數字化信息技術與科學教學深度融合探微

張軍

隨著傳感器技術、網絡技術、通信技術、多媒體技術等數字化信息技術在學校教學中的常態化運用，信息技術對教學改革的革命性影響正在凸顯。2017版《義務教育小學科學課程標準》（后簡稱“課程標準”）在“實施建議”中明確指出，現代教學媒體及技術不僅可以為科學知識的學習服務，也可以為科學探究的學習服務，如利用數字化信息技術進行科學探究，通過互聯網收集數據，利用動畫技術創設問題情境等。當然，在科學教學中加強數字化信息技術的運用，促進信息技術與課堂教學的深度融合，不是用技術去強化傳統教學，而是用技術去創新教學，以此激發學生的學習興趣，培養學生的思維能力，最終達到提高學生科學素養之目的。？

創設生動多樣的教學情境，讓學習變得更加積極主動

在小學《科學》尤其是在高年級的教材里，比較抽象的內容很多，如宇宙知識、動植物的生長過程等，這些內容對小學生而言，都是不易理解和掌握的。在教學中僅靠教師講解，再配以掛圖、幻燈片等來輔助教學，無疑激發不了學生的學習興趣，也難以有效達成教學目標。針對這一情況，我在教學中嘗試利用多媒體技術，通過模擬和創設各種情境，把真實生活帶入課堂，拉近教學與生活的距離，激發學生的好奇心和求知欲，調動學生的學習興趣，收到了良好的效果。

例如在設計“月球”內容時，我先設疑：“我們都見過太陽東升西落的現象，卻很少觀察過月亮，你們知道月亮是從哪邊升起的嗎？想看看嗎？”這突如其來的問題把學生問住了，接著我適時播放多媒體課件，展示月球繞地球東升西落的動態畫面。待學生看完后，我點撥：“月亮與太陽、所有星星一樣，都是東升西落的，這是地球自西向東自轉造成的視覺效果。”接著，我又用課件演示月球的形狀變化，進一步提出問題：“當你們看到了月亮東升西落和陰晴圓缺的現象后，你們還想知道些什么？”接著，我用視頻播放古代嫦娥奔月的神話故事、人類第一個“飛天人”萬戶的故事和人類登上月球的錄像片段，讓學生了解人類對月球的探索經歷。這樣，利用多媒體信息技術“圖、文、聲、像”融為一體的特點，有效提高了學生的注意力，增強了學生的直觀感受，使學生積極投入探尋月球的奧秘中來。

自主確定個性化學習任務，使科學教學差異化成為可能

眾所周知，傳統的科學教學傾向于整班化，學生共用課件、視頻等教學資源，這大大限制了差異化教學的實施。而網絡技術和智能手機的廣泛使用，使得教學內容在結構和表現形式上都發生了根本性的改變，知識由原來的文字圖片變成了數字形式，同時，也擴展了書本的信息容量和廣度，拓展了教學內容。另外，在教學管理平臺的支持下，交互式學習模式的運用，使師生、生生之間的交流更加直觀，學生既能分享學習內容，又可展示學習成果;教師也能及時完成對學生學習成效的評估，并對學生學習成果進行點評和展示，使得每位學生都能獲得老師及其他同學的關注。

以“種類繁多的動物”內容為例，我預先讓學生做好課前準備：列舉你所了解的有關動物方面的知識;除了校園里的動物，你們還認識哪些動物，這種動物有什么特點;通過看課外書、聽家長介紹、在百度中自行查找等方式，將學習所獲用圖文并茂的形式上傳至班級微信群中，供大家交流學習。這樣，學生在課前就積累了很多關于動物種類的感性認識，為課堂上學生給動物分類做好了鋪墊。

上課時，我展示了9種不同種類的動物圖片，讓學生自定標準給它們分類。例如根據它們的生存方式，分為野生動物和飼養動物;根據它們的運動方式，分為水中游的、空中飛的、地上走的;根據它們的身體特征方式，分為鳥類、魚類、哺乳類、昆蟲類;根據它們的食性，分為植食類、肉食類、雜食類;等等。學生通過給動物分類，深切感受到了動物的多樣性。

