论文选读7：基于技术运用让科学学习更智慧

基于技术运用 让科学学习更智慧 平湖市乍浦小学 姚利明 内容摘要内容摘要 现代科学技术迅速发展的今天 在科学课堂教学中 恰当地利用数字传感 器 微视频及 Excel Google 地球 Stellarium Smart Tools 等软件技术辅 助教学 可以在一定程度上调动学生科学学习的主动性和积极性 确保科学探 究实验数据准确 统计有效 使科学学习领域更广阔 科学观察 观测更深远 提高学生科学探究的能力 促进学生科学思维的发展 让科学学习活动更智慧 关键词关键词 技术运用 科学学习 智慧 无论是教育的内涵发展 还是均衡发展 充分关注和应用科学技术 促进 与课堂教学的深度整合 是推动教育和课程改革的必然选择 在现代科学技术 迅速发展的今天 在科学课堂教学中 不能单靠传统教学方法让学生掌握科学 知识 恰当地利用现代科技技术辅助教学 可以确保课堂学习更科学 更高效 一定程度上调动学生学习的主动性和积极性 并有效拓宽科学探究活动的深度 和广度 提高学生科学探究的能力和科学素养 促进学生科学思维的发展 一 数字传感 让实验数据更准确一 数字传感 让实验数据更准确 科学实验对于观察 测量 调查 统计等定量研究有着严格的要求 而实 验数据 是定量实验结果的主要表现形式 亦为定量研究结果的主要证据 数 据的正确 决定了实验的科学 规范和有效 由于受实验材料 实验环境及学生的操作失误等 科学探究实验中获得的 数据有时经常出现误差 从而导致无法有效地证明实验并获取科学的结论 如 五年级上册 怎样得到更多的光和热 一课中 不同颜色物体的吸热 这一实 验 按传统的实验材料 让学生带上玻璃温度计 到室外去进行实验的话 不 同的玻璃温度计的起始温度不一 学生读数时又难以精确 再加上温度计及不 同颜色纸袋放置等诸多因素干扰 使得原本就区别不大的温度差值可能更小 甚至相反 使得学生无法由实验所得数据得出正确的结论 有时还会给学生产 生误导 影响学生正确科学概念的建构 考虑到本课就温度计的读数并不是关键 到室外实验还要受天气 阳光等 影响 我们对实验进行了改进 将关键的材料 玻璃温度计 用数显温度传感 器代替 以灯光作为发光光源 数字温度传感器的高灵敏性 保证了实验数据 的正确无误和实验结论的科学 有效 实验装置 见图 1 图 1 装置了数字温度传达器的教学演示仪 再如三年级 水结冰了 一课 嘉兴市实验小学吴建伟老师在课堂上 让 学生利用了数字温度传感器 获取到了精确的温度值 学生清楚看到了水结冰 过程中温度值的变化 表格见图 2 图 2 水结冰了 学生实验记录表 二 二 ExcelExcel 让统计分析更有效 让统计分析更有效 科学课堂上 精确实验数据的获得是科学探究成功的关键 而对实验数据 进行有效地分析 以得出科学的结论则更重要 是培养学生整理 比较 判断 表达和交流等科学习惯的关键 学生获取了一大堆的数据 不进行科学地归类 整理 是很难由数据表面看到实验背后所蕴含的科学概念的 Excel 表格有着强大的数据运算功能 对于大数据的统计 运算 Excel 可 以快速 准确地完成 并且还能由数据自动生成柱状图 折线图 饼图 气泡 图 雷达图等 将枯燥的数据变成直观的图形 使之后的分析和得出结论的更 省时 有效 如六年级 相貌各异的我们 一课 在学生分组观察了同学的相貌特征 记录下数据后 进行了全班的汇总统计 教师可以借助 Excel 设置了如下表 格 直接投影与大屏幕 在每组学生将数据输入表格后 表格下方会自动生成 柱状图 使得学生对班级同学相貌特征调查情况一目了然 结论得出也就变得 非常容易 图 3 相貌各异的我们 记录表及统计柱状图 再如五年级上册 物体颜色与吸热 一课 学生观察得到了以下一组数据 0 分钟2 分钟4 分钟6 分钟8 分钟10 分钟 黑色纸20 35 40 43 43 44 粉色纸 20 33 35 37 38 5 39 铝箔纸 20 28 31 34 34 34 红色蜡光纸 20 32 34 36 37 5 37 5 