現代教學媒體及技術在小學科學教學中的應用與展望

福建省泉州市惠安縣涂寨中心小學 李玉欽

2020年初突發肆虐的新冠肺炎疫情，使得全國各級各類教學在極短時間內由線下教學轉變為線上教學，這是人類實現現代教學媒體及技術與學科教學相結合的奇跡?，F代教學媒體及技術不僅包括各種音像資源、計算機軟件、網絡等，隨著5G網絡的廣泛應用，新興信息技術也不斷運用到教學中，如遠程交互技術、VR、AI等技術。2017年發布的《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學是一門基礎性、實踐性、綜合性課程?；A性課程體現了小學科學課的重要性，也反映了本學科的基礎科學概念較多：小學科學涉及生命科學、物質科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的廣泛內容。傳統教學已難以滿足科學教學需要，網絡資源以其豐富性、生動性和便捷性很好地彌補了現實教學資源不足的問題。在小學科學教學中合理應用現代教學媒體及技術，不僅可以激發學生學習興趣、提高學習效率，而且可以根據學生差異調整教學進度，培養學生自主學習能力和終身學習習慣。作為一門具有實踐性和綜合性的課程，小學科學課程不僅關注理論知識的積累，更倡導以探究式學習為主的學習方式，強調在“做中學、學中思”理念下，培養學生的動手實踐能力、探究能力、創新精神，培養學生的環保意識和社會責任感。這為教育媒體及技術在小學科學教學中的合理高效應用奠定了基礎。

一、巧用現代教學媒體及技術，突破科學概念教學難點

處于小學階段的學生，以具體形象思維為主，抽象邏輯思維還難于起主導作用。因此，直觀生動的表象往往更能吸引學生的興趣。2010年，筆者在執教教科版舊版四年級上冊第三單元“聲音”中“聲音的變化”這一課時，碰到了一個教學難點：如何讓學生理解“發音物體振動越快，音高越高，發音物體振動越慢，音高越低”這一概念？為了突破本難點，筆者一開始讓學生通過彈撥橡皮筋和撥動尺子做實驗，發現物體振動的速度太快，學生并沒有獲得充足的證據以證明音高與發音物體振動存在的關系。接著，筆者嘗試著利用物理實驗經常用到的打點計時器來改進實驗：把尺子綁在打點計時器紙條上，通過尺子振動拖動打點計時器，讓學生觀察單位時間內打點計時器在紙上所打點的密集程度，判斷音高和發音物體的關系。由于打點計時器是來回拖動紙條，點的密集程度較難判斷，學生依然無法真正理解這一科學概念。后面筆者想到了應用現代教學媒體及技術來突破這一難點：先把學生彈撥橡皮筋的實驗錄制下來，接著利用相關計算機軟件的動畫效果，把每次實驗的速度都放慢相同的倍速，在多媒體上播放，讓學生能觀察到物體振動速度的變化，再伴以相應的聲音高低變化。這樣，學生便可以生動形象地建立音高變化與物體振動快慢的印象，最終構建起發音物體振動與音高變化關系的知識概念。而在2020年，某地舉辦的科學關鍵問題研訓課例展示新教科版四年級上冊第一單元“聲音的高低變化”一課中，執教老師也在教學中巧妙應用了現代教學媒體及技術突破“音高的高低與發音物體振動快慢關系”難點。他采用了一種計算機軟件，可以準確地通過學生敲擊物體時發出的聲音自動計算物體每秒的振動次數，還采用了一種數字表格轉化軟件，學生只要把實驗所得數據輸入平板電腦相應表格，便可直接轉化為條形統計圖。學生借助現代教學媒體及技術，獲得了直觀且充足的證據，自然建構了音高高低與發音物體振動快慢關系的科學概念。通過兩個案例可以發現，很多科學教師為了讓學生能真正建構音高與發音物體振動快慢關系這一概念，在教學中都不約而同地應用到了現代教學媒體及技術。這樣的合理結合提高了教學效率，保障了教學質量。

