可以对显微镜的结构进行分解学习，同时，学生也可以借助手中的鼠标对显微镜进行360°的立体旋转，通过以上操作，学生的学习更加立体化和细微化，这是传统的科学教学无法实现的。

相较于显微镜的结构学习，显微镜的使用这部分知识传授性和技能性较强，须通过教师的手口相传。而传统的教学模式中，教师虽然也是手把手地教，但是这种教学方法的效果与所需大量的课堂时间却成了反比关系，主要原因是很多细节方面的教学借助传统的课堂教学手段很难清晰地呈现给学生。在数字化的帮助下，教师可以提前录制好演示性的微课教学视频上传到全景课堂（一种数字化的班级学习交流平台），供学生在线学习。这样学生可以重新调整课堂内外的时间，课堂宝贵的时间学生可以更加专注于基于项目的学习，共同研究具有一定的挑战性和创新性的实际问题，从而使学生获得更深层次的理解和思考，促进学生高阶思维的发展。这样的课堂对于“数字土著”才更具有挑战性，相较于传统的课堂教学显得更有实际价值。

将学习的主动权交给学生，很多家长包括教师会对电子类学习终端和学生自控能力产生担忧，这就需要对学生的数字化学习进行及时的跟踪、检测、统计和分析。传统的评价方式不仅会牵扯教师太多的精力，同时也无法保证评价的全面性和公平性。数字化背景下，教师可以自行设计具有针对性的检测，然后将题目通过在线学习平台发送到每一位学生的学习智能终端。学生答题后，系统会对学生的答题情况做出快速且全面的分析。教师可以根据系统反馈的数据分析每一位学生的答题情况和每一道题的答题情况。基于数字化的检测，将文本检测变在线监测，即测即评，数据的记录变得快捷且准确，为教师即时调整教学策略指明了方向。基于数字化的检测，教师可以第一时间把握每一位学生的学习动态，实现真正意义上的个性化教学，有利于学生发现自我，认识自我，为学生丰富多彩的未来保驾护航。

如笔者在教学笔者自主设计的课例《显微镜》时，设计了在线检测题。系统根据学生提交的答案，实时地将结果通过图表的形式呈现出来。根据检测结果发现学生第一题和第三题的正确率都在94%，第二题，虽然全班的正确率也达到了94%，但是学生的答案都是不完整的，显然学生对于显微镜放大倍数的算法还不是很清楚。于是，笔者让学生针对这个知识点上网收集相关资料。很快，学生明白了显微镜的放大倍数等于“目镜放大倍数X物镜放大倍数”。

数字化教学延伸了学生自主学习的时空，学生的自主学习形式更加多样化、深入化。新课标所强调的学生学习主体性地位凸显得更加明显，这样的学习方式更加迎合当代学生的特点，极大地增强了学生学习的积极性。自主学习是一种学生能够受益终生的能力，传统的教学中学生是知识的被动接受者，学生被紧紧束缚住，这样的教学模式已经远远不能满足当今社会对人才的要求，结果只能是培养出高分低能的巨婴。

二、体验“斗转星移”，模拟现实感知

小学科学的学习对象小到细胞，大到浩瀚宇宙，很多都是我们无法真实触及和感知到的。传统的教学对于这部分的内容，教师只能借助图片、文字及语言向学生进行讲解。数字化教育诞生以来，延展了人类的感官，超越了人类的极限。使得诸如“斗转星移”等这些平时不可能用肉眼清楚观察到的现象在3D/VR、智能软件等的帮助下变得触手可及。这些现象数字化的呈现方式与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度接近，学生可以产生亲临现场的真实感受。

以苏教版小学科学五年级上册《心脏和血液循环》为例，能够知道心脏的结构和功能；会利用心脏模型来了解心脏的结构和功能；意识到坚持体育锻炼有利于心脏健康。对于心脏的认识，从最早的二维平面图像模型再到三维的立体模具模型，都不如将鲜活跳动的心脏直接展示在学生眼前更能激起学生的好奇心和求知欲。

