數字化技術與探究性學習深度融合的基本策略

史振華

數字化技術因其精準度高、時效性強、互動性廣等特點，越來越多地融合到科學探究性學習中，主要體現為數字化技術優化探究性實驗設計、數字化平臺互動學習、數字化系統數據傳輸、資料收集等環節，改變了學生的學習方式，提高了探究效率。目前，小學科學課堂教學中應用數字化技術，可謂如火如荼，但有時也出現了為了應用而應用的現象，往往表現為教學目標不明和價值不清。教師應從學習目標設定、內容選擇、方式建構、評價發展四個方面，加強數字化技術與科學探究性學習深度融合。

精心規劃，設定融合目標

教學中，教學目標起著十分重要的作用，教學活動以教學目標為導向，且始終圍繞教學目標而展開。在小學科學探究性學習中，教師應用數字化技術時，首先要做到“心中有目標”，就是一節課學生利用數字化技術進行科學探究發展到什么程度，是否可以檢測。若一節課學完，學生利用數字化器材表現得熱熱鬧鬧，但通過觀察發現其實驗探究效果沒有圍繞設定的目標進行或者沒有達到預定的教學目標，那么這節課就成為“無本之木，無源之水”了。

為此，小學科學探究性學習活動中要應用數字化技術，就要設定有別于傳統教學目標的融合目標，要把數字化技術環境等因素考慮進去，成為可以檢測的對象。如蘇教版三年級科學《今天天氣怎么樣》一課，常規教學目標與數字化教學目標對比見表1。

從表1可以看出，應用數字化技術來指導學生探究天氣信息時教學目標發生了改變。在知識和技能目標中，都是認識常見的天氣符號，只是在進行數字化探究學習時，學生要利用工具拍照上傳交流，技能得到增強;過程與方法目標中，利用數字化技術學習后，學生可以基于網絡搜索常見的天氣類型，上傳交流時拓寬了學習時空;情感態度價值觀目標中也是如此，雖然都是認識到天氣和人類生活的關系，但通過數字化技術，學生觀看天氣與人類關系的視頻，比常規教學體驗性強，情感易發生共鳴。因此，教學目標融合后，教師很清楚學生通過一節課的學習其學習能力和素養可能要達到什么層次，這樣有利于師生進行教和學的反思，真正實現教、學、做合一。

合理選擇，分析融合內容

教學實踐表明，并不是所有的探究性學習課型都適合數字化教學。教師要善于發揮“支架”作用，分析教材中科學探究內容的特點，尋找數字化教學的實施點和落腳點，幫助學生選擇合適的數字化工具來進行學習。教學前，教師可以結合數字化教學特點，熟悉教材，列出主要探究環節，分析融合實施點和相應的教學策略，讓課堂教學達到事半功倍的效果。如蘇教版五年級上冊《電和磁》單元在融合數字化教學時就可以做好單元主題分析，見表2。

通過單元主題分析表，教師就可以在教學目標、教學內容的選擇以及教學策略的運用等方面做到心中有數。從表2可知，有的科學課融合數字化技術是在概念的辨析，如在平板電腦上的虛擬系統中將各種物體用鼠標拖到電路中來，終端接收到信號，會判斷并呈現小燈泡亮或者不亮，若虛擬電路中小燈泡亮了，則這類物體容易導電，稱為導體;若小燈泡不亮，則這類物體不容易導電，稱為絕緣體。通過平板電腦上的虛擬系統，學生能自行判斷并建構導體和絕緣體概念，效果甚佳。有的運用在探究測試環節，如進行“連續測量一杯熱水溫度的變化”探究實驗時，教師可以利用溫度傳感器測量水溫，及時有效地呈現10分鐘內每隔兩分鐘的水溫，而后總結出熱水在一定時間內溫度變化的規律是先快后慢的。有的運用在記錄環節。不同的環節運用數字化教學需要不同的工具和教學策略，教師在備課前要充分考慮到數字化技術對科學探究性教學的輔助作用。

以生為本，構建融合方式

學習是學生與周圍環境相互作用的結果，只有當他們熟悉周圍環境并利用適當的學具進行操作時，學習才悄然發生。學生與生俱來就是一個探索者和研究者，對于傳感器的使用、數據平臺錄入數據、網絡學習上傳交流等活動，充滿好奇和興趣，教師要抓住其心理特點，引導他們熟悉數字化工具，實現數字化教學。

引入新工具。在數字化技術與科學探究性學習相融合過程中，最關鍵的是學生會利用數字化技術或工具進行自主探究。例如，當學生用傳統的溫度計測量溫度時，有時數值的誤差較大，不利于得出實驗結論，當教師教會學生使用溫度傳感器測量水溫后，由于操作簡單、溫度數據顯示迅速，并以數字的方式呈現更便于學生讀數，因此很快被學生接受，成為學生探究的新工具。其實，時代在不斷發展，學生每天都會在生活中使用各種新的數字化工具，對于科學探究中的新工具，學生往往能比成人更快接受。

