借助信息技術破解實驗教學困境

◇王 峰（江蘇：泰州市周山河小學）

新課程改革突出了信息技術在各個學科領域中的融合應用，應用信息技術助力課堂教學是教學改革創新的必然趨勢。小學科學實驗在小學科學課程教學內容中占有較大比重，對促進小學生科學素養的形成起著至關重要的作用。為了讓科學探究真實發生，讓科學實驗真正有效，小學科學教師要明確小學科學實驗的重要性，剖析小學科學實驗教學面臨的困境，知曉掌握相應的信息技術功能，進而施行相應的解困策略。

2017年版《義務教育小學科學課程標準》對小學科學教學活動提出如下建議：動手動腦做科學；開展探究式學習；突出學生的主體地位。最能體現此項建議精神的小學科學實驗，在教學中往往會受到諸多因素的影響和限制，難以真正有效實施。如何讓科學實踐探究真實發生，讓科學實驗教學真正有效，筆者針對教學現狀，探究分析原因，尋找解決途徑，認為小學科學教師應循著“明重、析困、知能、施策”之路，以信息技術之能，助力小學科學教師破解實驗教學困境。

一、實驗教學的重要性

“科學教育”是以“科學探究”為核心的，小學階段的科學課是一門綜合性學科，其中實踐性較強的實驗教學，是學生獲取知識的一個重要環節，在整個教學內容中占了很大的比重，對課堂教學的質量和效率，對學生科學素養的形成至關重要。每一位科學教師都應對實驗教學的重要性有著明確清醒的認識。

那么小學科學實驗的重要性主要體現在哪些方面呢？

（一）學生學習興趣和欲望的源發地

小學科學實驗能有效地培養小學生學習科學知識的興趣，激發探索科學現象的欲望。小學生正處在天生就對新奇的東西感興趣的年齡階段，小學科學這門課正好能滿足孩子們的這個需求。對他們而言，小學科學課就是玩的課，尤其是做科學實驗就是動手玩，他們覺得在玩中可以解答心中的疑惑，可以學到有趣的知識，并且不需要去死記硬背什么知識，因此對小學科學課充滿期待。小學科學實驗成為他們學習興趣的源發地，令他們興致滿滿。

（二）探究式學習的承載體

小學科學實驗承載著促進學生掌握知識內容、體驗學習過程、形成綜合能力、開展探究式學習的重任。進行科學實驗是學生在科學課中通過動手做、做中探、探中思、思中獲得一種學習方式。一個完整的實驗，大致會經歷針對現象發現問題，根據問題提出假設，驗證假設設計方案，依據方案進行實驗，觀察感受實驗現象，搜集分析實驗數據，發現規律揭示本質等一系列步驟。整個科學實驗過程既是知識獲取，能力培養，也是情感體驗，思維提升的過程。小學科學實驗是引導學生探究未知、獲得新知，塑造學生探索精神和創新能力的承載體。

（三）學生主體性的彰顯點

小學科學實驗是融操作性、思考性、創造性、趣味性為一體的教學活動，是學生最樂于參與的學習環節，也是最利于體現學生主體參與的教學內容。科學知識的原理、規律、現象、概念較多。你提問，我思考；你講解，我記憶；你布置，我練習……單調的講解，機械的練習只會使得小學科學的教學索然無味，缺乏激情。科學實驗則讓學生在動口討論、動手操作、動腦辨析中體驗學習科學知識的樂趣，增強探究科學現象的能力，像科學家那樣經歷科學發現的全過程，體驗收獲成功的喜悅，從而成為發揮學生主體性的最重要的彰顯點。

二、實驗教學的困境

小學科學實驗在學生學習科學方法，獲得科學知識，領悟科學精神，形成科學思維的過程中發揮著極其重要的作用，當教師對此有了明晰的認識，就有了積極開展實驗教學發揮實驗教學重要功效的主觀愿望。但在具體實施過程中，往往還是會受到諸多因素的影響和限制，難以真正發揮或達到應有之功效，讓小學科學實驗教學處在“形而上學”的困境。

