在科學課中應用仿真交互式教學模式研究

◇張 坤

【作者單位：宿遷市宿豫區豫新小學江蘇】

小學科學是學生進行科學學習的入門課程。近年來，隨著素質教育的不斷深入，各界對科學教育的重視程度越來越高。而科學課程中最為關鍵的部分就是實驗。通過實驗，學生能在探索的過程中更好地學習和掌握有關知識。因此，實驗的正確教學至關重要。然而，現階段對于小學科學的研究主要集中在學科研究上，關于課件的研究較少，這不利于教師在實際教學中的運用。本文嘗試研究了仿真交互式課件，希望通過這種課件能夠有效地提升課堂效率，減少教師在教學過程中的困難。為了提高仿真交互式教學課件的實效性，本文針對小學教科版《種子發芽試驗》進行了仿真交互式課件的設計。

一、提出與種子發芽相關的實驗問題

由于三年級有與種子發芽的相關課程，因此在對其進行教學的過程中，學生已經提前具備了一定的感性認知，但學生對其的認識尚缺乏系統性，沒有形成理性認識。在《種子發芽試驗》中，教科書可以大致分為三個部分：提出發芽的問題；進行發芽試驗；總結發芽的規律。然而，由于該實驗周期較長、影響因素較多，如果讓學生親自動手實驗，不僅有一定的實驗難度，而且實驗現象不能及時呈現。如果僅憑學生在課后進行自主的探索，可能由于學生興趣不高而導致該實驗結果形式化，不利于培養學生的科學探索精神。因此，在有限的時間內能夠將整個過程展示在學生面前，讓學生不但能夠掌握實驗要點，還能夠提高學生的興趣，成為當前研究的熱點。

二、體驗式教學的重要意義

科學精神以探索精神、求知精神為主。小學科學作為小學生的啟蒙課程，更應該緊緊把握這一原則，確保學生能夠在學習過程中充分踐行實驗，提升主動探索的求知欲。如果學生只是通過對課本內容進行學習、對實驗結果記憶，學生對科學的學習熱情會極大地下降，這也與學生核心素養培養理念相悖。采取體驗式教學，讓學生參與到實驗之中，了解整個實驗流程，明確控制要點至關重要。但是，限于教學條件以及實驗類型，部分實驗在課堂上不具備展示的條件。在這種情況下，使用虛擬式仿真教學就變得至關重要。這種教學方式可以使學生在條件不具備的情況下進行實驗過程的跟蹤、虛擬式參與。這樣不僅能夠讓學生了解到實驗中的關鍵點、實驗發展過程，還能夠激發學生的探究興趣。尤其是一些具有一定危險性的實驗，使用虛擬仿真課件更符合小學生的科學學習情況。虛擬式仿真課件能夠通過構建實驗場景，打破時間與空間的局限，真正地為學生提供高效率的實驗教學。

三、《種子發芽實驗》仿真交互課件的設計與分析

在課本中，主要包括了四項討論內容：影響種子發芽率的主要因素；根據這些因素進行實驗設計；明確觀察的重點；課后的種植作業。這些內容看似貫穿了整個實驗，但是所講解的內容全部為理論性質，學生能記住，但是難以深入地掌握。

仿真交互式課件的應用主要集中在前三項上。需要合理引導學生提出哪些問題可能影響實驗結果。在學生提出后，教師在課件上進行列舉。這種方式可以激發學生的思考：如果該因素真的對實驗結果存在影響，那么該如何證明該結果呢？該過程既是實驗設計的過程，也是整個實驗教學的關鍵部分。在該部分，教師應該正確地引導學生建立控制變量的實驗，讓學生自己進行實驗的設計。此時，教師利用交互式課件，通過類似于游戲的方式進行各種實驗結果的分析。首先展示給學生實驗的過程，讓學生對實驗的操作重點有所了解；然后根據學生給出的不同條件，實驗顯示出不同的結果，這些結果可以驗證學生最早的猜想。這樣，激發了學生對于種子發芽的影響因素的興趣，也促使學生在課后的種植作業中積極主動地進行實驗探索。

四、仿真交互式課件的作用分析

（一）提高課堂教學效率

小學生注意力集中時間有限，一般只能夠維持在15分鐘左右。如果純知識理論類的學習，這一時間還會縮短，超過這一時間，學生的學習效率會大大下降。交互式虛擬教學方式能夠讓學生參與到虛擬的實驗之中，寓教于樂，延長了學生注意力的時間，學習知識的效率也會得到有效的提高。此外，讓學生參與到虛擬實驗之中，學生在動手動腦的過程中對種子發芽的影響因素有了充分的認識，對如何進行控制變量的實驗方法也有了全新的理解。

（二）提高學生的探索能力

學生在實驗之前，在老師的引導下提出了可能存在的影響因素，并與老師一起進行了實驗條件的限制，最終得出了實驗結果。在這一過程中，學生一直是課堂的主體，而教師只是對其進行了適當的引導，因此，整個實驗過程是學生主動進行探索并完成的。這不僅使學生了解了種子發芽的影響因素，也使學生掌握了分析實驗、設計實驗的能力。當學生面對此類問題時，就能夠采用正確的探索方法。

（三）有利于學生課后種植作業的認真完成

由于學生在虛擬交互實驗中進行了參與式的教學，學生對此充滿了興趣，因此其進行動手實驗的欲望強烈。這種欲望既是探索式教學的精神內核所在，也是學生實現素質教育、完善學生學習品性的關鍵內容。基于這種探索欲望，學生對于課后的種植作業的實施，態度較為認真、端正，能夠堅持完成該任務，使學生掌握了更多的知識與能力。