智慧课堂下开展小学科学地球宇宙领域实验教学

刘利侠

小学科学学科是一门综合性学科，是小学生了解科学、认识世界的重要学科，也是素质教育的重要环节。在小学科学学科的教学培养中，不仅要让学生掌握一定的科学知识，还要培养学生良好的科学探究意识和科学探究能力，帮助学生树立正确的科学观和探究观。小学科学地球宇宙领域教学中，由于小学生的认知能力和理解能力相对有限，地球宇宙领域的科学知识又相对抽象不易理解。因此，在小学科学地球宇宙领域的教学中开展实验教学，将抽象的知识形象化，对于提升小学科学地球宇宙领域实验教学效果有十分重要的作用。但是由于地球宇宙领域中包含大量抽象、复杂、难以模拟的时空问题，传统的实验教学中存在很多问题。随着科技的发展，智慧课堂的融入，就通过科技的力量给小学科学地球宇宙领域的实验教学提供了更多教学支持，也给小学科学地球宇宙领域的实验教学提供了更优化的教学策略。

一、智慧课堂在小学科学地球宇宙领域实验教学中应用的积极意义

（一）有效提升学生的学习兴趣

在传统的小学科学实验教学中，由于小学生的动手能力和自我保护意识相对薄弱，在实际的实验教学中，实验的主体往往以教师为主。采取教师展示讲述和展示实验、学生观察的实验教学模式。这样的教学模式，局限性较强，在实验的过程中，学生无法真正参与到实验中去，特别是针对地球宇宙领域的实验教学，由于地球宇宙领域的知识和现象存在较多的抽象概念，具有较强的时空复杂性，教师很难将地球宇宙领域的实验场景、真实形象地带到教室中去。单纯的灌输式的实验教学模式，不仅降低了学生的实验兴趣和科学探究兴趣，学生的科学探究和动手实验能力也无法得到有效培养。智慧课堂以及信息技术在小学科学实验教学中的有效应用，就给小学科学实验教学提供了新的、更加有效的实验方式。教师通过智慧课堂，利用现代化的信息科技，可以通过互联网和多媒体技术，以音频、动画、网络互动等多种方式。在互联网上为学生创设虚拟的地球宇宙领域场景，并将虚拟场景融入实际的实验教学中。让学生在虚拟场景中进行地球宇宙领域的现象观察和实验，可以有效地将实验的主体还给学生，激发学生的学习兴趣，让学生参与到实验教学中去。不仅可以帮助小学生培养良好的实验探究观念和意识，还能通过对小学生的感官刺激，激发他们的实验兴趣，提升小学生的实验参与兴趣和积极性。在提升实验教学教学质量的同时，培养学生的实验思维以及实验动手能力。

（二）有助于规范实验操作过程，建立安全意识

在小学科学的实验教学中，小学科学涉及到的实验相对都是比较基础和简单的。但是由于小学生年龄较小，操纵规范意识和安全意识都相对有限，而且对于未知的事物好奇心重，导致在小学科学实验的实际教学中，出现学生操作困难，甚至出现实验危险的情况。在小学科学地球宇宙领域的实验教学中，如科教版小学五年级上册第二单元《地球表面的变化》中的火山喷发实验中，单纯的讲述式的实验无法达到有效的教学效果。模拟实验会涉及到一定的化学试剂使用，在实际的实验中，稍有不慎，不仅会影响实验结果，还会给学生造成一定的危险，这样的实验形式显然不适合小学生的年龄和认知特点。不仅不利于小学生的实验兴趣培养，难以达到实验效果，还增加了实验的危险性。在这一单元的实验教学中，教师就可以充分利用智慧课堂的科技优势，通过互联网信息及技术为小学生创设模拟实验。在模拟实验考试之前，先通过视频的形式为学生进行实验操作规范宣讲。在模拟实验的过程中，学生每开始一项步骤，都加以相应的安全警示和安全知识宣导，学生一旦操作失误，会出现模拟的实验事故展示。通过这样的模拟实验，既保证了学生的安全，让学生真正参与到实验中去，达到了实际动手操作的实验效果，又培养了学生的实验安全意识和规范操作意识。

