信息技術在學生科學探究活動中的應用

劉劍宇

(天津市河西區水晶小學 天津 300221)

隨著科學教材改革的深入，實施素質教育、提高課堂教學質量已成為科學教育改革的一個重要課題。課堂教學過程是信息轉化的過程，是讓學生通過視覺、聽覺等感官接受、獲取教育信息的過程。在傳統的教育模式下，課堂教學過程主要通過聽覺使學生獲得信息，視覺方面僅限于書本和黑板等靜態內容。《科學課程標準》提倡“充分運用現代教育技術”，進一步激發學生的學習興趣，針對學生學習能力的差異調整教學進度，提高學習效率；為學生提供更多的高質量科學信息；為教師提供更多樣、更先進的教學手段。

信息技術的發展，為培養學生的探究能力、創新能力、實驗能力、觀察能力，提高他們的科學素質提供了新的支撐。應用信息技術可以使學生更直觀、全面地獲取知識，充分發揮他們在教學過程中的主體地位。同時，必須認識到，信息技術的運用不是為用而用，首先必須是為教學內容服務的，只能在必要的時候、采用適當的形式進行，不能濫用。此外，對于科學而言，以學生的需要為準，親歷科學過程是極為重要的，不能用信息技術替代一切教學活動。本文介紹了筆者將信息技術應用于科學探究活動的一些方法。

1 將信息技術作為導入手段，激發學生興趣

呈現內容，激發興趣，這是探究的初始。在這個導入階段，信息技術在科學教學中的主要作用是改變了教材的呈現方式，運用多媒體技術使教材呈現立體狀，調動學生的多種感官，激發學生學習興趣。如《空氣占據空間》一課，教師先播放一段烏鴉喝水的動畫(見圖1)，用學生熟悉的“烏鴉喝水”的寓言故事，激發學生興趣，用Flash表現出烏鴉口渴的狀態、周圍的情景，很好地為學生創造了一種情境。烏鴉覺得喝不著水時，烏鴉頭頂上有一個大問號“？”。聰明的烏鴉想到把旁邊的石頭放到水里，水面就上升了。通過給學生創造這樣一個情境，他們就會主動思考為什么把石頭放進去水面就上升了呢？然后教師讓學生當一次聰明的烏鴉，把石頭放到瓶子里看水面上升，再一次體會水面上升的原因。這樣做激發了他們的探究興趣，使他們注意力更加集中，思維也聚焦到占據空間，為后面空氣占據空間的教學，搭設了一個很好的腳手架。

圖1 “烏鴉喝水”的動畫示意Fig.1 Screenshot of the animation of “A Crowd Drinking Water”

又例如《油菜花開了》一課，我們講課時正是3、4月份，許多地方油菜花正在大面積地盛開，教師可以找一段關于油菜花美麗花景的視頻，再配上好聽的音樂，用繪聲繪影軟件進行合成。這樣的視頻資源使學生被美景深深吸引，看得非常投入，連連贊嘆油菜花的美麗。由此，學生就有了濃厚的興趣去研究油菜花。激發起學生的興趣，便為后面的教學做好了鋪墊。

教師利用PPT、Flash和Smart notebook等軟件進行教學，改變教材內容的呈現方式，把書中靜止的圖片通過計算機進行加工，配上動態的動畫形象，相適應的音樂，通過屏幕展示出來，給學生創設了學習環境，讓學生獲得多種感官的體驗，調動了學生的情緒，提高了學生的學習興趣。在課堂上運用多媒體，通過聲音、圖像等數字資源直接刺激學生的聽覺和視覺，可以激發學生思維的積極性，促使學生感知迅速，使其記憶牢固、思維靈敏、想象豐富。

2 在學生無法感知時使用信息技術，突破教學重難點

學生無法感知時使用信息技術，就如同給學生的思維搭上一個個腳手架，對學生的學習具有十分重要的促進作用。同時，信息技術的使用有助于因材施教，實現教學的個性化。學生在信息技術的教育環境中學習，各種感官被充分調動起來，思維活躍，能更積極地參與到教學過程中，大大提高了學習的興趣和效率，同時也幫助學生突破了教學中的重、難點，解決了學生學習中的困難。例如《食物在身體內的旅行》這一課，要讓學生通過看到自己身體而知道食物是怎么進行旅行的，是一件非常困難的事情，這也是教學難點所在。如果學生光看掛圖進行想象，他們的理解始終是無法清晰的，也無法達到有效教學。這時教師采用信息技術來完成教學，播放關于食物在身體內旅行的視頻，包括口腔的咀嚼、食管的傳送、胃的蠕動、小腸的消化、大腸的排泄等，再加上教師以講解員的形式進行旁白。學生觀看到了平時不可能看到的畫面，加上傾聽老師的旁白，興趣盎然，求知欲得到激發，注意力被畫面吸引。他們可以很清晰的看到人體每部分器官是怎樣消化食物及各部分的形狀和功能。學生通過觀看視頻等數字資源，對食物在身體中的旅行有了形象的了解。從而突破了教學難點，激發了學生學習的主動性。