白色纸 20 30 33 36 37 37 呈现以上表格 面对这 30 个数据时 学生是很难在短时间内看出实验所要 揭示的问题的 但如果教师在事先利用 Excel 设置好相应的表格 那么 同样 的 在学生输入完以上 30 个实验数据后 Excel 就自动生成了如下折线图 见 下图 4 图 4 物体颜色与吸热关系折线统计图 通过图例 学生可以清楚地看出数据背后所揭示的科学知识 从而有效地 建构起 不同颜色的物体吸热能力是不同的 深色物体吸热能力强 浅色物体 吸热能力弱 正确的科学概念 三 三 GoogleGoogle 让探究活动更直观 让探究活动更直观 自 2005 年 Google 地球 推出以来 其功能在不断演进 2007 年发布的 Google 天空 收集了包括 1 亿多颗恒星和 2 亿个星系在内的海量高清图片 包括 哈勃 太空望远镜拍摄的照片 2009 年的 Google 海洋 完成了对海 洋的数字化描绘 几年来 Google 地球像我们生存的地球一样昼夜运行 它的 强大功能让人们惊奇 原来整个世界可以超越时空掌握于股掌之间 而 Google 海洋 基于专业数据库的大量信息和研究成果 在 海洋状况 海洋考察 海底特色 海洋运动 国际海洋生物普查计划 这些庞大 的数据阵列支持下 可以让我们看到占据地球表面积 70 的洋面景观 还可以 潜入 海底 观看水下地形 了解洋流状况等 从海底沉船的位置 到海洋 生物的运动 从海洋资源的分布 到海洋历史的演化 都可以一览无余 教师可在科学实验室的电脑主机上安装 Google 地球 软件 运行程序后 就可以看到呈现在计算机屏幕上的可以随鼠标放大缩小 任意角度翻转的数字 化地球 再利用投影直接放大在教室屏幕上供全体学生观察 效果是非常惊人 的 在教学五年级上册 地球表面的地形 一课时 我们可以利用学校电脑机 房 将科学课放在电脑房上 如果有电子书包 则完全可以在实验室上 让学 生自己移动鼠标 来观察五大洲七大洋 观察地球表面的地形 地貌等特点 甚至是深入到大洋深处 了解神奇的海底地形 地貌等 Google 地球 3D 效果 的数字化呈现 让学生的探究活动更直观 更生动 这效果可不是一两张平面 的地形 地貌图所以达到的 图 5 Google 地球操作界面 及直观的地球地形 在教学六年级上册 生物的多样性 单元 教师可以利用 Google 地球 的 濒危物种 图层 学生可以看到丰富的濒危物种的图片 影像 图表和文 本信息 由此了解到濒危物种在全球各地区的分布状况和演变形态等 图 6 运行 Google 地球 查看地形 科学课堂上 Google 软件的运用 可以让原本难以开展的探究活动变得形象 直观 近在咫尺了 更是让学生了解到书本之外 学校之外 国家的 世界的 关于地球 甚至天空 宇宙等的海量知识 如同带学生走进了一个图书馆 学 生虽然置身在小小的实验室 却可以实时 直观的探究地球和宇宙的相关信息 让科学学习活动变得更科学 更智慧了 四 微视频 让科学观察更清晰四 微视频 让科学观察更清晰 随着现代信息技术的快速发展 微视频 以直观形象 动态逼真等传统教 学手段无法比拟的优势而成为最主要的教学辅助手段之一 包括录像片段 三 维动画等 短小精致的微视频可以使学生对微生物世界的科学观察变得更清晰 对遥不可及的宇宙探究变得更透彻 六年级下册第一单元 微小世界 中 有几课的教学内容涉及显微镜的使 用和微生物标本临时装片的制作 微生物观察等 通过实验观察 要让学生了 解微生物的形态 结构 运动 生理代谢等特点 特别是几种常见水生微生物 的观察 在课堂教学中 由于受显微镜清晰度及临时装片制作等诸多硬件影响 会导致大部分学生无法清晰 仔细 直观地观察到微生物形态特征 从而影响 了课堂教学效率 在以上的科学探究因为外界条件 无法深入 有效地开展时 教师可给学 生提供清晰的微视频片断 以补充学生的观察活动 让学生对微小世界有清晰 的了解 十几秒时间的微视频 短小清晰 足以弥补学生自制装片观察不足的 问题 如 用显微镜观察身边的生命世界 