（三）有效降低实验难度，缩短试实验周期

小学科学的学科特点以及地球宇宙领域的课程内容和特点，共同决定了在小学科学地球宇宙领域的实验教学中，会涉及很多抽象的知识和内容。对于年龄尚小、思维和逻辑能力发展有限的小学生来说，理解和认知难度都存在一定的困难。在地球宇宙领域的实验教学中，涉及到一些地球宇宙领域的自然和运动现象。教师在实验教学的过程中，无法完全将真实的场景搬进课堂，只能通过同类型的物质进行模仿实验，让学生通过模仿实验去想象和理解真实的场景。这就给小学生的学习和理解增加了一定的难度，不仅不能达到有效的实验教学效果，还磨灭了学生的实验兴趣和积极性。智慧课堂的应用，就可以通过图片、视频以及各种多媒体信息技术形式，将复杂抽象的地球宇宙领域想象具象化、简单化地展示在小学生面前。通过有趣的动画形式吸引小学生的注意力，通过简单、直观的展示，简化实验操作的过程。既降低了实验的难度，增加了实验的直观性，又增强了学生的直观感受，降低了学生的实验理解难度，增强了实验的可操作性。同时，在地球宇宙领域的实验中，如科教版小学科学五年级上册第二单元《地球表面的变化》中《风的作用》中，有风卷起沙子对岩石造成影响的实验。这样的实验都需要有一定的周期性，才能看到实验结果，不仅影响课程进度，也不利于学生的实验整体观察效果。通过智慧课堂的信息技术，就可以通过图片或视频的形式为小学生展示实验过程及前后对比等，让学生能够直观地观察到实验的各个流程，避免因实验操作中物质变化及反应时间过长而干扰教学进度，从而缩短实验周期，提高课堂效率。

二、智慧课堂在小学科学地球宇宙领域实验教学中应用的开展路径

（一）创设科学的实验情境，提升学生的学习兴趣

在素質教育的大背景下，小学阶段实验教学的最终目的是让学生通过自身的探究和发展，掌握和理解一定的科学知识和规律，同时培养学生的科学探究能力、观察能力以及思维和实验操作能力。在小学科学学科的实验教学中，尤其是在地球宇宙领域的实验教学中，教师无法将地球宇宙领域的一些现象真实地带到实验中去，只能通过模拟实验辅助学生进行理解和掌握。同时由于地球宇宙领域现象的抽象化和复杂化，模拟实验往往难度较大，通常通过教师实验演示的形式进行教学，学生很难真正参与到实际实验中去，导致学生对科学实验失去兴趣。针对这一问题，教师就可通过互联网信息技术的优势，针对小学生的年龄和能力特点，在网络上为学生创建科学的模拟实验情境，将信息技术实验教学中的模拟和知识展示优势发挥出来。让学生通过互联网参与到实验中去，给学生留足充分的试验操作和思考空间。借助信息技术智慧课堂的优势，把实验教学的主体还给学生，让学生在实际的网络实验操作中，通过观察、思考和讨论总结现象、得出结果。既增强了学生实验课堂的参与度，提高了学生的实验兴趣，又发展了学生的各项能力，提升了实验课堂的教学效果。