那么小學科學實驗教學的困境主要表現為哪些方面呢？

（一）實驗效果不佳

小學階段的學生求知欲強，好奇心重，貪玩愛動，天性使然。開展實驗教學時他們的注意力往往是在設備器材上，爭著說搶著做，對實驗目的沒有明確的認識，對實驗的原理欠缺思考，對實驗變化、現象少了觀察，對實驗數據、規律懶得分析……對學生而言做實驗并不是自主探究未知、經歷知識獲得的過程，而是一番“玩”的體驗。一旦學生沉浸在“玩”的樂趣中，課堂組織勢必混亂，實驗的作用、目的和效果必然不佳。

（二）實驗資源不足

大多數學校都已按照一定標準配備了科學實驗室和實驗儀器，但往往是數量偏少，不能滿足各年級小學生都能在實驗室充分開展科學實驗。有些學校“科學實驗室”有其名無其實，與普通教室無異。其次受時空限制或有安全之憂，很多教師不便開展或不愿開展真正的實驗探究，只會選擇用畫面訓練觀察，用言語講述現象，讓實驗教學流于形式。有時即便實施了實驗教學，因實驗材料限制，學生也只能嚴格遵循流程按步驟進行，因為“一招不慎，滿盤皆輸”，難有復盤的可能性，原本的探究性實驗教學，停滯在“依葫蘆畫瓢”階段，嚴重制約了學生主體性的發揮。

（三）實驗指導不力

2017年2月《義務教育小學科學課程標準》的出臺，對促進小學科學教育的發展有著非凡的意義，但不可否認的是當前小學科學教師仍是兼職的多專職的少，專業對口的更少之又少。小學科學師資緊缺，人員流動性強，就更別談配備實驗員了。而實驗教學對教師專業能力要求極高，或因操作技能的欠缺，或對實驗教學不夠重視，“心有余而力不足”常常會令教師“照本宣科”完成實驗過程的指導，讓實驗教學停留在文字上。學科專業知識和實驗專業技能的儲備不足，造成教師實驗指導不力，讓實踐探究成為空談。

三、信息技術在實驗教學中的作用

當今世界，信息技術創新日新月異，數字化、網絡化、智能化深入發展，信息技術為生活帶來便利的同時，在教育教學中也獲得了廣泛應用。如何在新時期的小學科學實驗教學中，充分、合理、高效地發揮出現代信息技術的作用？作為教師，我們首先應該知道信息技術有哪些作用，有什么功能，“知能善用”，從而發揮其優越性，破解小學科學實驗教學的困境。

那么信息技術在實驗教學中的作用表現在哪些方面呢？

（一）多元的表現力，良好的調控性

多媒體信息技術是最常見最常用的技術，能集文本、聲音、畫面、影像于一體，有豐富多元的表現力，可支持多感官參與，能營造逼真的氛圍。依據教學需求，多媒體技術既可多線條單一展示，定向投送知識，屏蔽干擾因素，引導學生專注觀察學有指向，讓學習目標明晰，進而啟迪思維；也可全方位組合呈現，網狀延伸信息，鎖定高效區域，全面輻射，調控學生學習行為，讓其心無旁騖，樂于體驗，勤于探究。多媒體信息技術多元的表現力，良好的調控性，能為實驗教學更加高效提供了保障。

（二）逼真的體驗感，無限的再生力

信息技術高速發展、更新迭代讓人目不暇接，VR、AR、MR 接踵而至，幾乎能夠虛擬一切真實世界。虛擬器材、擬實驗室，已然來臨，虛擬現實技術不僅具有模擬性，更具較強的真實性、多彩的交互性，如臨其境的感受，能使人獲得逼真的體驗感，更利于激發探究的興趣。這一切虛擬之境、虛擬之物無須過多整理，可讓學習者反復實驗探索，反復嘗試創新，且可不計試錯成本。虛擬技術的逼真的體驗感，無限的再生力，讓學生在實驗探究中自主建構知識成為可能。

