論信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的有效整合

人們越來越重視信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，并將其與小學(xué)科學(xué)進(jìn)行有效整合，這對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力具有重要意義。本文探討了信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)課程整合的必要性，分析了信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的問題，以及信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)有效整合的策略、模式和保障。實(shí)踐證明，信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的有效應(yīng)用，有助于加深學(xué)生對科學(xué)概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。同時(shí)，信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合要求教師要具備相應(yīng)的信息技術(shù)素養(yǎng)，能對課程資源進(jìn)行重構(gòu)及創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)整合的必要性

信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的有效整合是當(dāng)今教育領(lǐng)域的重要議題，其目的在于借助先進(jìn)的信息技術(shù)手段，不斷提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。此外，信息技術(shù)的應(yīng)用不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，還為小學(xué)科學(xué)教學(xué)帶來了無限可能。

一是信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)有效整合有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。傳統(tǒng)的科學(xué)教學(xué)方式往往以講授為主，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，難以真正地理解知識(shí)和掌握知識(shí)。而應(yīng)用信息技術(shù)之后，教師可以通過動(dòng)畫、虛擬實(shí)驗(yàn)等手段，將抽象的科學(xué)知識(shí)具象化、生動(dòng)化，從而吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。二是信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合可以提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。信息技術(shù)可以為學(xué)生提供豐富的科學(xué)探究資源和工具，如在線數(shù)據(jù)庫、模擬軟件等，使學(xué)生能夠進(jìn)行自主的科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)。這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，還能在實(shí)踐中深化學(xué)生對科學(xué)知識(shí)的理解。三是信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合還有助于學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。在信息時(shí)代，信息素養(yǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代人必備的基本素質(zhì)之一。信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的有效整合，可以使學(xué)生更好地獲取信息、處理信息、分析信息和利用信息，所以培養(yǎng)他們的信息素養(yǎng)至關(guān)重要。

二、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

（一）信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)的普及，多媒體課件、虛擬仿真軟件等已成為小學(xué)科學(xué)課堂上的“常客”了，為學(xué)生打開了全新的學(xué)習(xí)視角，使抽象理論變得更形象生動(dòng)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

多媒體演示將抽象概念轉(zhuǎn)化為豐富多彩的視聽體驗(yàn)之后，更有助于學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的專注及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)。據(jù)對某市2022年小學(xué)使用多媒體技術(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在采用投影播放視頻的科學(xué)課中，學(xué)生的注意力平均集中時(shí)長較傳統(tǒng)課堂延長了28%。但如果過度依賴這些技術(shù)手段，則容易陷入“視覺陷阱”，反而有可能會(huì)削弱學(xué)生理解抽象概念的能力。因此，有效使用信息技術(shù)的同時(shí)，也不能放松對學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)科理論的訓(xùn)練。

虛擬仿真在科學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著越來越大的作用。以往需要真實(shí)操作的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在可以通過軟件進(jìn)行模擬，這不僅提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，還避免了一些高危實(shí)驗(yàn)可能帶來的安全隱患。但虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界終究是存在差距的，教師在引導(dǎo)學(xué)生對比和思考的過程中，必須格外謹(jǐn)慎。比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使學(xué)生身臨其境地體驗(yàn)分子運(yùn)動(dòng)，但如果缺乏恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，極有可能加劇學(xué)生對宏觀和微觀世界的混淆。因此，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)當(dāng)作為實(shí)體教學(xué)的有益補(bǔ)充，而不是完全替代實(shí)體教學(xué)。

（二）信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)應(yīng)用中存在的問題

一方面，信息技術(shù)的應(yīng)用雖然有助于小學(xué)科學(xué)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升，但同時(shí)也存在一些問題。例如，由于小學(xué)生對信息技術(shù)的理解和運(yùn)用能力普遍較弱，容易在操作過程中產(chǎn)生困惑。還有一些小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)備陳舊、功能單一，無法滿足多樣化的教學(xué)需求。此外，部分教師對信息技術(shù)的認(rèn)知存在偏差，將其視為單純的輔助工具，未能真正將其融入課程設(shè)計(jì)中。