例如：在科教版小学科学五年级上册第二单元《地球表面的变化》第四课《火山喷发的成因及作用》的实验教学中，火山喷发是一种自然现象，同时也会造成一定的自然危害，将火山喷发搬进教室，或者利用化学试剂模拟火山喷发实验，对于小学生来说都是不现实的。这时，教师就可以利用互联网信息技术，在网络平台上为学生创设模拟实验情境，学生可以通过自己的平板电脑进行试验操作。如：先通过多媒体播放火山喷发的视频，让学生看到火山喷发的威力，吸引学生的探究兴趣；再让学生了解火山喷发的原因，在互联网上为学生提供一些火山爆发的条件，如岩浆、模拟地壳、模拟板块等；再给学生一些可控因素，如温度变化、压力变化等。让学生自己去进行实验，自己掌握温度和压力，看温度和压力在变化的过程中，岩浆有什么变化。通过这样的互联网模拟实验，既可以让学生更直观地参与到实验中去，又能提升学生的实验兴趣。

（二）通过信息技术，拓展地球宇宙领域实验教学的教学资源

凡涉及科学实验，都具有一定的开放性和自主性，而小学科学地球宇宙领域的实验教学中也是一样。在地球宇宙领域的教学内容中，包含了大量的地球宇宙相关知识和内容，而单一的教材教学往往无法达到全面的教学效果。因此，通过实验教学，让小学生更好地了解地球及自己生活的家园，培养学生的天文情怀。发展学科探究意识，培养学生的自然科学以及保护地球、热爱环境的意识。同时通过实验教学，培养学生的思维和逻辑能力。在实验教学中，模拟实验的形式也可以是多样化的。教师要引导学生充分地依托智慧课堂信息技术的资源优势，借助互联网的资源共享性。通过互联网，在网络上对自己感兴趣的知识进行检索和查找，拓展自己的教材知识，丰富自己的实验形式，在实现教学中实现自主探究意识和能力的提升。

例如：在科教版小学科学五年级上册第二单元《地球表面的变化》第五课《风的作用》的实验教学中，教师就可以把实验课堂的主体地位彻底还给学生，在课堂上只对风的形成原因进行讲解。让学生通过互联网自主查找风造成的各种自然现象，以及成因，如龙卷风等。在实验的过程中，关于风的模拟实验有很多，有一些也相对简单。教师可以引导学生自主地在互联网上探究一些风的实验，如模拟龙卷风等。让学生在网络上查找实验流程，完成实验。充分发挥学生的主观能动性，既拓展了学生的学习资源，又提升了学生的科学逻辑和思维能力。

（三）通过互联网，建立地球宇宙领域科学实验微资源库

在传统的小学科学实验教学中，教学的主要场所还是课堂和教室，这就要求小学生在学习中必须全身心地投入到每一节课中，才能达到良好的学习效果。在地球宇宙领域科学实验教学中，实验的步骤和过程相对复杂、抽象，需要一定的实时逻辑跟随才能达到有效的观察和掌握。因此，在传统的实验教学中，课堂实验后效果不佳。借助智慧课堂，教师可通过信息技术为学生建立起地球宇宙领域科学实验微资源库，将相关的实验和过程以及知识解读录制成视频微课。学生可在互联网上重复观看和理解。同时，还可借助互联网师生进行实时交流、讨论。既可有效地拓展学生的实验学习方式，摆脱传统实验教学的时间和空间的局限性，又能培养学生的自主学习能力和观察、逻辑能力，提升实验教学的教学效果，更好地培养学生的天文及地理兴趣。

例如：在科教版小学科学五年级上册第二单元《地球表面的变化》第七课《總结我们的认识》的实验教学中，教师可以将本单元前面几课中涉及到的知识和实验统一录制成微课放在互联网资源库内。如：风的作用实验、水的作用实验，以及火山喷发、地震爆发的模拟实验。将这些实验放在资料库的最前面，通过引导学生观察实验，完成地球表面和结构的变化以及原因的课件学习。通过这样串联性的资源库，学生不仅可以更好地理解实验现象，还能更好地将所学知识进行链接和理解，对地球宇宙领域的自然现象和与运动关系有更深刻、更全面的认识。

本文系2021年度安徽省教育信息技术研究课题《智慧课堂环境下小学科学“地球与宇宙领域”教学资源的开发与应用》（立项号：AH2021053）研究成果。