基于5G智能技术培养学生科学素养的创新路径探究

摘"要：5G智能技术在小学科学教育中的应用，可以融合现代技术手段，让学生亲身体验科学实验、探索自然现象，增强学生对科学知识的理解和记忆。同时，借助5G技术的高速连接，实现师生之间、学生之间的即时互动和交流，促进学生的合作和分享，培养团队合作精神和沟通能力，满足个性化教学需求，提高学习效果。文章以5G智能技术在小学科学教育中的应用为例，探析了5G智能技术为培养学生科学核心素养提供的创新路径。

关键词：小学科学；5G智能技术；核心素养；创新教学；科学态度

中图分类号：G424"""文献标识码：A"""文章编号：1673-8918（2024）46-0017-04

作者简介：王小燕（1987～），女，汉族，福建南安人，福建省南安市第一小学，研究方向：小学科学。

在小学科学教育中，可以从以下四个维度：科学观念、科学思维、探究实践和态度责任，培养学生科学核心素养。5G智能技术提供了一种创新路径探索科学核心素养培养，以学生发展为主线，构建以学生为中心的课堂环境，通过自主式、合作式、探究式、互动式、项目化的教学方式，让学生在课堂中自主探索、合作讨论等。这样的生动课堂注重学生的全身心参与，即让学生通过手动、身动、脑动与心动，激发学习的积极性。教学活动从以教师为中心转变为以学生学习为中心，实现了学生自主学习和教师的协助教学，使课堂成为真正的学堂，实现深度学习。

一、5G智能技术对小学科学教学的助力

第一，提供丰富的学习资源。通过5G网络连接，学生可以获取丰富多样的科学学习资源，如科学实验视频、模拟实验软件、科学探究资料等。这些资源能够拓宽学生的知识视野，提高他们对科学的兴趣和好奇心，为他们提供更多学习的机会。第二，实现远程互动和合作。借助高速的5G网络，教师可以实现与学生、同事以及专家之间的远程互动和合作。他们可以通过视频会议或在线平台进行实时交流，共同探讨科学问题，分享实践经验，提供互相支持和反馈，为教师的课堂教学提供有益经验和资源。第三，促进深度学习。5G智能技术支持虚拟现实和增强现实技术的应用，使学生能够身临其境地进行科学实验和观察，沉浸在逼真的实验场景中，参与互动和探索。这样的沉浸式学习方式能够刺激学生的主动性和好奇心，促使他们对科学问题进行深入思考和探索。第四，实现个性化教学。5G技术提供了大数据分析和个性化推荐功能，根据学生的学习特点、能力水平和兴趣爱好，为他们量身定制个性化的学习内容和教学指导。通过在线平台，教师可以针对学生的学习需求和目标，推荐适合他们的科学资料、活动或课程内容，激发学生的学习积极性和主动性，提高学习效果。第五，加强实践环节。借助5G智能技术，学生可以进行更多的实践探究活动。利用虚拟实验室进行实验操作、科学观测和数据收集，培养学生的实践能力和科学思维。通过在线平台，学生还可以参与科学项目或竞赛，与其他同学分享并交流实践经验，扩展科学知识。

总之，5G智能技术为小学科学教学带来了很多便利和创新。它为学生提供了丰富的学习资源，为教师提供了更多的教学资源和支持，促进了深度学习和个性化教学的实现，加强了实践环节，助力学生全面发展科学核心素养。同时，教师需要在利用5G智能技术进行教学时，结合学生的实际情况，灵活设计和科学组织教学活动，以更好地实现教学效果。