（三）資源的共享性，高效的協作力

互聯網以驚人的速度迅猛發展，人類正從工業時代大邁步進入信息時代，大數據、人工智能、區塊鏈等技術已然興起，“互聯網+科學實驗”也已悄然發生。“AI智能平臺”“微課堂”“精品課程”“云端共享”……互聯網技術令信息海量儲存，優質科學實驗教學資源的及時更新以及各種信息化的實驗課程資源庫的建設，令教師能便捷地獲得直接相關的素材和資料。網絡資源齊建共享，協作互助，讓專家、大師、小白結伴同行，讓原本無力為繼的非專業非專職的科學教師能迅速遷移知識，快速復制能力，給教師蓄力賦能。互聯網資源的共享性、高效的協作力成了科學實驗教學有效實施的先決條件。

四、借助信息技術破解實驗教學困境

當科學教師充分認識到實驗教學的重要意義，明確了小學科學實驗教學的重要性，通過學習知曉了新時期信息技術的多方功能，即便在開展科學實驗教學時遇到困難，也不會畏難不前、繞道而行，而是去積極尋找解困之法，施行應用信息技術助力科學實驗教學的良策。

那么針對前文所述之困，得知信息技術相關之能，教師可以施行哪些應用信息技術助力科學實驗教學解困之策呢？

（一）引導學生觀察，規范實驗行為

為避免實驗操作時因學生好動而亂動，讓實驗操作失去意義或因觀看演示實驗時距離較遠，看不清現象，失去興趣，教師可采用視頻錄像技術進行演示，引導學生觀察實驗現象，規范實驗行為。如，在開展“加熱和冷卻”實驗前，先進行視頻演示對正確使用溫度計測溫進行規范指導。視頻演示可以實現對局部進行放大、停頓，讓講解更加充分，為學生規范操作提供保證。同時還可以應用倍速或延時技術使學生緩慢地看到水溫持續下降或快速上升的變化，也能使學生清晰地觀察到緩慢的變化和不易觀察到的細節。這樣，在縮短了教學時長的同時又不著痕跡地引導學生專注觀察，增強了實驗的效果。

（二）豐富操作內容，實現實驗創新

開展實驗教學時，有時會因器材不足，或現實條件所限，讓探究無法進行，讓現象無法呈現。此時，教師可以采用虛擬實驗，為學生提供操作條件，豐富實驗內容，充分發揮自主能動性，讓他們大膽操作敢于嘗試。如，在“搭建簡單電路”實驗中，學生可以進入虛擬實驗室，將電池、用電器、導線等進行多種組合，創新花樣采用不同連接方式，不會因擔心損耗電池、燈泡等電路設備而不敢嘗試自主創新的連接方式，進而從容操作細致觀察獲得真知灼見。利用虛擬仿真實驗能超越時空界限、化危為安、展示微觀、壓縮宏觀、降低試錯成本的優勢，豐富實驗操作內容，為學生自主探索提供機會，為實驗創新提供可能。

（三）發掘互聯網資源，巧借外力開展教學

小學科學課程雖處在科學啟蒙階段，但也會涉及生命領域、宇宙世界等博大精深的學問，由于受到知識儲備、專業技能等因素影響，有些教師可能難以從容面對實驗操作。教師可以充分應用互聯網資源，在加強自身學習的同時引導學生拓寬多元化信息渠道獲取資源，更可以借用網上博物館、展館、智能平臺助力實驗課堂。比如，“食物的消化”“認識礦物”等，就可以“微課”“精品課程”為助力，巧妙“聘請”外援，讓網絡名師、專家成為實驗助教，開展雙師、多師同堂指導實驗，提升科學實驗的準確性、直觀性，為實驗課程的順利開展奠定基礎。

借助信息技術破解實驗教學困境，沒有固定不變的模式和策略。在日常教學中，只要教師堅定走好“明重、析困、知能、施策”之路，以學生發展為根本，以提升學生的科學技能和素養為目標，依據客觀條件，結合自身因素，針對教學實際巧妙整合應用信息技術，定能將小學科學實驗教學落到實處。■