在科學教學中，經常會遇到一些需要長期觀察的動物和植物。生物的生長發育是一個難點，教師通過視頻記錄、多媒體進行模擬，制作直觀動畫，可使學生生動具體地觀察到各種生命活動的過程，加深對知識的理解和掌握。比如養蠶和種鳳仙花，它們發生每一階段的變化都是轉瞬即逝的，學生們也不能 24小時一直盯著這個動物或植物，因此會出現許多學生沒有看到的變化過程，他們也會因此感到惋惜。當學生無法感知和長時間觀察時，使用信息技術無疑是效果最好、最優化的手段。例如學生通過觀察蠶的一生，學習動物的變化過程。有時學生很難觀察到蠶由卵到蟻蠶、蛻皮、眠、吐絲結繭和變成蠶蛾的過程，一般只能看到蠶的外表和吃食情況，這時教師需要找到這些相關的視頻，進行加工處理并給學生播放，使他們很快了解這些變化，并讓他們形象地進行描述或者做出動作。如此，學生對蠶一生的觀察就比較完整，也彌補了他們心中的遺憾，養蠶的主動性更高了。

比如在教學《動物的卵》時，在課堂上要把小雞的孵化進程清晰完整地表述出來幾乎是不可能的，還有雞蛋內部的胚胎究竟有哪些變化學生也是看不見的。筆者利用多媒體課件，把這個過程連續動態地表述出來。在這個過程中學生不但了解了小雞的孵化和繁殖發育過程，還學到小雞的生活環境和生理結構、習性等知識，遵循了“實踐—理論”這一認知規律。通過這一動態課件，學生對自己飼養過程中的觀察結果是否正確進行了驗證，準確地了解到小雞的生長發育以及卵的特點。

課堂教學中運用信息技術手段，形成多角度、多層次的信息剌激，能夠強化學生對知識的記憶和理解，縮短學生對知識的掌握時間，提高學生主動學習的積極性，擴展學生的知識面，在豐富課堂容量的同時，提高教學效果。

3 利用信息技術優化觀察實驗，加深印象，激發興趣

計算機多媒體技術集聲音、畫面、文字、顯示于一體，能展現微觀世界，微縮宏觀世界，模擬實驗現象，打破了學生認知中的時空界限。用各種感官來感知信息，獲得學生的主動參與，不但能激發學習興趣，更重要的是符合學生的思維習慣。由于多媒體可以進行靜態和動態的演示，將教學內容按一定的結構，用文字、圖像等形式呈現在投影屏幕上，把學生的眼、耳、手、腦等器官都調動起來，使學習內容變得生動有趣，容易記憶、理解和掌握。例如：《測量水的溫度》一課，如使用實物觀察，由于液柱升降不明顯，學生不易看清楚。教師利用信息技術配合溫度計進行講述，在演示中使溫度計的液柱隨著講述任意拖動，使學生形象、直觀地看到整個過程并掌握使用方法。又如《燃燒和滅火》一課，為了使學生更好地認識燃燒與滅火的條件，課上首先讓學生觀看錄像，了解其條件。然后在錄像的指導下做實驗，使學生實驗有指導、有目的。在實驗探索中積極參與、親自動手，使學生充分體驗到科學知識認知的過程，并在知識能力、興趣等方面得到全面發展，既培養了學生分組實驗能力，又使學生掌握了學習方法。課后，學生清晰準確地總結出“燃燒需要氧氣、可燃物和一定的溫度，只有這3個條件同時具備時，燃燒才會發生，缺少了 3個條件中的任何一個，燃燒就不會發生，正在燃燒的可燃物也會熄滅”的結論。

4 利用信息技術進行小組評價

小組合作是小學科學探究活動中常用的學習方式，它為學生創造了寬松愉悅的學習情境，人人有機會發表意見，人人有機會動手操作，人人都是學習的主人。這樣一個自主學習的過程，有利于學生互幫互學、互愛互助、情感交流、心理溝通，形成學生間的團隊合作精神，同時也可以真正體現面向全體學生的教學理念，最終使每一個學生獲得科學探究的體驗，以及由此產生的科學知識和操作技能。及時評價小組合作的情況，能夠使每位組員更清楚自己的每一點進步，體驗成功的喜悅，從而進一步激發興趣。對小組學習的評價應該堅持以評集體為主，評個人為輔；以評全面為主，評特色為輔；以評過程為主，評結果為輔。在這其中可以利用信息技術進行評價。比如，每個環節探究結束時，利用一個FLASH的小組評價單，里面有笑臉、哭臉表示這個組的成績好壞(見圖 2)。每個組到最后評比誰的笑臉最多，即為優勝組。教師在組織評價調控時，可以充分使用互動性評價，引導學生自己發現問題，自己處理問題。這樣的評價與調控，就可以讓小組的每一位學生在曲折的探究中獲得深刻的過程性體驗。