調查前概念。建構主義理論認為，只有當學生有真正需求的時候，才能從內心深處進行意義建構。小學科學探究性學習引入數字化技術時，教師首先要了解學生已有的學習經驗，在此基礎上創設符合其需求的情境，這樣學習就真正發生了。教師除了可以利用傳統的談話法和問卷法，還可以利用數字化技術設計課前學習問卷，如對于天氣符號和天氣類型就用“問卷星選擇題”的形式讓學生在平板電腦系統中選擇，調查他們對天氣類型的了解程度。教師了解到，學生對“陰、晴、雨、雪”這四種常見的天氣現象比較熟悉，錯誤率低，但對于多云、刮風等現象不太清楚，于是很自然地引出學生需要研究的問題：在氣象學上，除了陰、晴、雨、雪，還有哪些不同的天氣現象呢？你準備怎樣研究？

收集真數據。在科學探究性學習中，應用數字化技術能夠讓學生的學習結果可視化，能有效觸動他們認識事實、收集數據，用數據說話，形成概念，即倡導基于真實數據的研究。如執教《地球的表面》一課時，教師可以引導學生在網絡環境下利用谷歌地球軟件搜索不同地形，除了對地圖上地貌特征的初步認識外，還可以觀察記錄地圖上不同海拔等更多信息。如當學生搜索“梯田”這一地形特征時，通過軟件顯示的某地區梯田上各個位置的海拔高度的不同，幫助學生形成階梯概念（如圖1）。

比較上圖中四個不同位置的梯田海拔高度數據，學生很明確地分析出這個地區梯田的海拔高度是呈階梯狀逐漸上升的，用網絡數據呈現“梯田”這一地貌特征，成為學生探究活動中形成概念的證據。

完成新任務。任務驅動法啟發我們，只有這項任務具有趣味性和挑戰性，學生才會樂于接受。如在《今天刮什么風》一課中探究風力和風速時，教師可以設計這樣一個任務：請利用風力傳感器測量操場、教室前、教室后這三處的風力，并記錄數據、上傳平臺，比比誰測得又快又精確。這一探究性任務有別于以往的常規教學：

首先，工具得到優化，以前測風力是通過機械式的風速計綜合判斷得出，現在利用數字風速計直接測量，引起了學生的興趣;

其次，操場上測量風速具有不確定性，學生需要判斷起風情況，調整儀器，觀察數據，并利用平板電腦提交數據，終端收集數據后自動生成數據表、圖形、報表等分析報告。

在這一任務中，不僅大大提高了效率，還改變了學生的學習方式，打破了封閉式的學習空間，突破了測量風向和風力的難點。學生體驗更加深刻，自主、互動學習得到充分體現。

注重發展，開展融合評價

《義務教育小學科學課程標準》對于評價建議有明確的要求：評價既對教學的效果進行監測，也與教學過程相互交融，從而促進學生的發展。這種評價理念實質上是基于學生的學為基礎，通過評價來促進學生的發展。數字化技術融合到科學探究性學習中，自然要發揮其評價功能。

自主評價顯性化。數字化教學提供了很好的評價平臺，使得傳統的口頭評價變為針對具體學習情境和資源的評價，讓學生及時看到學習成果或發現不足。如執教《形形色色的動物》一課后，為及時了解和評價學生對動物總體特征的認識，教師開發了包含動物和植物圖片等資源的實時互動軟件，讓學生通過鼠標拖動圖片來分類，無論正確或錯誤，計算機都會自動及時給出反饋信息，或是表揚肯定，或是給出建議。當學生把動物和植物分為兩類時，就會發現動物的共同特征;當把不同動物分成幾類的時候，就鞏固了本課的難點“自然界動物是形形色色的”，體現了動物的多樣性。這樣基于網絡系統的評價方式，很受學生的歡迎，同時也對學生的學習過程起到了監控作用，促進學習的再次發生。這種實時的自主性評價，減輕了教師的負擔，激發了學生的學習興趣，提高了學生自主探究的效率。

同伴評價即時化。評價主要的目的是推動學生學習進程，在數字化科學學習過程中，教師可以利用各種網絡平臺展示各小組的成果。如學生設計制作風向標，就可以利用基于平板電腦的拍照功能，拍下本組的風向標設計方案以及風向標的實物模型，上傳到終端，最后發布各組的圖片。同時，教師引導學生在平板電腦上對每個小組設計的模型進行評價，可以用“星數”表示評價等級，然后再次提交到終端，自動統計出各個作品的互評情況，展現各組作品的優點和需要改進的地方。這樣基于網絡的互動即時性的評價，有利于學生認識到自身的不足和同伴建議的重要性，產生思維共振，實現學習資源共享，將自主、探究、合作的學習推向深處。