二、目前小学科学课堂中应用5G智能技术存在的问题

尽管5G智能技术对小学科学教学提供了很大支持，对课堂教学的改变是创新性的，但还是有部分教师无法完全掌握5G智能技术，无法打造智慧课堂。具体如下：第一，教师对资源的利用不到位。尽管有了丰富的科学学习资源，但教师在课堂中对这些资源的应用不够充分和灵活，没有充分了解和挖掘相关资源的潜力，无法最大限度地利用这些资源来激发学生的学习兴趣、提高学习效果。第二，对技术的应用不到位。部分教师对5G技术的应用不够熟悉，缺乏相应的培训和指导，很难充分利用这些技术来设计和实施创新性的教学活动，以满足学生的学习需求。第三，缺乏互动课堂。尽管5G智能技术提供了远程互动和合作的可能性，但在小学科学课堂中，互动课堂的实现仍然不足。教师没有充分利用5G技术来促进学生之间的互动和合作，缺乏多样化的交流和讨论，影响了学生的参与度和学习效果。第四，课堂中的实验教学与课后作业缺乏联通。在科学课堂中，教师进行实验教学，而课后作业往往独立进行，缺乏将实验教学与课后作业相连接的有效手段。利用5G智能技术，可以通过在线平台将实验教学和课后作业相结合，使学生能够更好地巩固实验知识和实践能力。第五，教师自我提升不足。部分教师没有足够的主动性不断学习和提升自己在5G智能技术领域的专业能力，没有积极参与专业培训和交流活动，无法及时了解最新的教育技术发展趋势。

为了克服以上问题，推动5G智能技术在科学课堂中的有效落地，教师需要持续提升自己的教学技能和专业知识，积极参与教育技术交流和反思，解决教学中存在的问题。

三、小学科学课堂创新性应用5G智能技术的路径

（一）利用丰富资源，培养科学观念

在小学科学教学中，教师可以利用在线平台，为小学生提供丰富多样的科学知识和实例，如科学教材、动画视频、科学故事等，以图文、音频或视频的形式呈现知识，通过高速的5G网络传输，确保学生能够顺畅地浏览、阅读和观看。同时，借助5G网络的高速传输和稳定连接，利用在线平台提供虚拟实验室和模拟实践的机会，学生可以应用在线模拟实验软件，进行各科实验操作、观察实验现象，并根据结果总结实验现象背后的科学原理，培养科学观念和实践探究能力。

比如，在“声音是怎样产生的”教学中，首先向学生简要介绍声音是由物体的振动产生的概念，使用图片、视频和实物等多种资源进行讲解，帮助学生理解声音产生的基本原理。利用在线平台展示丰富多样的科学资源，学生进行观察、比较和记录物体发声和不发声时的不同状态，使用小型的工具或实验器材，如弹簧、弦乐器或吹管等，观察这些物体在振动时是否会发出声音，进行多次尝试和观察，总结发现的规律。其次，通过在线模拟实验软件的应用，引导学生进行更加细致和系统化的实验操作。学生可以选择不同的物体进行振动实验，观察和记录振动过程以及相关的声音现象。通过模拟实验的方式，帮助学生形成对声音产生原因的假设性解释。最后，引导学生总结探究过程中的观察、实验结果和讨论内容，形成对声音产生机制的深入理解，鼓励学生以图文的形式呈现他们的探索过程和结论，培养他们的细致观察和科学沟通的能力。

（二）借助互动合作，培养科学思维

通过5G网络连接，教师和学生可以进行远程实时互动，如使用视频会议工具或在线教育平台进行授课和讨论。教师提出问题，让学生可以即时回答、讨论和分享自己的观点，激发并锻炼学生的思考和推理能力。同时，教师可以利用5G技术在教学中组织合作项目学习。学生分成团队，通过在线协作平台共享资源和信息，在教师的指导下完成科学探究项目。在合作过程中，学生需展示团队合作精神、共同解决问题，并结合科学思维实施实验、数据收集、分析和总结。借助5G智能技术的互动性和即时性，联通课堂上下。小学生在科学学习中可以更好地发展科学思维，包括观察、实验设计、数据分析、推理和解决问题的能力。同时，互动合作也能够培养学生的团队合作能力、沟通技巧和批判性思维，进一步促进科学思维的发展。