二、緊跟現代教學媒體及技術更新，解決科學實驗教學難題

張紅霞教授在《科學究竟是什么》一書中指出：“科學研究的目的是描述和解釋世界，而描述和解釋世界的途徑是觀察和實驗?！睆闹形覀兛梢钥闯鲇^察和實驗在科學教學中的重要性。筆者在2018年指導一位教師參加本縣的現場教學課比賽時，選擇了教科版五年級下冊的“造一艘小船”這一課。在進行試教時，剛開始課堂氛圍熱烈，但是到了實驗探究環節出現了一個問題：小組學生代表上臺評價橡皮泥小船載重能力時，發現往橡皮泥小船中加重物，使得水面上升的現象不明顯，無法得出小船排出的水量越大，小船載重能力越強，小船的浮力越大等結論。對此我們想了很多辦法：把測試橡皮泥小船排水量的水槽改小為有刻度的燒杯，把水染成紅色，甚至想到利用連通器原理增加水面變化的可視度，發現效果都不明顯。最終本課在展示中因實驗現象不明顯，也沒有取得較好的成績。賽后筆者也一直反思這個問題，直到一位教師介紹一種計算機軟件——手機實時投屏軟件，筆者才茅塞頓開?？梢岳眠@種投屏軟件，把學生的實驗操作錄制下來，通過截屏呈現實驗前后燒杯的水量變化圖，再通過圖像放大來進行比較。后面筆者照此方法嘗試，學生都能發現其中的水量變化，也能順利探究出結論。筆者認為，此類軟件在小學科學課中可實時展示學生的實驗操作過程，展示不容易觀察到的實驗操作細節，值得廣大科學教師在教學中嘗試使用。

三、展望未來教學媒體及技術發展，不斷深化與小學科學教學的結合

近年來，遠程交互技術、VR和AI等現代信息技術突飛猛進，不斷轉化為現代教學媒體及技術，如疫情期間的線上教學便是一種遠程交互技術。疫情期間，各種及時通信軟件不斷地優化，教師不僅可以在相關平臺上布置、批改作業，借助軟件統計各項數據，在直播教學中進行生生交流和師生交流，同時還可以全程自動錄制直播視頻，為有需要學生提供直播回放。這些直播平臺上的遠程交互技術不僅方便，而且操作簡單，筆者深有感觸。在線上直播教科版三年級下“認識其他動物的卵”一課時，筆者先讓學生在課前搜集各種動物的卵圖片，并用文字對自己搜集的動物卵圖片進行簡單介紹，最后拍照上傳。這項任務對學生的信息技術能力要求不高，三年級的學生大部分都能做到自己動手搜集制作并上傳圖片。當筆者把這些圖片歸類整理，做成動態相片圖冊在直播時播放，學生反響熱烈。再把圖片在線分發給學生歸類，大部分學生明顯比在線下時更加積極，學生對動物卵的構造和進行簡單分類能較好掌握。VR是虛擬現實技術的英文縮寫，也叫仿真技術，可以提供使用者聽覺、視覺、觸覺等感官模擬，讓使用者如同身臨其境。在一次現代教學媒體及技術與小學科學教學相結合的培訓課例展示中，一位教師在執教教科版二年級上冊第一單元第3課“太陽的位置和方向”中，大膽地引入了VR，讓學生在VR虛擬野外迷路的場景中，利用所學的關于太陽的位置和方向以及其他課外積累的野外求生知識，尋找回家的方向。這種仿真情境，極大地激發了學生的興趣，學生積極主動運用科學知識尋找回家的方向，在動手動腦親身體驗中，內化了所學科學知識。AI是人工智能技術的英文縮寫，在當前的數學教學中，就有教師嘗試引入AI模式輔助教學，通過AI搜集學生平時回答問題、課堂表現情況以及作業和考試等信息，基于一定算法標準，判定每個學生的數學學習情況，對教師提供輔優補差的相關建議，取得了一定的教學效果。筆者認為，AI在小學科學教學中的應用也頗讓人期待?；贏I的相關技術算法，自動收集學生課堂上的相關科學學習信息，讓AI根據每個學生的信息判斷其科學素養形成的實時情況，并對科學教師的教學提出一定的意見和建議。這樣能使科學教學更加富有針對性，更加高效。

由上可知，現代教學媒體及技術發展一日千里，決定了科學教師要不斷學習、掌握基本的現代教學媒體及技術，不斷提高在小學科學教學中應用現代教學媒體及技術的能力，合理展望未來教學媒體及技術的發展方向，為把學生培養成有實踐能力、創新精神和質疑態度的合格公民打下堅實的基礎。但是我們也必須清醒地認識到，現代教學媒體及技術只是一種科學教學的輔助手段，它的運用是為了更好地達到教學目的，切不可為了應用而運用，讓學生親身接觸自然、親自體驗真實情境、親自進行實驗操作，在培養學生的科學素養中還是有著不可替代的作用。