另一方面，科學(xué)課程中涉及的部分實(shí)驗(yàn)操作存在一定危險(xiǎn)性，如果單純依賴信息技術(shù)進(jìn)行模擬演示，難以使學(xué)生全面掌握實(shí)操技能。一項(xiàng)針對六年級(jí)學(xué)生的調(diào)查顯示，72%的受訪者表示更希望親自動(dòng)手操作而不是通過數(shù)字化模擬。在特定知識(shí)點(diǎn)的講解方面，教師對多媒體演示方式的過度依賴也會(huì)影響學(xué)生的理解效果。例如，某小學(xué)一年級(jí)學(xué)生在考試時(shí)對“加熱沸水”概念產(chǎn)生困惑，究其原因是課堂演示無法真實(shí)呈現(xiàn)沸騰過程。

知識(shí)與技術(shù)的脫節(jié)也是一個(gè)突出問題。當(dāng)下多數(shù)小學(xué)科學(xué)課件內(nèi)容過于單一，且缺乏前沿信息技術(shù)的支撐，如虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等，難以跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國僅有16%的小學(xué)配備了基礎(chǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。可以預(yù)見，在信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合過程中，會(huì)面臨師資、設(shè)備、資金等諸多現(xiàn)實(shí)阻礙。只有充分重視該問題并采取有效對策，才能讓學(xué)生最大限度地從豐富多彩的信息技術(shù)中獲益，形成良好的科學(xué)素養(yǎng)。

三、信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)有效整合的策略、模式及保障措施

（一）信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用策略

信息技術(shù)給教育領(lǐng)域帶來新的契機(jī)，尤其是在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中。自媒體時(shí)代，學(xué)生對新鮮事物有著天生的好奇心，借助計(jì)算機(jī)、投影儀、互聯(lián)網(wǎng)等工具，教師能夠?yàn)閷W(xué)生呈現(xiàn)生動(dòng)有趣的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生探索欲。然而光有硬件還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更重要的是教師如何設(shè)計(jì)出合理有效的活動(dòng)，將信息技術(shù)與課程內(nèi)容深度融合起來。

當(dāng)下信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，教育理念也不斷更新，傳統(tǒng)教學(xué)模式已無法適應(yīng)新形勢的發(fā)展需要。“填鴨式”教學(xué)早已過時(shí)，學(xué)生主體地位應(yīng)當(dāng)彰顯，課堂上學(xué)生應(yīng)扮演探索者角色。基于虛擬仿真科學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以隨時(shí)重復(fù)和查看細(xì)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，而且?guī)熒ㄟ^社交媒體可以無障礙溝通探討問題。

科學(xué)教育的核心在于培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、實(shí)踐的能力，這需要教師精心設(shè)計(jì)充滿探索性、挖掘性的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中自主完成各種操作，試錯(cuò)幾次后自然就理解了科學(xué)概念。教師還可以將一些現(xiàn)實(shí)問題搬到課堂，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦解決生活中的難題，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的巨大價(jià)值。既培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，又鍛煉了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

傳統(tǒng)課堂教師主導(dǎo)一切的模式在信息化時(shí)代顯然已不合時(shí)宜。將信息技術(shù)合理滲透至小學(xué)科學(xué)課堂，通過教師精心設(shè)計(jì)參與式任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，把科學(xué)概念內(nèi)化為自身能力，這才是教育的終極目標(biāo)。將虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，從課堂中汲取更多的科學(xué)知識(shí)和問題解決技能，從而為未來的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合模式

