2025 小学四年级科学下册信息技术与科学探究结合课件

一、为何结合：理解信息技术与科学探究的内在逻辑演讲人为何结合：理解信息技术与科学探究的内在逻辑01如何结合：构建“工具-活动-评价”三位一体的实施框架02实践案例：以“电路”单元为例的完整课例03目录2025小学四年级科学下册信息技术与科学探究结合课件前言：当科技之光照亮科学探究的童年作为一名深耕小学科学教育十余年的一线教师，我始终记得2018年那个春天：带四年级学生观察凤仙花生长时，孩子们举着放大镜蹲在花坛边记录，却因连续阴雨无法每天测量茎的高度，最终只能用模糊的手绘草图完成报告。那时我就在想：如果能有更便捷的工具帮助孩子跨越时间与空间的限制，科学探究的种子是否能在他们心中扎根更深？随着《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出“注重用真实问题情境驱动科学探究，支持学生运用信息技术工具收集、整理、分析数据”，以及2023年“教育数字化战略行动”的深入推进，信息技术与科学探究的深度融合已从“可选工具”变为“必备能力”。今天，我将结合四年级科学下册教材（以教科版为例），从“为何结合”“如何结合”“实践案例”三个维度，与各位同仁共同探讨这一主题。01为何结合：理解信息技术与科学探究的内在逻辑1新课标要求：从“技能补充”到“素养融合”的转变《义务教育科学课程标准（2022年版）》在“课程理念”中明确指出：“注重支持学生运用信息技术与工程技术的工具、方法和资源，发展实践能力和创新意识。”四年级作为科学探究能力发展的关键期（课标中“科学探究”维度要求学生“能基于观察提出可探究的科学问题，能用简单的工具和方法收集数据”），信息技术的介入恰好能解决传统探究中的三大痛点：时间限制：如“植物的生长变化”单元需长期观察，传统记录易中断；数据精度：“测量力的大小”实验中，弹簧测力计读数易受人为误差影响；表达局限：“岩石与土壤”单元中，学生对矿物光泽的描述常停留在“亮”“暗”等模糊表述。1新课标要求：从“技能补充”到“素养融合”的转变以“天气”单元为例，课标要求学生“能用温度计、雨量器等工具测量并记录天气数据”，若结合物联网气象站，学生不仅能实时获取温度、湿度、风速等多维度数据，还能通过云端数据库对比不同地区的天气变化，探究“海陆热力性质差异”的初步原理——这正是“用技术拓展探究深度”的典型体现。2学生认知特点：数字原住民的学习需求四年级学生（9-10岁）是“数字原住民”，日均接触电子设备时长约2.5小时（2023年《中国儿童青少年媒介接触与使用报告》数据）。他们对平板电脑、编程工具、虚拟仿真软件的操作远快于传统实验器材，但也存在“重操作、轻思考”的倾向。我曾做过对比实验：在“电路”单元教学中，一组用实物导线、电池组装简单电路，另一组先用“PhET虚拟电路实验室”模拟连接。后者在“短路会烧毁电池”的理解上更快（78%学生能解释原因），但在“为什么导线要连接正负极”的深层追问中，前者（62%）反而表现更优。这说明：信息技术不是替代，而是“先模拟建立表象，再实践深化理解”的脚手架。3技术发展趋势：从“辅助展示”到“深度交互”的升级过去十年，教育信息技术经历了三次迭代：1.0时代（2010-2015）：PPT展示实验视频；2.0时代（2016-2020）：希沃白板互动课件、虚拟实验平台；3.0时代（2021至今）：传感器数据采集、AI图像识别、3D建模与编程联动。以“声音的产生”单元为例，传统教学用音叉敲击后观察乒乓球振动，而借助“Arduino声音传感器+图形化编程”，学生可实时观测声波波形图，对比敲击不同力度时振幅的变化，甚至用Scratch编程设计“声音可视化”小游戏——技术从“展示者”变为“探究伙伴”，学生的思维也从“观察现象”转向“分析数据、建立模型”。