例如，在“运动与摩擦力”的实验教学中，教师在课堂上解释摩擦力的概念以及与物体运动方式的关系，组织学生进行课堂实验，在实验室内使用合适的材料，观察不同物体在滚动和滑动过程中受到的摩擦力大小，并记录实验数据。教师利用专业实验设备连接，测量不同物体在滚动和滑动过程中所受到的摩擦力大小。通过屏幕共享功能，教师即时展示实验过程和数据，并与学生进行讨论，让学生理解摩擦力与物体运动方式之间的关系。学生在教师的指导下，利用个人设备通过在线平台连接传感器设备，观察和测量不同物体在滚动和滑动过程中所受到的摩擦力，并实时记录数据。最后，学生在小组内一起分析和讨论实验数据，在线平台上共享和比较结果，深入探究摩擦力与物体运动方式的关系，并对课上实验结果进行验证。在课后，学生根据课堂实验的结果，自主设计以探究摩擦力与不同运动方式的关系为目标的实验方案，然后通过在线视频会议工具，与小组成员和教师一起讨论实验结果，比较不同运动方式下的摩擦力变化，推导出摩擦力与物体运动方式之间的规律性结论。

又如，在“机械摆钟”的教学中，为联通课堂上下，教师准备了课前预习学案，让学生借助预习学案完成自主学习与合作学习。课前预习学案学习目标：了解摆钟的发明对计时精确度的提高；掌握摆钟摆动次数与时间的关系；理解摆的等时性原理。学习内容：阅读相关教材中与摆钟和单摆相关的内容，了解摆钟的运行原理和摆的等时性原理；搜索并观看与摆钟和单摆相关的图像、视频等资源，通过视觉呈现来加深学生对摆钟和单摆的认识。合作任务：学生分成小组，每组3～4人，一起讨论和分享各自搜索到的摆钟和单摆相关的图像、视频等资源；在小组内共同整理一份关于摆钟和单摆的资料汇总，其中包括相关的图片和视频链接；分享自己的资料汇总、所获得的对摆钟和单摆的认识，各小组之间进行交流讨论。在课堂教学中，学生的学习就是基于这些内容产生的。教师要求学生在课堂上讨论如下问题：摆钟和单摆有什么特点？它们在实际生活中有什么应用？为什么摆钟的摆动次数每分钟是相同的？你认为所有的钟摆，每分钟摆动的次数都是相同的吗？这都是学生在预习中了解过的内容，因此课堂讨论很有效。接着，教师利用学生所了解的知识，要求学生制作一个单摆，并观察、测量其摆动次数，在小组内交换观察结果和数据，比较不同单摆的摆动次数是否相同，讨论存在的差异和可能原因。在本次教学中，通过5G网络连接，学生可以在课前进行在线搜索和研究，共同整理资料，形成小组讨论交流的合作任务。在课堂上，借助5G智能技术实现实时互动，学生展示自己的学习成果和摆钟制作实践，并进行观察结果和数据分享。教师通过提问与学生进行互动，促进学生之间的交流和思维碰撞。这样的活动可以加强学生之间的互动合作，突出5G智能技术的利用，提高学生的科学思维和探究能力。

（三）逼真视听效果，落实探究实践

利用5G网络传输高清图像和视频，小学生可以在虚拟实验室中进行模拟实验和观察。逼真的视觉效果和沉浸式的音效能够让学生感受真实的实验场景，并提供与实际实验相似的体验。这样的探究实践帮助学生更深入地理解科学概念，培养学生的观察力和实践力。此外，教师可以借助5G智能技术传输逼真的3D科学模型。通过触摸屏幕或手势操作，学生可以与模型进行互动、观察和探索其中的科学原理，如旋转、放大和分解模型，以便更好地理解不同科学现象和结构，有助于加深学生对科学事物的理解和掌握。在科学课堂上，逼真的视听效果和沉浸感提供了与实际情境相近的体验，激发学生主动探索和解决问题的积极性，并以此为基础培养学生的实践能力、探究思维和创新思维。