三 一课 在学生自制微生物临时 装片并观察后 教师借以课前收集的各类植物细胞标本 草履虫 轮虫等微视 频 清晰呈现微生物的结构特征 运动 捕食 繁殖等 使学生在亲眼观察的 基础上进一步了解微生物特征 特点 再如六年级下册 探索宇宙 一课 以 宇宙有多大 微视频导入 5 分 钟左右的时间 将学生的视线从居住的地球 喜马拉雅山 开始 拉向浩瀚的 宇宙 让学生直观地感受到宇宙的巨大无边及遥不可及的各天体的运动情况 激发学生深入学习 探究宇宙的兴趣 图 7 微视频 宇宙有多大 截图 五 五 StellariumStellarium 让科学观测更深远 让科学观测更深远 Stellarium 是一款对星空进行实时渲染的计算机软件 它可以实时地展现 通过肉眼 双筒望远镜或小型天文望远镜所看到的天空 另外 它还可以根据 观测者所设定的时间和地点 来计算天空中的恒星 行星 星云等各类天体的 位置或模拟各类天文现象 如流星雨 日食和月食等 用作学习夜空知识的教 具和星空观测的辅助工具 图 8 Stellarium 软件运行截图 浙教版 科学 五年级 地球的运动 单元相关内容 六年级 宇宙 单 元相关内容 因为学习条件 教学内容及教学时间等限制 难以让学生在课堂 进行直观观察和深入探究 所涉及知识的学习就变得枯燥 乏味 降低学生学 习的兴趣和效率 针对这样教学内容的课堂 教师就可以借助 Stellarium 软件 开展地球表 面的地形 地球运动 日食 月食等相关知识点的学习 Stellarium 可以给学 生呈现一个动态 直观的模拟过程 使学生学习原本需要很强空间概念才难搞 明白的天体运动等知识变得轻松 清晰易理解 使学生的科学探究活动走得更 深更远 课堂上 教师还可以给学生拓展其他天文知识 让学生借助 Stellarium 了解 流星现象 双星伴月 金星凌日 行星连珠 在学 生对太阳系的俯瞰 仰视中了解八大行星在空间的位置 Stellarium 在科学课堂中的灵活运用 可以让学生直观感受到天文观测的 有趣 从而进一步有效地激发学生在课外继续进行天文观测的愿望 让学生在 科学探究活动走得更深远 让学生真切感受科学探究的神奇魅力 六 六 SmartSmart ToolsTools 让科学学习更智慧 让科学学习更智慧 随着科学技术的发展和进步 移动设备 如智能手机 iPad 电子书包等 已渐渐地被运用在课堂教学中 特别是功能强大智能手机 在生活 工作 学 习中的应用越来越广泛 Smart Tools 是智能手机系统的一种应用软件 是一 个集成了测量 探测 罗盘和放大镜等功能的工具箱 Smart Tools 为学生提供建构概念和理解概念的脚手架 让学生在有趣的 科学探究活动中提高探究的效率 课堂上 教师可以指导学生运用 Smart Tools 测量 记录实验数据 并对数据进行整理 分析 使一些常规实验得到 科学技术的支持 将一些只能凭感官估计的探究活动 得到科学数据的有力支 持 以落实深度的科学探究 并得出科学的结论 如四年级 声音 单元中 让学生建构声音是由物体震动产生的概念 这 是本单元的一个重点 另外 建构音量和音高两个概念是难点 即要学生建构 音量是由物体震动的幅度决定的 音高是由物体振动的频度决定的 的科学 概念 但在实际的课堂探究中 学生对音量 音高这两个要素的感知是很难的 教师也无法用有力的数据让学生正确理解 在 Smart Tools 中有 声音和振动 测量工具 测振仪和声级计 物体 发出声音时能够测量振动和声级 这样 就可以帮助教师 智慧地用科学数据 来解释教学重点和难点 帮助学生建构起正确的概念 图 8 Smart Tools 软件运行截图 而 Smart Tools 的长度角度工具 距离测量工具 罗盘等智能技术的运用 可以使学生的科学学习变得更轻松 更智慧 科学推动了技术的发展 技术可以促进科学学习有质的飞跃 我们的课堂 有了科学技术的支持 能够把科学教材的内容进行拓展和延伸 使科学探究活 动与学生课外实践联系起来 丰富学生的学习方式和内容 促进学生科学思维