02如何结合：构建“工具-活动-评价”三位一体的实施框架1工具选择：匹配探究目标的“技术工具箱”四年级科学下册涉及“植物的生长变化”“电路”“岩石与土壤”“天气”四大单元，需根据不同探究类型选择工具（见表1）：|探究类型|典型任务|适用工具|工具作用||----------------|---------------------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||长期观察类|记录凤仙花生长数据|物联网植物生长监测仪（温湿度/光照传感器）、在线观察日记平台（如班级小管家）|自动采集数据，避免中断；云端存储便于回顾对比|1工具选择：匹配探究目标的“技术工具箱”|数据测量类|测量电路中的电流大小|数字电流表（带蓝牙传输功能）、Excel表格（手机端）|减少读数误差；自动生成折线图，直观呈现变量关系|01|结构观察类|观察岩石的矿物组成|显微镜摄像头（连接平板）、“岩石识别”AI小程序（如“形色”教育版）|放大微观结构；AI辅助识别矿物种类，降低专业门槛|02|模拟实验类|模拟不同土壤的渗水性|“PhET虚拟实验室”土壤模块、Scratch编程（自制渗水性模拟程序）|控制单一变量（如土壤颗粒大小）；可视化呈现实验结果，突破材料限制|03|成果展示类|汇报“天气日历”研究成果|思维导图工具（XMind学生版）、短视频制作软件（剪映儿童模式）|梳理逻辑关系；用短视频动态展示数据变化，增强表达感染力|041工具选择：匹配探究目标的“技术工具箱”注意事项：工具选择需遵循“三适原则”——适合年龄（操作复杂度不超过10分钟学习曲线）、适合目标（不为用技术而用技术）、适合场景（如户外观察优先用便携传感器，室内实验可用固定设备）。我曾在“天气”单元尝试让学生用手机APP“彩云天气”获取实时数据，但部分学生因沉迷查看未来一周预报而偏离探究主题，后调整为“教师提前下载30天本地天气数据，学生仅分析给定时间段”，效果显著提升。2活动设计：从“技术应用”到“思维进阶”的阶梯式任务以“植物的生长变化”单元（第1-7课）为例，设计“观察-记录-分析-建模”四阶段活动，将信息技术融入每个环节：2.2.1第一阶段：问题驱动——用多媒体激发探究兴趣（第1课）活动目标：提出可探究的科学问题，建立长期观察意识。技术应用：播放延时摄影《种子的萌发》（1分钟呈现7天生长过程），展示学生去年种植凤仙花的失败案例视频（如因浇水过多烂根）。学生任务：观看后小组讨论“种子萌发需要哪些条件？”“如何避免种植失败？”，用“腾讯文档”实时记录问题（如“光照不足会影响发芽吗？”“土壤酸碱度重要吗？”），教师筛选出3个可探究问题（如“水、空气、温度对种子萌发的影响”）。2活动设计：从“技术应用”到“思维进阶”的阶梯式任务2.2.2第二阶段：数据采集——用传感器提升记录精度（第2-4课）活动目标：学会使用工具收集数据，理解变量控制。技术应用：为每组发放“植物生长监测仪”（含温湿度、光照强度传感器），连接班级Wi-Fi后数据自动同步至“班级科学云平台”；同时提供传统记录卡（手绘高度、叶片数）。学生任务：每天固定时间（如早晨8点）查看云平台数据，对比传感器记录的土壤湿度（0-100%）与传统“用手摸干湿”的差异，讨论“为什么传感器数据更可靠？”“如果连续雨天传感器显示湿度90%，我们需要浇水吗？”2活动设计：从“技术应用”到“思维进阶”的阶梯式任务2.2.3第三阶段：数据分析——用图表工具揭示规律（第5-6课）活动目标：能整理数据并得出结论，发展实证意识。技术应用：云平台自动生成“高度-时间”“叶面积-光照强度”折线图；提供Excel模板（已预设公式），学生导入数据后可对比不同组的实验结果。学生任务：观察折线图，小组讨论“哪几天生长最快？可能与哪些因素有关？”（如发现第15天雨后生长加速，对应传感器记录的湿度85%、温度25℃）；用“思维导图”梳理“影响植物生长的因素”（如水分、光照、温度、土壤），标注数据支持的结论（如“当温度低于15℃时，高度增长速率下降40%”）。2活动设计：从“技术应用”到“思维进阶”的阶梯式任务2.2.4第四阶段：模型建构——用编程模拟深化理解（第7课）活动目标：能用简单模型解释现象，发展创新思维。技术应用：提供Scratch编程模板（含“种子”“水分”“温度”角色），学生通过调整参数（如水分滑块设为0-100）观察“虚拟种子”的萌发状态（如水分＜30%不发芽，30-80%发芽，＞80%烂根）。学生任务：小组合作修改程序，增加“光照”变量（如光照＜2小时生长缓慢），并用短视频录制“虚拟凤仙花28天生长过程”，在班级共享平台播放，其他组猜测“他们设置了哪些参数？”