例如，在“种子长出了根”教学过程中，借助5G网络传输高清图像和视频，在虚拟实验室中展示种子的萌发过程。借助5G智能技术，传输逼真的3D科学模型到学生设备上，通过触摸屏幕，学生可以全方位看到植物根的结构和功能，加深学生对科学现象的认识。为了让学生更深入地体验探究实践，设计“拔一棵草”的体验活动，学生亲自体验拔草的过程，感受根的固定作用，并通过观察根的特征来理解植物根在不同环境中的变化和适应。通过以上的措施，创造给学生以逼真视听效果和沉浸式体验的教学环境，同时落实探究实践，学生可以在虚拟实验室中进行模拟实验和观察，通过实际操作和实验记录，深入理解科学概念。

（四）提供个性资源，培养态度责任

相比传统教学方式，“互联网+教育”，尤其是在5G智能技术的应用背景下，可以有效达成学生的个性化学习。教师可以利用5G智能技术中的大数据分析和个性化学习算法，根据学生的学习特点、兴趣和能力水平，为每个学生量身定制个性化的学习资源。通过在线平台，根据学生学习记录和反馈，智能地推荐适合他们的科学资料、活动或课程内容，激发个体学习的积极性和主动性。借助5G网络的高速连通和云计算技术，组织学生参与科学伦理和社会责任的问题讨论。通过在线辩论、小组讨论等形式，引导学生思考和讨论科学领域中的伦理和道德问题，培养他们对科学研究和科学应用的责任心。

比如，在“地震的成因及作用”教学中，教师可以针对学生的学习需求和目标，在在线平台上提供适合他们的科学资料，设计与地震成因及作用相关的实践体验活动，如自行设计模拟地壳运动的实验。借助5G智能技术，教师提供实验操作步骤的视频指导，并通过在线平台分享学生的实验结果和观察记录，帮助学生深入地理解地震成因及其作用。在教学中，教师要鼓励学生进行独立思考和自主学习。通过在线平台，学生可以根据自己的兴趣和学习需求搜索相关的科学资料和资源，从多个角度理解和探索地震成因及作用。教师可以提供指导和反馈，培养学生的学习自主性和独立思考能力。教师针对学生的个性化需求提供定制化的学习资源，促进学生深入理解地震的成因及作用，强化学生对科学伦理和社会责任问题的思考和讨论，培养他们的责任态度和意识。

（五）教师自我提升，完善课堂教学

教师在应用5G智能技术的过程中，可以发现自己在融合课程与技术时存在的问题，因此要积极参加与5G智能技术相关的专业培训、研讨会、学术会议等活动，以增进自身对最新教育技术的了解和学习。通过与同行的交流和分享经验，获取更多的专业知识和技能。教师需养成自主学习的习惯，定期阅读相关领域的专业书刊、研究论文和在线资源。利用互联网搜索引擎、学术数据库等工具获取最新的研究成果和教育技术资讯，参加在线学习平台课程，提升自己在5G智能技术领域的专业能力。

由于学校的其他教师也在积极开展5G智能技术引领的课程实践，教师可以主动寻求合作，与同校教师建立合作关系，通过合作项目、研究合作等方式，共同学习和探索5G智能技术在教育中的应用。此外，理论的学习是实践的基础，教师要利用所学知识和技能进行实践，将5G智能技术引入科学教学实践中，并结合自己的经验进行反思和调整，从而更好地满足学生的学习需求和教育发展的要求。

四、结论

综上所述，创新应用5G智能技术，可以探索培养学生科学核心素养的路径，教师要借助5G智能技术的高速传输科学资源、实时互动与远程合作，以及个性化学习推荐等功能，有序开展教学工作，培养学生在科学领域中的科学思维、实践探究能力和科学伦理责任意识等，提升学生整体科学素养水平。这些创新路径为学生提供了更丰富、更实践、更个性化的科学学习体验，促进学生积极参与科学探索，进而实现全面发展。

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