师：同学们，你们感受过心脏的跳动吗？

生：没有。

师：接下来，教师和大家一起来感受心脏的跳动。

然而学生一脸疑惑怎么感受？

师：请每个小组打开3D/VR矩道软件上的“心脏”，带上3D眼镜，拿起手中的手柄进行操作。

师：你看到了什么？

生1：教师，我看到了一颗鲜活跳动的心脏就在我的眼前，好神奇！

生2：教师，我看到了心脏上面的血管，有粗粗的血管，也有很细小的血管。

生3：教师，通过解剖，我看到心脏左右两边，上下两边都是隔开的。

整个班级投入到热烈的探究氛围中。

苏教版小学科学六年级《看星座》一课，课标要求教师带领学生观测星空；能够找到北斗星和北极星；能够制作“星座”放映器；能够坚持长期的科学观察；培养学生科学的世界观，正确的科学探究方法。要实现以上教学目标，传统的教学方式教师得选择多个天气晴朗的夜晚，带着全班学生去空旷的野外进行长期的观察。且不说观察过程中，学生的安全很难保障，这也会耽误学生其他科目的学习时间。

数字化时代，学生只需要打开爱学板上的star-walk软件，调整爱学板的方向，就可以实时、真切地看到北斗七星的具体位置，看到任何他们想看到的星座模样。“斗转星移”这类需要平时耗时耗力才能观察到的奇妙景象，现在通过软件的动态模拟在学生的脑海里变得立体起来。

数字化背景下的虚拟现实技术能够生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的感受和体验。这些优点使得虚拟现实技术取代了常规的教学手段，成为科学教学的新宠。教师倾向于让学生通过虚拟现实技术去观察科学现象，寻找科学真知。但是，人机互动真的能够取代人与现实的互动吗？美国哲学家安德鲁·芬伯格在这个问题上曾经说过“教育要涉及对话和教师的积极参与，这是教育的基础过程”。北京师范大学张志祯教授这样强调“感知和模拟的经验不等于学习”，他还特地强调了“从经验中学习包括了具体经验”。无论虚拟现实做得多么接近现实，它始终无法取代现实生活。因此，我们在教学的过程当中，应当将常规学习和数字化的虚拟学习相结合，优势互补，为学生提供最佳体验环境。

三、拓展课后探究，打造深度学习

短暂的课堂学习是远远满足不了学生的探究欲望的，生活中处处都是科学，课堂之外往往有着更多值得探究的地方。在数字化技术的帮助下，课内和课外的距离不断缩小，学生的学习空间大大拓展，学习不再局限于课堂和书本，教师的教学指导也不再仅仅局限于学校。在数字化手段的帮助下，学生被带进了更为广阔的自由世界，尽情地去探索更多的未解之谜。

科学的学习，大自然是最好的教师，人类的很多发明创造的灵感就是来自自然。学生要有善于发现的眼睛和善于记录的工具。数字化时代，学生可以利用手中的爱学板，随时随地对观察到的现象进行记录。数据云端的高效传输，将学生与学生，学生和教师以及学生与外面的自由世界紧密地联系起来。数字化技术在课内和课外之间架起了便捷的桥梁，让学生的科学探究变得更加真实，更有深度。

笔者在上自主设计课程《霾的研究》这一课时，针对“霾的成因”这一问题，学生提出了焚烧垃圾、汽车尾气、吸烟等多个因素都可能导致霾。而有限的课堂时间不可能对学生提出的所有猜想进行逐一验证，一节课结束学生似乎还有点意犹未尽。为了满足学生的好奇心，我将继续探究的任务交给感兴趣的同学。这部分学生回家后，利用空余时间先进行实验方案的设计，再将实验方案上传班级圈，全班同学讨论实验方案的可行性，接着我为他们准备所需要的仪器。课后这些同学在家长的协助下完成了实验，借助手中的爱学板，他们将整个实验过程记录下来，并借助互联网将视频上传到全景课堂的班级圈中。其他同学可以通过观看分享的视频对实验过程及实验结果进行分析，通过视频的不断回放，去发现问题和得出相应的结论。

数字化时代的科学课远远不止课堂上短短的几十分钟，学生的科学思维也不会因为下课铃声戛然而止。多种新颖的学习和交流方式彻底解开了学生被束缚已久的双手，学生的学习和探究得到了多种工具的辅助，他们的语言表达、动手操作、科学思维、自主学习等多方面的科学素养都得到了大大的提升。