3评价方式：从“结果评价”到“过程追踪”的多元反馈传统科学探究评价常以“实验报告是否完整”“结论是否正确”为标准，而信息技术的介入可实现“全流程数据留痕”，具体策略包括：过程性评价：通过云平台查看学生登录次数、数据记录时间（判断是否坚持观察）、讨论区发言质量（如“我发现第10天数据异常，可能是传感器被遮挡”比“数据正常”更具科学思维）；表现性评价：用“班级优化大师”记录小组合作中的技术使用能力（如是否能独立操作传感器、是否会用图表分析数据）；反思性评价：学生通过“问卷星”填写《我的探究成长卡》，自评“我学会了用____工具解决____问题”“下次我会改进____”，教师结合数据生成个性化评语（如“你对传感器异常数据的分析很专业，像个小科学家！”）。3评价方式：从“结果评价”到“过程追踪”的多元反馈我曾在“电路”单元尝试用“希沃白板”的“课堂活动”功能设计闯关游戏（如“帮小灯泡亮起来”拖拽题），学生正确率从传统教学的65%提升至89%，但更重要的是，后台数据显示：82%的学生在“错误尝试”环节停留超过2分钟（如故意连接短路电路观察现象），这正是“在试错中探究”的科学精神体现。03实践案例：以“电路”单元为例的完整课例1教材分析与学情定位“电路”是四年级下册第二单元，核心是“理解电的路径”，学生已通过“生活中的电”一课认识了电池、导线等元件，但对“闭合回路”的理解停留在表象（如“只要连接就能亮”）。结合信息技术，可设计“从虚拟到实物，从现象到本质”的探究路径。2教学目标科学观念：知道电路是由电源、用电器、导线等组成的闭合回路，短路会损坏电源；科学思维：能通过对比实验（虚拟与实物）分析电路故障原因；探究实践：会使用虚拟电路软件和实物器材组装简单电路；态度责任：体会技术工具对科学探究的支持作用，养成严谨的实验习惯。010302043教学过程设计（3课时）课时：虚拟探究——建立电路的初步模型导入：播放动画《小灯泡的烦恼》（拟人化小灯泡因电路断开不亮），提问“怎样让小灯泡亮起来？”；虚拟实验：使用“PhET电路构建工具”（网页版，无需安装），学生拖动电池、导线、小灯泡组装电路，记录“成功亮”和“失败不亮”的连接方式（教师后台收集典型错误：如导线只连电池一端、灯泡未连接两个连接点）；讨论：展示学生的成功/失败截图，引导归纳“闭合回路”概念（电流从电池正极出发，经过导线、灯泡，回到负极）；拓展：尝试“添加开关”“并联另一个灯泡”，观察现象，提问“如果去掉开关会怎样？”（为下节课短路教学铺垫）。3教学过程设计（3课时）课时：虚拟探究——建立电路的初步模型第2课时：实物操作——验证模型并探究故障任务1：用实物器材（电池、导线、小灯泡、开关）组装“能控制小灯泡亮灭”的电路，记录连接方式（拍照上传云平台）；任务2：故意设置故障（如导线内部断裂、灯泡灯丝损坏），学生用“数字万用表”检测电压（教师提前培训简单操作），结合云平台上的虚拟电路截图对比，分析故障原因（如“虚拟电路中电压正常，实物检测无电压，可能导线断了”）；任务3：挑战“短路实验”（教师演示，学生观察）：用导线直接连接电池正负极，触摸导线温度变化（注意安全！时间不超过3秒），结合虚拟电路中“电流过大”的提示，理解“短路会烧毁电池”的原理。3教学过程设计（3课时）课时：虚拟探究——建立电路的初步模型第3课时：创新设计——用编程模拟复杂电路任务1：用Scratch设计“电路小管家”程序：点击“开关”角色，控制“灯泡”角色的亮灭（代码示例：当点击开关，灯泡切换造型为“亮”或“灭”）；任务2：小组合作添加“电池电量”角色（电量从100%递减，短路时电量骤降），用“广播”功能实现“电量过低时灯泡自动熄灭”；展示评价：各小组演示程序，其他组用“评价量表”（含“逻辑是否正确”“创意是否独特”“解释是否清晰”）打分，教师总结“编程不仅是技术，更是用代码表达科学原理的方式”。4教学反思课后调查显示：92%的学生能准确画出简单电路的闭合回路图（传统教学为75%），85%的学生表示“喜欢用虚拟软件先尝试，再动手操作”，但也有12%的学生因过度依赖虚拟实验，在实物操作中出现“不敢剪断导线”“不会处理接触不良”等问题。这提示我们：信息技术是“前导支架”而非“终极目标”，需始终以“发展真实探究能力”为核心。结语：让信息技术成为科学探究的“隐形翅膀”回顾十余年教学，我见证了从“用相机记录实验现象”到“用传感器采集多维数据”的变