圖2 評比單Fig.2 Group appraisal sketches

5 采用無線傳屏技術統計小組匯報，總結歸納科學證據

無線傳屏是相對于有線傳屏來講的，就是利用 WiFi把手機或者電腦的屏幕在投影或者電視上顯示出來。在科學探究活動中，經常會做很多實驗，小組做完實驗以后，馬上就會有小組匯報實驗數據。這是一個利用數據歸納、科學求證的過程。以前筆者在教學當中經常會讓每組同學在實驗結束時，將記錄單放在實物投影下，依次進行匯報。在投影下匯報，需要同學們都坐好后，老師再喊每組同學到前面來，這樣比較耽誤時間，很多精彩的瞬間會錯過，也沒有能夠將數據即時傳到老師的手里。有了無線傳屏技術以后，教師可以隨時利用手機或者 Pad在小組實驗中照相，把學生的記錄和實驗收獲傳送到教室的大屏幕中，減少了學生送匯報單的時間，同時也讓學生們很快了解其他組的實驗動態和精彩瞬間，哪組數據填寫完老師就直接拍下記錄單，將當前的操作內容及時同步地顯示到大屏幕上，包括視頻、音頻等各類多媒體信息。這樣節省了時間，提高了教學效率，學生學習的興趣也增強了，突破了教學難點。

安卓智能和蘋果手機的屏幕都可以通過無線 WiFi網絡實時投射到電腦上顯示，同時電腦端也可以通過大屏幕投影顯示出來，具體方法是：手機需要授予給相關應用 root權限；電腦和手機需要處于同一局域網內；手機會自動搜索到內網PC接收端的信息，請手動選擇對應的 IP進入，再按“播放”按鈕；完成后電腦就會實時顯示手機屏幕的鏡像畫面，按主頁(home)鍵回到手機桌面。

蘋果手機則需要用到itools軟件，具體用法是在電腦上安裝itools軟件，安裝完畢后，把蘋果手機或者Pad與之相連，前提是蘋果手機或者 Pad安裝過 itunes軟件，這樣插入數據線連接電腦后就會自動識別手機，手機上會自動安裝 itools軟件，簡單設置后，就可以無線同屏了。教師學會用這項技術后，隨時展示課堂學習的精彩瞬間，起到很好的教學效果。

6 科學探究活動要充分利用網絡資源

科學教學應當是開放的。由于教材編寫的限制，當今世界上最鮮活、具有明顯時代特征的很多科學素材，很難在現行的小學科學教材中反映出來。同時，由于教學條件的限制，如教學資料、實驗設備的欠缺以及時空等制約著學生的探究學習。而隨著信息技術的發展，教師可以利用網絡信息資源、跨越時空的現代化教學手段使科學教材活起來，實現學習內容和方法的飛躍。教師可以要求學生在網上收集與課堂教學內容相關的各種信息和資料，以此補充和完善課堂教學內容，培養學生獲取信息的能力。

6.1 QQ群、微信群

QQ群、微信群是種非常簡單的組織平臺，它主要通過文本對話、音頻對話，實現師生之間、生生之間的信息交流。教師建立群可以讓學生集中討論有關科學探究的話題。另外，它還可以進行一些文件的傳輸，教師通過平臺發給學生題目，學生解答好了，把思路和答案再發回來。教師還可以在群空間上傳一些科學教學資源，也可以上傳學生探究實驗的優秀照片，展示學習的效果。

6.2 科學探究論壇

論壇是一種相對靜態的教學組織形式，也是一種具有豐富智慧資源的模式。為了指導學生完成探究學習課題，可以采用這種形式組織活動，指導學生選定課題、上網搜集資料，并發布研究進展與相關成果，教師給予不同程度的支持。學生們在網絡上尋找更多的證據證明自己的觀點，老師也能從中學習許多知識，最終用更多的證據來解釋科學現象。

6.3 網上班級

這是一個虛擬的班級形式。所有學生通過點擊鼠標相互聯系，同時這是一個集科學學習、管理、思想交流、資源共享和家校共建于一體的平臺，也是教師利用 jsp和 asp 語言結合SQLServer數據庫技術開發的科學教學網站的平臺。它可以包括以下模塊：在線答疑、在線測試、班級討論區、在線學習、留言板等。■

［1］齊利.現代教育技術在科學教育中的應用研究[D].南昌：江西師范大學，2004.

［2］劉和平.在科學課中采用信息技術的優越性[J].中國教育技術裝備，2011(17)：95.

［3］中華人民共和國教育部.全日制義務教育科學(3～6年級)課程標準(實驗稿)[M].北京：北京師范大學出版社，2001.