运用现代信息技术突破科学教学难点

张文杰

【摘 要】传统形式下的小学科学课堂教学，因时间、精力、器材、组织形式等诸多因素，存在着“学情把握经验化、猜想假设走过场、实验观察不可逆、错误无法追溯”等教学难点。这些难点使得课堂教学的效果、探究的科学性大打折扣，严重制约着学生科学精神、创造性思维的有效发展，制约着小学科学教学改革的深入。随着教育信息化的发展，平板等智能终端在学校的普及，教师信息技术应用水平的提升，教学模式发生了质的改变，小学科学课堂教学中的众多难点也得到了有效解决。

【关键词】信息技术；科学教学；难点突破

传统形式下的小学科学课堂教学，因时间、精力、器材、组织形式等诸多因素，存在着“学情把握经验化、猜想假设走过场、实验观察不可逆、错误无法追溯”等许多无法解决与突破的教学难点。随着教育信息化的发展，平板等智能终端在学校的普及，教师信息技术应用水平的提升，教育教学模式发生了质的改变。以往的教学难点和问题，在现代信息技术的支持下，得到了有效的改善与解决。

突破难点一：学情把握经验化

学情是教学的起点，教师对学情的分析与把握决定着教学的效率与成果。在实际教学中，科学教师往往由于授课班级多，学生人数多，很难准确地分析和把握每个班级、每个学生的学情。这势必造成教师在备课时，凭着以往的教学经验去猜测学情，带着很强的主观性与盲目性。教学的针对性与适切性无法保证。

教师对学情的把握能否从模糊的经验转化成可视的、可分析的数据呢？带着这样的思考，有些教师提出了用自学单、前测单等方法来改进。但随之而来的统计与分析，占用了教师大量的时间与精力，很难深入和坚持下去，逐渐流于形式，问题依然没有得到解决。随着教育技术的发展，教师发现利用教育软件既能完成前测，把握学情，又能简化统计与分析，可以解放教师，有效运用于课堂教学。

在教学教科版五年级下册《沉和浮》单元第一课《物体在水中是沉还是浮》时，笔者设计了以下两个“前测题”。

A.沉 B.浮

2.进行沉浮实验时，你认为正确的操作方法是（ ）

A.将物体轻轻地放在水的表面

B.将物体全部浸入水中，再放手

每个学生利用手中的个人平板终端，完成前测，软件后台自动进行数据的统计，将每一个学生的选择与判断数据，转化为可视化的柱状图（如图1）。

如图1显示，全班共有40名学生参与了前测。第1题选擇A项的有31名，认为是B项的有9名。这说明大部分学生对于悬浮物在水中的沉浮状态的判断是不确定的，是混乱的。第2题选择A有23名，选择B有17名。这表明大部分学生对于物体在水中沉浮的操作方法是不确定的，对于选择B的原因也是不清楚的。

有了可视化的学情数据统计及分析图，教师就能很好地把握教学的起点，运用数据及分析图，指向学生认知难点。让学生阐述选择的理由，在观点碰撞的研讨中推动教学的实施。

突破难点二：猜想假设走过场

小学科学教学是“思维在前，行动在后”的探究性实践活动，倡导学生要像“科学家”那样开展探究。因此在开展实验探究前，要求学生根据已有的经验和知识对问题的成因提出猜想，对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。这也是科学教学中发展学生想象力与理性思维的重要途径。

以往，教师普遍采取让学生先以口头或书面的方式自主完成猜想与假设，再请几个学生进行汇报的方法。有些学生怕说错而受到指责和嘲笑，不愿或不敢将猜想与假设进行表达；有些学生则缺乏主见，容易受其他学生汇报的影响，盲目跟从，随意更改；还有些学生的猜想与假设无据可依，随意乱猜。这样的猜想与假设无益于学生的理性思维和探究精神的培养，成了走过场。然而教育软件的投票功能，有效地破解了这一难题。

在教学《物体在水中是沉还是浮》一课时，教师要求学生对“观察更多物体在水中的沉浮”进行猜想与假设，利用平板电脑中的教育软件设计了投票功能，加以解决。教学流程如下：教师利用平板电脑中的教育软件，向学生发送预测表格。学生对小石块、泡沫塑料块、回形针、蜡烛、带盖的空瓶、苹果、橡皮等物体在水中的沉浮状况进行预测，拖动代表沉浮的箭头——“↓”与“↑”完成投票。教师随即调取并展示软件后台自动统计生成的预测数据、柱状统计图及各选项的投票学生名单。教师指导学生观察每种物体的预测数据和统计图，对预测争议比较大的如蜡烛、苹果等物品进行研讨交流。在交流过程中，教师依据学生的投票名单，随机抽取不同观点的学生开展辩论，阐述预测的依据。

