信息技术赋能小学科学教学

摘"要：对华南师范大学附属龙岗大运学校教师开展信息技术赋能学科教学情况问卷调查，并以四年级作为对象进行实践教学，结果表明，信息技术赋能小学科学教学不仅可以实现知识可视化，激发学生的学习兴趣，提高他们的创新能力、自主探究和动手能力，还有利于增强课堂教学有效性，构建学生自主探究的创新课堂。关键词：信息技术；小学科学；创新课堂0"引言《中国教育现代化2035》提出，要加快信息化时代教育变革，要教育引导学生培养综合能力、培养创新思维。在《义务教育科学课程标准（2022年版）》发布后，小学科学学科被赋予了更具基础性、实践性和综合性的定位[1，3]。在小学科学教学中运用信息技术是顺应社会发展需要，也是落实新课标课程综合化的要求，有利于学生形成完整的知识体系[2]，培养他们的科学精神，同时提升其数字素养与技能。1"信息技术赋能学科教学现状笔者对华南师范大学附属龙岗大运学校教师在学科教学中运用信息技术的情况进行问卷调查，结果发现，100%的学科教师都会将信息技术应用于课堂教学。将信息技术应用于课堂教学有利于丰富教学内容与教学形式、激发学生的学习兴趣[1，3]、提高教学效率与学生能力、扩大教学容量和增强课程效果。大部分教师认为信息技术在自己学科教学中的应用效果明显，能较好地吸引学生注意力，且有利于师生互动，学生积极性明显提高，但同时有66.7%的教师仅听说过信息技术环境下的智慧课堂，不知道如何实施智慧课堂，77.8%的教师仅掌握学校希沃触控一体机配套软硬件操作的少部分功能。这些数据说明目前教师的信息技术应用能力还有待提升。在多次聆听相关教师的科学课程后，笔者发现科学实验结束后，在实验事实和实验数据的呈现与分析、处理与解释、反思与交流等环节上，教师往往借助个别优等生的发言一带而过[4]，忽视对学生数据的深度分析。由此可见，教师面向全体学生的科学教学观念还没有完全建立[4]。科学探究活动存在重假设、轻设计，重实验观察与操作、轻数据分析与处理，重科学结论、轻思维培养等问题。同时，在集体存在不同层次的情况下，教师很难找到一种合适的现代教学技术，既能实现对学生的因材施教，又能通过培养学生的思维过程、科学诊断和帮助学生排忧解惑，促进师生、生生之间的相互交流。2"信息技术赋能小学科学教学研究为了促进信息技术与小学科学教学的融合，笔者所在学校引进了NB小学科学实验仿真应用程序，将信息技术融入四年级科学课堂教学实践，采取多媒体辅助教学软件平台与平板电脑等终端设备相结合的信息化教学模式，以教科版科学四年级下册“凤仙花开花了”一课为例开展一节信息技术赋能小学科学教学的研究课，再与传统教学模式进行对比。该课在新课导入环节采用设置悬念法，引导学生对问题大胆质疑，激发他们的好奇心和探究欲，学生自主探究后解开悬念，让他们体验科学探究的趣味和成就感。课堂教学采用项目驱动和小组合作的方式让学生集思广益、共同探究，增强他们的合作意识和互助学习的精神。在实验探究中，对部分基础比较薄弱的学生，采用组内互助或教师指导。传统课堂教学需要用到较多的实物实验材料，本节研究课为了保证教学效果，将信息技术制作3D动画的NB软件引入教学环节，让学生在实际操作中体会通过科学探索验证事实的喜悦，激发对植物的探究欲，培养喜欢科学、热爱科学的情感。在教学过程中，学生自主操作平板电脑观察3D动画获取系统知识存在一定困难，但利用信息技术，不仅可以实现知识可视化，帮助学生学习和掌握知识，实现个性化、差异化学习，还可以实现师生、生生、人机的有效互动，构建生本课堂、创生课堂[4]。2.1"知识可视化，操作简单知识可视化可以提升学生获取知识的速度，并有利于他们灵活地迁移、重构和巩固知识。小学科学中存在一些抽象的、微观的重难点知识，仅靠教师讲解难以突破。在“凤仙花开花了”一课中，对照课程标准的要求，本课要求学生通过观察研究植物的外部形状特点掌握植物的多种感觉器官，并利用解剖、观察、实验、推理等方法研究植物器官的结构与功能，从而培养学生保护花草树木的意识，激发他们对生命现象探究的兴趣。这一课的教学重点是学生能够说出花的结构、雄蕊雌蕊的特点和作用。传统的授课形式虽然可以让学生亲自观察实物，但缺乏对学生兴趣的激发和观察的引导，容易显得枯燥。通过NB软件对花的结构进行动态演示，可以让学生初步了解花的结构，之后再让学生解剖实物花，这样不仅能够激发学生的学习欲望，还能够促进他们对知识的建构，体会通过科学探索验证事实的喜悦。在动态演示过程中，学生可以仔细观察并了解花的每一个结构，也可以利用NB软件的放大功能观察一些结构的细微变化。这种学习方式弥补了传统教学模式的不足。同时，本节课要求学生通过对比不同的花了解花的分类，但由于植物的花期不同，难以给学生提供全部的实物花进行观察。NB软件可以让学生从不同维度观察不同花的结构，达到与观察实物花一样的生动效果。