以往信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的整合模式較為單一，教師仍是以課堂演示、學(xué)生接受的方式引入各種軟件，未能真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。針對這一現(xiàn)狀，業(yè)界提出了“虛擬資源整合”與“真實(shí)實(shí)踐整合”兩種全新的整合模式。虛擬資源整合是指教師將網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬仿真等納入教學(xué)設(shè)計(jì)，輔助學(xué)生掌握學(xué)科核心概念；而真實(shí)實(shí)踐整合則旨在讓學(xué)生通過操作實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、實(shí)地考察等活動(dòng)，鞏固他們對科學(xué)規(guī)律的認(rèn)知。值得注意的是，這兩種模式均著眼于促進(jìn)信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的有機(jī)整合，營造生動(dòng)有趣的學(xué)習(xí)場景，引導(dǎo)學(xué)生的自主探究，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。

學(xué)生在虛擬環(huán)境中探究自然現(xiàn)象具有諸多優(yōu)勢。例如，3D可視化呈現(xiàn)有助于抽象概念的具體化；多模態(tài)交互界面有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維；等等。教師教學(xué)“水的三態(tài)變化”時(shí)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)可以清晰地展示分子運(yùn)動(dòng)軌跡與能量變化，學(xué)生也可以自己調(diào)節(jié)溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)，從而感知運(yùn)動(dòng)規(guī)律。教師教學(xué)“滑動(dòng)斜面運(yùn)動(dòng)”時(shí)，通過虛擬環(huán)境可以自由改變物體質(zhì)量、斜面傾角等，以更準(zhǔn)確地驗(yàn)證影響因素。總之，學(xué)生在這種虛擬場景下的自主探索不僅有利于建立動(dòng)態(tài)知識(shí)圖式，還有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

與虛擬環(huán)境相比，實(shí)踐操作更有利于學(xué)生將理論知識(shí)內(nèi)化為個(gè)人技能。教師教學(xué)“電路元件識(shí)圖”時(shí)，可以讓學(xué)生自行焊接電路板，觀察和感受電阻、電容器的屬性差異。教師教學(xué)“物理光學(xué)”時(shí)，可以讓學(xué)生在暗室中借助儀器觀測光的反射、折射等現(xiàn)象，直觀體會(huì)光路形成機(jī)理。類似這種動(dòng)手操作的活動(dòng)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，也有助于學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)概念提升動(dòng)手實(shí)踐能力，而且理論聯(lián)系實(shí)際正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要環(huán)節(jié)。

（三）信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)整合的保障

為確保信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)的順利整合，可以從課程設(shè)計(jì)、師資培養(yǎng)、資源建設(shè)、管理體制等多個(gè)層面采取切實(shí)有效的措施。在課程設(shè)計(jì)方面，應(yīng)嚴(yán)格遵循認(rèn)知規(guī)律和學(xué)科邏輯，科學(xué)融入信息技術(shù)元素，精心設(shè)計(jì)情景教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)，所選內(nèi)容務(wù)必契合學(xué)生實(shí)際認(rèn)知水平，避免出現(xiàn)學(xué)生不適應(yīng)的情況。

加大對教師信息技術(shù)的培訓(xùn)力度，使其能熟練應(yīng)用各類智能工具，同時(shí)培養(yǎng)他們將信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)進(jìn)行整合的能力，能設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)意且行之有效的教學(xué)方案。有關(guān)部門應(yīng)加大資金投入和團(tuán)隊(duì)組建力度，打造內(nèi)容豐富、形式多樣、覆蓋面廣的資源庫。完善的管理體制是推進(jìn)信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)整合的基礎(chǔ)保障，相關(guān)職能部門應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，建立定期評(píng)估反饋的長效機(jī)制，持續(xù)優(yōu)化整合措施。

將信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)進(jìn)行整合對提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力以及發(fā)展其終身學(xué)習(xí)意識(shí)具有重要意義。因此，教師要與時(shí)俱進(jìn)，積極擁抱信息時(shí)代的到來，但同時(shí)也要保持理性態(tài)度，處處把學(xué)生的全面發(fā)展放在首位。相信在教育工作者的不懈努力下，我國小學(xué)科學(xué)教育定能達(dá)到一個(gè)新的高度。

作者單位 "陜西省渭南市富平縣東區(qū)小學(xué)