在此基礎上，我接著出示鴿子、狗、鯉魚的骨骼圖片，讓學生觀察、比較動物骨骼的共同特征，讓他們在探究、研討的過程中明白：動物還可以分為脊椎動物和無脊椎動物。

之后，我借助出題軟件生成的交互式打分考卷“給各類動物增添成員”進行當堂測驗。那些考試合格、學有余力的學生可自由選擇擴展內容進行個性化學習，或觀看我提供的一些《動物世界》視頻，或閱讀動物趣聞軼事的資料。這樣，利用智能手機的交互性、可控性特點，讓學生通過QQ群或微信群自主確定學習進度、控制節奏，實現了個性化、探究式、開放性學習，不僅能使每個學生取得更好的學習效果，而且還能培養學生獨立探究的能力。

創設豐富多彩的動感課堂，使教學更加直觀形象

小學《科學》教材中的一些內容遠離學生的生活實際，而小學生的思維又以形象思維為主，抽象思維能力相對薄弱。在教學中，教師如果只是照本宣科，就會因為教學資源單一，內容缺乏吸引力，形象缺乏立體感，難以達成理想的教學效果。數字化信息技術則不受時空限制，能將微觀世界的物質變化、古生物的滅絕、生物的進化、綠色植物的光合作用、數億年前地球的海陸演化、宇宙星系的運動等一些無法直接觀察的自然現象準確、形象地模擬出來，使一些晦澀難懂、不易講解的內容變得通俗易懂。

例如在教學“太陽系”內容時，上課伊始，教師就利用信息技術制作了一個卡通式的智慧鳥，從電腦屏幕上跳出來發問：“同學們，你們想了解太陽系嗎？請跟我來吧！”智慧鳥吸引了學生的注意力。然后屏幕上慢慢出現了繁星滿天的夜空，幾秒鐘之后，伴隨著急促的電子波聲，一個燃燒著的火球迅速由遠而近出現在屏幕上，學生個個都全神貫注地盯著火球，這時，教師抓住時機質疑：“這是什么？”待學生回答后，教師邊介紹邊展示太陽系八大行星的三維立體圖和文字，將“太陽系”形象直觀地展現在學生眼前，通過視覺和聽覺的雙重刺激，學生輕松愉悅地了解了太陽系中各大星體的主要特點，很好地強化了學習效果，為他們的后續學習“建一個太陽系的模型”做了很好的鋪墊。

利用數字化實驗，巧妙突破傳統實驗教學困境

課程標準明確指出，在發揮現代化教學媒體優勢的同時，不應忽視真實情境、直接經驗對小學生的重要作用;不應讓鼠標替代能動手做的科學活動，親手做實驗的感覺與做虛擬實驗的感覺差異很大，意義也不一樣。但是，在科學課教學中，很多實驗因為傳統器材的限制，常常淪為嘴上說的實驗，很難真正有效地開展，使實驗教學大打折扣。因此，如果教師能適時引入高科技手段，創設數字化實驗代替傳統實驗，便會巧妙突破傳統實驗教學面臨的困境。

例如在執教“溫度與水的變化”內容時，許多實驗中都用到了傳統的液泡溫度計。在“水結冰了”和“冰融化了”兩個實驗中，教師經常會遇到這樣的困惑：由于傳統的液泡溫度計被插在了冰中，需要讀數的刻度部分被冰擋住了，學生在獲取溫度讀數時遇到了無法即時讀數的難題。若把溫度計取出來讀數，可能會使讀數發生變化，也可能造成溫度計折斷，這是個兩難選擇：不取出讀數，讀數無法準確記錄;取出讀數，會影響實驗的準確性。

針對這個問題，有些教師用探針式數顯溫度計替代了液泡溫度計。探針式數顯溫度計是一種利用溫度傳感器工作原理的簡單數字化溫度計，結構簡單，由一根金屬探針和LCD數字顯示屏組成，它能在幾秒之內準確測量出物體的溫度，每隔幾秒實時采集并顯示讀數。在實驗中，只要把探針式數顯溫度計的探針部分插入水或者冰中，讓數顯部分在上端，讀數時無須把溫度計取出來，就可即時采集數據。讀數時，LCD數顯直接顯示當時的溫度，學生讀數的時間大大縮短，數據準確性也大大提高，巧妙地解決了利用傳統溫度計面臨的兩個難題。？

當然，為讓數字化技術在教學中發揮最大的功效，在推進信息技術與教學深度融合中，如何引導學生將數字化信息技術用在“刀刃”上？如何提高教師數字化的運用與開發能力？如何創造科學有效的數字化學習環境和教學模式？如何開發更多的數字化實驗教材、課例等教學資源？這些問題還需要我們不斷地去研究探索。