应用全息技术开展科学教学的优势

朱雅琴 白毅全

在小学科学教学中，全息技术主要是通过虚拟仿真技术模拟各种探究环境，帮助学生理解跨时空、超宏观或超微观的具象事物。全息技术能让学科课程从书本向应用技术环境转变，从平面向立体，从文本向视窗，从接受向探究式的观察、体验、猜测、推理、验证、应用活动转移，最终实现学生想象和认识活动的变化，真正支持他们主动建构知识，从而促进他们思维品质的发展。

注重直观性学习，调动学生积极性

小学低年级学生的形象思维较好，抽象思维较差，他们对生动形象、具体的事物容易感兴趣，并能够记住，而对枯燥、单一、乏味、抽象的科学知识缺乏兴趣。因此，在科学教学中，教师要重视直观性学习，让学生通过耳听、手做、口说、脑想等多种感官的活动，逐步积累丰富的感性认识，产生对新事物的兴趣，使其成为学习新知识和促进思维发展的重要手段。利用全息技术能挖掘直观素材，调动学生学习科学的内在动力，让“要我学”变为“我要学”。

如《动物特征》一课，目的是让学生知道动物的共同特征是——能运动、主动吃食物。在传统课堂上，如果是看图片，不仅内容少，不直观，而且枯燥无味;如果观看视频，则耗时较长，且干扰因素太多。利用全息技术，精选动物，制作动画，配上文字，可以让学生边看动画，边读文字，并利用“文字贴”进行记录，使得学生的学习进程非常快，且效果非常好。

这堂课利用了小兔、鹰、鸽子、马、熊5种动物的动画素材，在每组的全息显示屏上任意呈现3种小动物图片，每个学生学习一两种动物，他们点击一种动物图片后，全息屏上呈现出该种动物的动画——吃食物、运动，这样避免其他因素的干扰，让学生有针对性地获取感性认识。然后通过小组交流和全班分享环节，教师在黑板上用表格展示出5种动物是如何运动的、吃什么食物。再基于学生丰富的感性认识基础，教师提出问题：小兔跳跃、鹰飞翔、鸽子飞翔、马奔跑、熊在走，用一个词语概括出来它们都能怎样？这样，学生概括出“动物都能运动”就水到渠成了。同理，“动物都能吃食物”也是遵循这样的思维过程。在教师的引导下，学生很容易概括出“动物的共同特征是——能运动、都能吃食物”。这时教师追问：具备什么特征的物体才是动物呢？植物具备这些特征吗？使学生的思维由形象思维向抽象思维转化。

帮助教师解决教学的重难点

小学科学课堂教学最基本的要求之一是紧紧围绕教材的重难点展开教学。在教学过程中，教师要抓住教学的重难点，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，引导学生积极参与和主动探究。

如《变化的月亮》一课的教学重点是认识月亮的形状是变化的，变化是有规律的，培养学生长期观察的习惯。如果按照常规的教学方法就是让学生先实地观察月亮的形状，然后根据观察的结果，总结出月亮的形状是变化的，变化是有规律的。但是由于学生的观察受到时间和天气因素的影响，观察的方法也不清晰，这样的观察就直接影响教学效果。

运用全息技术进行教学，能方便地突出重点、突破难点。比如，探究2018年1月的月相变化规律。首先小组内分工，每个学生用十分钟观察7—8个月亮的形状：在触控屏上选择一个日期，如选择“3”，全息屏上就会出现3号这一天24小时运动着的太阳或者月亮;当看到月亮时，点击触控屏右边的暂停键，月亮就停在全息屏上;这时学生观察月亮的形状，将其画在记录单中对应3号的表格里;画好后，点击触控屏上的播放键继续观察。直到屏幕上出现“2018年1月3日月亮形状观察完毕，请选择接下来要观察的日期”这一信息，则结束一天的观察。最后，把小组四个人画的月亮形状按时间顺序摆成一排，呈现一个月的月亮形状，从而发现月相变化的规律。再延伸到课外观察，这样既能培养学生的长期观察习惯，也能提高学生的推理能力（观察不到的月亮形状，运用所学知识进行推测），同时促进了他们的深度学习。

提供高度抽象的单一实验环境

在科学探究过程中，有些问题由于受多种因素的影响，单凭传统实验来探究，无法得到预期的结果。如《小幼苗要长大》一课，要证明植物的生存和生长需要水和阳光这两个条件，怎样保证实验前的植物生长情况是相同的（尤其是根和叶子）？另外此实验需要长期观察，不确定因素太多，最终的实验效果也未必尽如人意。对低年级的学生来说，长时间观察植物，植物变化不大，他们就会失去兴趣，收集的证据就会不正确或不完整。那么，基于学生的证据总结概念就会牵强，失去了探究的意义。

全息技术能为课堂提供虚擬环境下植物生长的实验，可以避免传统实验的上述弊端。全息技术通过人为控制研究对象，为学生提供高度抽象的单一实验环境（研究水——多水、少水、无水，研究阳光——多阳光、遮光、无光照），1分钟观察吊兰30天的生长情况，亲眼见证“事实”，在学生获得充分证据的基础上，再归纳概括“植物的生存和生长需要水和阳光”就水到渠成了。

辅助教师对学生进行评价

教学中，教师要不断地通过评价了解学生的学习情况，及时调整教学的过程，这样才能切实帮助他们建构知识。全息技术在这方面是分两步走的：

一是教师层面。结合中控系统，随时监控每个学生的学习进程，针对学生的学习情况，及时指导、评价，实现对不同层次学生的关注。如在《变化的月亮》一课中，教师端平台显示观察17和18号月亮的学生遇到了困难：重复操作也看不到月亮，且无法记录，这时教师可利用平台提示学生，看不到月亮就用黑色的圆片来记录。同理，教师可提示观察较慢的学生，要提高观察速度;指导先完成任务的学生去观察相邻日期的月亮形状，扩展自己的认知范围。

二是技术层面。在探究的过程中，全息系统会对学生的活动进行评价，让学生随时获得成功的体验。如《生活中的材料》迁移环节“给生活中的垃圾分类”就应用了全息系统自带的评价手段：在触控屏上有金属、纸、玻璃和塑料4个分类选项，如果全息屏上出现“矿泉水瓶”时，学生可将其拖到认为合适的选项里，如果选择正确，全息屏上会飞出一个由小变大的黄色“星星”作为奖励。最后全息屏上会展示出12种物品的正确分法，同时还展示学生获得了几颗星。这样，不仅可以激励学生，而且让他们马上知道自己的错误在哪里。

全息交互协作学习终端的评价方式是多种多样的。比如《小幼苗要长大》一课，学生在虚拟环境下模拟种植吊兰，在经历“提出问题、作出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达与交流”7个环节后，进入“反思评价”环节，全息屏就会显示本组4个学生学习过程的完整数据（见下表）：

某小组模拟种植吊兰数据

[学生头像 选择条件 显示吊兰的结果（图片） 所用时间（分钟） 水量 光照 大象 多水 遮光 生长茂盛 15 考拉 少水 遮光 生长矮小 13 小猫 无水 多光 枯萎 12 斑马 多水 多光 叶子发黄 14 ]

这时，通过教师端平台在大屏幕上展示所有小组的数据，学生一眼就能看出谁的吊兰生长得最好，很快认识到吊兰的生存、生长需要水和阳光，而且对水和阳光的需求是：多水、少光。交互协作模式既培养了学生的比较鉴别思维能力，又完成了对他们学习过程的评价。

北京市延庆区八达岭中心小学（102102）

北京市延庆区教育科研中心（102100）？？