在解剖实物花的时候，部分学生在操作中会不小心将花撕坏，而利用多媒体教学平台引导学生使用平板电脑上的NB软件进行模拟解剖，可以帮助学生快速正确掌握解剖步骤，之后再进行实体解剖，这不仅可以缩短学生解剖凤仙花的时间，还有助于提高操作的安全性和成功率。信息技术赋能小学科学教学不仅可以面向全体学生，而且有效实现了因材施教，在帮助学生掌握小学科学重难点知识的同时，也让他们通过NB软件的虚拟仿真模拟实验提高了实操能力、科学思维能力和探究能力。2.2"创新课堂，人人参与四年级学生的思维依旧处于形象思维阶段，抽象概括能力还处在发展阶段[5]，观察事物的深度、准确度还比较薄弱，对事物的观察或描述的方法还不会灵活运用，在观察、记录的方法上还需要教师的示范和引导。该阶段的学生已经能初步掌握和控制自己的情绪和行为，但还存在不确定因素，自控能力不够强，甚至有的学生在实验活动时存在耗时低效的问题，不能很好地利用课堂学习时间，因此，在学习过程中教师需要不断巡回指导关注学生的活动体验过程。在科学课堂中融入信息技术是学生最喜欢的一种形式，用这种方式可以促进学生更好地开展观察、体验等活动。创新课堂要求以生为本，在课堂上学生是主角，教师是辅助角色，是借助信息技术创设的一种符合时代特点且富有启发性、创造性的课堂。由于小学生的知识和能力有限，一般情况下很难依靠自己来完成抽象、操作难度较大、有一定危险性的实验。相较于传统教育模式的课堂，创新课堂具有明显优势。在小学科学教学中融入信息技术，让每位学生都能通过平板电脑进行实验仿真，体验学习的乐趣，在师生、生生互动中获取知识与技能，做到人人参与互动，发挥自身的创新能力，激发自主学习和自主钻研能力，提升小学科学课堂的有效性，创建学生自主探究的创新课堂。2.3"信息整合，科学分析当今是互联网大数据时代，对数据的分析、处理和整合是当代人必备的技能之一。在科学实验过程中，教师不仅要重视学生的实验观察与操作能力，也要关注对学生数据分析与处理能力的培养。科学探究时会产生多组数据、多种现象，在科学学习中融入信息技术可以实现这一课程目标。如表1所示，将实验表格转化为在线文档可以有效地对数据进行整合并实时呈现，直观地帮助学生做好数据分析，提高泛化能力。在“凤仙花开花了”一课的研究中，在解剖凤仙花观察花的结构的时候，教师要求学生及时记录观察结果，并将数据输入在线表格，便于分析总结，激发他们的深层思考与探究欲望。然后教师利用NB软件进一步发展学生比较事物异同的能力。学生通过探索植物形态、研究植物器官结构，培养观察推理能力和保护花草树木的意识，激发对生命现象的探究兴趣，进一步推动他们继续探究花的结构。在信息技术的辅助下，学生已经在脑海里记忆了相关知识，同时利用在线表格填写实验数据，并对数据进行分析，可以实现实验结果的快速呈现与反馈。相较于传统纸笔记录，利用信息技术处理实验数据更快捷、更直观，教师既可以快速了解学生对课堂知识的掌握情况，还可以直观呈现学生的思维过程，有效评价和诊断学生的学习效果。2.4"项目驱动，小组合作项目驱动是一种以任务为中心的教学方法。在解决任务的过程中，利用项目驱动学生进行小组合作、共同探究学习，在合作探究中解决问题，体会探究、验证的乐趣，培养观察、口头描述和团队协作等能力。在小学科学中实施项目驱动教学，教师主要通过设置问题导入、学生自主观察、实验操作、小组讨论、交流汇报、课堂评估等环节实施。例如，在“凤仙花开花了”这一课的教学过程中，教师通过设置问题导入新课，以悬念引导学生思考，告知学生项目学习的要求，之后教师演示操作步骤，指导学生利用平板电脑上的应用程序完成任务，学生分小组自主探究，教师巡视指导。目前，我国小学阶段大部分学校都是大班教学，学生人数多，而科学课堂时间有限，要实现教师对每位学生的一对一指导是很困难的。项目驱动通常采用小组合作的方式来开展，教师采用一对多的指导方式，一组一组地辅导，但每个小组里有愿意动手操作的学生，也有愿意安静坐着观察的学生，教师很难兼顾每一位学生，让他们都动手实验。信息技术赋能小学科学课堂可以有效弥补这一缺点。学生使用NB小学科学实验仿真应用程序，课前进行预习，课中自己动手操作。每位学生都能按照从外向内的顺序解剖花等，依次观察花的不同结构；每位学生都可以看到自己动手实验的结果，能感受真实实验的情境。对部分基础比较薄弱的学生，主要采用组内互助或教师指导的方式展开。本研究对两种教学模式下的课堂检测数据进行分析，如图1所示。相较于传统课堂教学，信息技术赋能小学科学的项目驱动教学效果显著，这种方式可以有效辅助学生的学习，每位学生都能通过平板电脑进行实验仿真获取知识并互动体验学习的乐趣，一分四率的检测情况高于传统教学模式。3"结束语信息技术赋能学科教学不仅可以促进学生核心素养的发