如何利用信息技术优化科学课堂

2022-11-19李美荣

名师在线 2022年2期

文 /李美荣

引言

小学科学课堂常使用的信息技术手段主要有多媒体、电子白板、平板电脑及软件、微课、大数据、VR技术、云存储技术等。它们为科学课提供了大量的资源，使不可能变成可能，为学生科学探究活动的成功提供了强有力的支持，是智慧课堂中的重要角色。未来教育就是要充分利用现代信息技术手段，改进教学方式，满足学生个性化的学习需求。随着新媒体技术的发展，信息技术已经真正融入广大小学科学教师的日常教学中。由于科学课涉及多个领域课程，教师该如何借助信息技术手段来变革自己的教学方法，实现由“主导教”到“促进学”，进而更好地优化科学课堂，提升教学效率呢?

一、信息技术与小学科学课堂整合的意义

信息技术与小学科学教学的融合，是小学科学课堂教学改革创新的必然趋势。信息技术既可以丰富小学科学教学的内容和形式，又可以提高小学科学教学的趣味性，还有助于激发小学生的学习兴趣，促使小学生自主学习。另外，信息技术还可以推动学生学习方式及师生关系的转变。

（一）利用信息技术手段创设合理的教学情境

信息技术能够为小学科学教学情境创设提供有力支持，也可以提升学生的课堂参与度，为学生打造和谐、积极的科学学习氛围。这样的氛围可以激发学生自主学习的欲望。教师通过情境创设，还可以提高课堂教学效率。

比如，在教学“食物的营养成分”一课时，教师可以先提出这样的问题：你的手真的干净吗？问题提出后，学生会下意识地观察自己的手。然后，教师可以利用多媒体课件展示一组细菌的图片，让学生更好地观察和了解细菌的相关知识，帮助学生初步了解本节课的学习内容，为接下来的教学奠定基础。

（二）利用信息技术有效解决生活中的实际问题

在小学科学教学中，通过各种信息技术，教师可以更加直观、生动地展示教学内容。借助多媒体的优势，教师可以解决很多教学中的难题，并帮助学生充分认识事物发展的基本规律，促进学生理论联系实际能力的发展。小学科学课程与自然现象联系紧密，但这些现象在一定程度上会受到时间及空间的具体限制，因此，学生难以在实际生活及学习的过程中对其进行敏锐的感知。这时，教师就需要通过信息技术手段打破空间和时间的限制，让学生更好地接触和了解自然现象。

二、小学科学教学与信息技术的融合策略

（一）利用电子白板，变被动为主动

电子白板是当前教学中使用频率比较高的一种教学辅助工具，具有交互性、集成性、生成性等特点。在教学中，教师可以将其引入课堂，与其他辅助工具结合，实时点评作业，生成即时评价。这样既能丰富课堂教学内容，改变师生的交互方式，又能更好地激励学生主动学习。电子白板的优点体现在以下几个方面。

（1）电子白板集“黑板”和“多媒体设备”为一体，具有书写和展示功能。教师不用借助其他教具，就可以及时呈现师生的课堂互动。

（2）教师可以直接在白板上完成书写、批注、绘画、拖拽、平移、旋转等操作，可以节约以往在黑板和多媒体之间相互切换的时间，更好地构建高效课堂。放大镜这个功能深受科学教师的喜欢。借助放大镜功能，学生可以更细致地观察物体的细微部分。另外，在小组探究活动时，教师可以插入计时器，更好地管理课堂，同时培养学生主动学习的习惯。

（3）教师在课堂上适时使用投票器或小组评价表，可以生成各种即时评价，将课堂生成即时呈现。教师可以根据即时的生成来灵活调整教学策略，使教学更有针对性，实现个性化教学。以“食物的营养”一课为例，食物有七大营养成分，学生对具体食物营养成分的记忆有一定的困难。基于此，在教学时，教师可以充分利用电子白板中的课堂活动功能，针对这部分知识设计各种不同的教学游戏，让学生进行个人和小组比赛。通过这种方式，教师可以将教学重难点进行分解，让学生在“玩中学，学中玩”，使学习由被动变主动。

（4）微课录屏很好地解决了各种视频格式转换的问题。教师可以将好的教学视频直接录制成mp4格式。另外，科学课堂的探究实验较多，教师可以提前将实验演示的步骤录制成微课。这样，教师在课堂上开展实验就可以更加有序。这些方法都可以更好地提高教师的教学效率。

（二）利用数字传感器，建构科学概念

小学科学物理领域中有很多以探究实验为主的课，需要学生采集数据，并对数据进行分析处理，从而得出结论，内化科学概念。因此，数据的采集和分析就显得非常重要。教师如若能借助各类传感器快速分析，将结果以数字化、图像化的形式呈现，那么就可以打破传统实验教学的局限性(数据难获取、获取数据误差大、探究花费时间长等问题)，使科学探究达到事半功倍的效果[1]。

例如，在教学“吸热和散热”时，由于实验效果差，教师只是给学生观看视频，让学生被动记忆科学知识，教学效果不尽如人意。而教师借用传感器测量，不仅能快速获取精准数据，还可以做更多不同颜色材料之间的对比实验。实验效果明显，学生自然可以主动建构概念。而在“不同的声音”一课的拨弹橡皮筋实验中，学生几乎不能准确判断，很难得出结论。这导致学生在考试中不会做“敲击不同水位水杯判断声音高低”这类的题目。也就是说，学生并未真正掌握声音与振动关系的核心概念，无法迁移应用。而教师借助“振动频率传感器”采集数据和图像，能直观地帮助学生识别物体发声的振动频率，使学生通过图片上的曲线变化得出结论，从而内化概念。