学生借助平板电脑，每个人都获得了独立表达观点的机会。投票系统即时生成数据的功能，解决了学生易受影响、盲目跟从的问题。教师根据自动生成的投票名单抽取参加辩论的学生，促使学生必须在投票前思考预测的依据，解决了随意乱猜、无据可依的问题。在现代信息技术的支持下，猜测与假设的意义和作用得以发挥，为后续的学习奠定了思维的基础。

突破难点三：实验观察不可逆

马克思、恩格斯在《神圣家族》中曾说：“科学是实验的科学。”实验是学生开展科学探究的重要手段，也是检验真理的唯一标准。实验必须建立在周密、精确、系统的观察的基础上。只有观察细致、充分，学生才能获得鲜明、生动、具体的感性认识，积累丰富的感性经验，进而通过抽象概括达到理性认识。因此，科学教学就是教师引导学生进行有结构、有目的观察的教学。概念或结论正确与否是以观察为标准的。

由于受教学时间、实验材料与器材条件的限制，受学习精力的限制，学生往往无法在课内外进行多次观察实验；有些实验现象变化剧烈，转瞬即逝，而小学生又存在观察力发展有限、注意力不集中等特征，无法对实验现象进行细致的观察。

例如，在教科版六年级下册《物质的变化》单元第2课《物质发生了什么变化》一课的教学中，“白糖加热”的实验要经历“白糖液化、发黄→产生气泡、生成烟雾→燃烧、形成焦炭”等环节，实验过程由慢变快，有些环节变化瞬间完成，学生无法进行充分细致的观察。此外，当学生专注于实验环节的观察，往往无法兼顾对蜡烛与火柴变化的观察。这势必会影响学生后续的交流研讨、分析推理，对物理变化与化学变化的概念建构产生影响。

如何解决以上问题呢？教师鼓励学生利用平板电脑的摄像功能，在每个小组进行实验前安排一人负责录像。实验结束后，回放录像。各小组基于视频可反复、细致、充分地观察白糖加热、火柴和蜡烛燃烧的变化现象，有的小组甚至还运用慢放、快进等功能。现代信息技术的运用促进学生对实验现象的观察更细致，理解更深刻，研讨更热烈，推理更准确。

突破难点四：错误无法追溯

小学科学的教学过程是学生通过实验与观察进行科学探究的过程。在这个过程中，难免出现实验失败、观察错误、数据不足以说明问题等情况。在现实中，教师面对这些问题，采取的普遍处理方式为“因为时间的关系，我们课后再做实验进行研究”，可真的会再次进行实验研究吗？恐怕更多的是不了了之！即使真的再次进行实验，更多的也是采取给学生材料，让学生自主完成的方式，学生依旧没有了解实验失败、观察错误的内在原因，再次实验也往往以失败告终，问题依然未解决。

例如《生活中的静电现象》一课要求学生通过摩擦气球，研究“带电气球相斥与相吸现象”。实驗时，有些小组实验现象很不明显，甚至出现实验失败。又如《摆的研究》这课，个别小组通过实验数据，得出“摆的快慢与摆长无关，与摆锤的轻重有关”的反向结论。诸如此类的例子还有很多。

究其原因，除了教师的教学任务和学生的学习任务繁重，缺乏时间和精力等客观原因外，主要的内在原因还在于无法对错误进行重现，无法对学生失败实验与错误观察的过程进行追溯，无法真实地分析出失败与错误的缘由。

其实，出现这些错误，理论上讲并不是坏事。如果教师能善加利用，错误就会转化成深入开展科学探究的契机。平板电脑的录像回放技术为破解错误无法追溯的难点提供了支持。在实验前，每个小组都安排一名学生利用平板电脑对课堂实验与观察的过程进行录制。进入全班交流研讨环节，学生一旦出现问题，发生错误，就可以调用出现错误的小组的视频，让学生观察实验过程，寻找出现失败与错误的环节，分析造成错误的原因：是操作失误，材料不好，还是观察有误……最终探究出影响实验结果的真正内因，摒弃了“可能、大概、应该”之类的猜想。同时，在回放视频、追溯错误的过程中，进一步引领学生规范实验与观察的过程，提高小学科学教学的规范性、科学性。

运用现代信息技术突破教学难点是小学科学课堂教学改革的新举措，是优化课堂教学效率的关键点，对学生学习科学知识，培养创新意识，提高观察能力和动手能力产生积极影响。教育信息化使小学科学教学更具个性化、数据化、可视化，它改变着教育生态，优化着课堂教学模式，为小学科学教学铺就发展之路！

（浙江省金华市环城小学教育集团第二小学321000）