（三）利用网络资源，丰富课程资源

互联网已经深入日常生活的各个方面，科学教师需充分挖掘能促进小学生科学学习的网络资源，并将其与课本的教学资源进行整合，建设一个具有特色的科学共享资源库。教师通过资源库引入多元化的教学内容，可以提升课堂教学的生动性，充分调动学生学习的内驱力，提高其自主学习能力。

例如，苏教版科学四年级（下册）“养蚕”这一单元要求学生从蚕卵开始亲历蚕一生的变化过程。学生完成这一实践活动是有一定难度的。由于课堂教学时间有限，笔者尝试借助互联网搭建的资源平台，引导学生利用互联网收集资料，获得对蚕的初步认识，为课堂教学进行铺垫。接着，笔者向学生下发养蚕领养证，在征得家长同意后，让学生将蚕带回家。家长可以陪同孩子进行自主观察，并制成视频上传到网络平台。这一过程可以为学生创造展示的机会，激发学生的学习主动性。而教师则可以根据教学进度推送相关的资料，鼓励学生自主学习，使学生真正掌握养蚕技能。养蚕单元结束后，笔者还鼓励学生将此次养蚕活动写成实践报告，让学生有思、有想、有收获。

（四）利用3D技术，实现立体化教学

3D技术作为一种新兴技术，涵盖范围广，可以构建可视、可触、可交互的学习环境。小学科学教学内容的四大领域中，特别是地球与宇宙领域和生命科学领域有一些教学内容，教师无法创设真实的情境，也很难提供实验材料让学生探究。基于此，教师可以充分利用3D技术促进学生的探究学习。

根据文献资料可知，全息技术的情境式教学不但可以帮助学生通过参与式学习建构概念，而且能促使他们深入学习生活技能，为解决实际问题提供支撑。教师运用全息技术可以将长期的观察探究活动模型化。这不仅能很好地解决传统教学中因资源限制而无法完成观察任务的问题，还能有效支撑科学观念的建构。例如，“植物一生”这一单元要求学生从播种开始，观察西红柿或黄瓜的生长过程并记录下来。由于我校处于城区，大部分学生很难完成这个长期的观察任务，这不利于学生构建科学概念。教师如果能够借助全息技术，将长期的种植观察活动以虚拟种植活动的形式呈现出来，让学生在课堂上体验活动的全过程，建立与生活中实际种植活动的联系，那么就有利于学生建构科学概念。此外，全息技术还能为教师提供可供评价的数据和资料，对教学效果进行监测，呈现相对完整的教学过程。

（五）利用VR技术，丰富课堂教学形式

VR技术又被称为虚拟现实技术。要想将其引入小学科学教学中，首先学校要具备专门的设备，这样才能够为小学科学与VR技术的融合提供前提条件。此外，学校还应为学生提供非现实虚拟场景，强化学生的科学学习体验。这样一来，原本枯燥的教学内容就会变得更加生动、有趣，学生的学习积极性也会被调动起来。部分教师认为VR技术与小学科学技术相结合，就是课前先通过编程确定好框架，让学生在课堂上如同看3D电影一样，直观地学习科学知识。但实际上，这种想法是片面的。这样虽然可以增加学习乐趣，但是容易将课堂与外界隔绝开来。

1.桌面式VR教学

小学科学教师可以利用桌面VR技术及VR设备直观展示教学内容，如Z Space。学生戴上跟踪眼镜，手持激光笔，就可以进行动物解剖、机械拆装等现实演示。这种方式非常逼真，能够强化学生的学习体验。在VR技术的支持下，不管是先进的火箭飞船，还是抽象的机器模型，都能够通过虚拟现实技术呈现出来。学生看到的影像跟实物一样，不仅可以看到其中的结构，还能够亲手触摸各种精细的部件。这种直观、生动的教学方式，可以帮助学生更直观地理解复杂的原理。

2.沉浸式VR教学

沉浸式教学更加注重学生的学习观感和体验。利用VR技术开展沉浸式教学，就是让学生佩戴VR头盔，用手控制手柄，在虚拟环境中学习科学知识，进行相关实验和实践操作。置身于这种真实的情境中，学生的体验更加深刻。通过亲自操作，学生对知识的记忆和理解也更快速、更容易。

3.体感式VR教学

体感式VR教学指的是在课堂上利用VR设备和多种可穿戴的体感设备，如座椅式、舷舱式等体感式VR设备，可应用于地质地貌、宇宙星际等内容的教学。作为一种全新的技术手段，它可以把地球构造、宇宙星际等遥不可及的各种情景模拟出来，展现在学生面前。

（六）利用App，给课堂增添色彩

信息技术支持下，各种各样的教学类App被应用于小学科学教学中。教师利用这些App，可以提升教学的趣味性、生动性，为传统科学教学注入更多活力和色彩。这些教学类App可以使小学生学习科学知识的兴趣更加浓厚，教师的教学效果更加显著。

例如，在“植物单元”的教学中，为了更好地帮助学生认识各种植物，让学生对植物的生长习性、特点进行了解，教师就可以引入App。教师可以用手机登录App，并对植物进行拍照，这样就可以识别出植物的种类，看到植物的详细介绍。这种方式也能够使学生更加便捷快速地了解植物，提升学生学习的趣味性，使小学生在科学学习中获得更多乐趣。

又如，在“寻访小动物”一课中，当教师带学生出去寻访时，学生会用他们的方式记录寻访到的小动物。由于学生还不太认识某些小动物，所以他们画得很抽象。这时，教师就可以把几种比较难辨认的小动物用手机拍下来，在学生互相介绍时再把这几种动物的照片通过手机投影出来，以便他们更清楚、直观地认识这些动物。这样的方式大大提高了学生科学学习的效率和质量，也推进了小学科学教学的信息化、现代化。