信息技术与小学科学模拟实验整合的研究

□ 河南省信阳市息县第一小学 王俊卿



信息技术与小学科学模拟实验整合的研究

□ 河南省信阳市息县第一小学 王俊卿

小学科学中部分探究活动受到时空等条件限制，不利于学生直接观察和研究，讲授起来比较困难。而信息技术可以模拟事物原型，模拟实验的环境以及动态的变化过程，让学生有亲临其境的感觉，特别是利用信息技术中的动画来模拟科学实验，让学生有了感性、真实的反映，从而提升科学实验效果，让学生有效获取知识和能力，培养了学生的实验能力。

一、利用信息技术模拟解除时空限制

小学科学教学中，有些实验受时空条件的限制，无法通过传统实验完成，如四季交替、蝉的蜕变、地理气候分布、动植物全球分布等，只能采用模拟的手段进行实验，从而让学生理解概念，获取知识和技能，培养学生的实验能力。青蛙的生长周期、四季变化、蝉的蜕变等实验，我们可以利用以时间为轴线进行动画制作编辑，再现自然变化规律，地理气候分布及动植物全球分布等，则以地理位置为面进行水文地理植被环境模拟，然后再以时间为线进行展示。

再如，讲解宇宙的运动四，地球日月三者运动的关系时，关系到地球公转、自转、太阳的运动等问题；另外还有很多有趣的现象，昼夜交替、四季、月相变化等，这些知识虽有一定的联系，但又有不同，因此不能以地球绕日公转、日全食成因等来说明问题，因为缺乏系统性，学生无法系统了解和掌握宇宙知识。若采用常规实验模拟，即在一个暗房里用发亮的球体代替太阳，用其他球体代替不同的行星，对其进行模拟，却仿真度不够、进度难以控制、变化因子太多。而利用信息技术，可以使实验过程有效地简化，可以直观、形象地观察实验现象。我们借助3D建模，完成太阳系的行星分布与运动控制。然后利用收集的宇宙视频，再通过教师演示与讲解，结合实验，就能够感知星球之间的关系，了解各种现象产生的原因和过程，从而揭示宇宙运动的奥秘，实现利用信息技术模拟实验，打造科学高效课堂。

二、利用信息技术模拟巧设实验环境

在小学科学实验中，由于受实验精度和环境的要求，需要模拟一定的实验环境，从而促进实验科学、有效开展。例如，光的反射实验，需要光的条件比较复杂，没有光和影那样简单的要求，这就需要我们提升实验的精度，从而让实验现象更明显。借助信息技术模拟实验环境，我们利用动画设计设置光源、发射光线方向、反射板、反射光线方向、光源与反射板距离等，然后把数据测量让计算机来做，学生对实验现象进行观察、分析和描述，得出精确、科学的数据。

再如，在学习光与热的关系、光的速度内容时，我们一般对学生只做简单的要求，让学生说一说太阳能热水器、太阳能电池等生活中常见的与太阳光能有关的现象，并利用简单的材料设计与制作太阳能热水器和电池等，但与生活中这些成品有很多差距。如果让学生更加感性地感知、更加深入地理解整个知识结构，形成逻辑思维，特别是前沿的科学知识，是非常有益的。但是对于小学生传授类似“合理的假设、科学的逻辑推理”这样思维，他们很难接受和消化。因此，可以把这种合理的假设用信息技术模拟理想实验环境，“光转化为热”的过程能量是完全转化的，通过测量煮沸一定量的水需要多少光能的转化；“运动与力的摩擦的关系”，利用设置无摩擦力的理想场地来展现运动的惯性原理；也可以利用多媒体技术放慢光传播的速度，让学生得知光的传播需要时间，从而理解光线从太阳到地球需要的时间，还有地球和太阳之间的距离，同时能够解释肉眼观察到的星星都是宇宙存在的过去状态，是因为光线到达我们眼睛经历了很长传播时间。

三、利用信息技术模拟解决抽象问题

小学科学实验是重要的教学手段，能够帮助学生掌握科学理论知识，培养学生动手能力和创新能力。但是对于部分实验，实验的科学性和直观性难以得到体现。因此，我们可以把信息技术融入实验教学，辅助实验，解决抽象问题，从而丰富学生的实验知识和技能，达到实验的目的。比如，在讲空气的性质时，可以利用动画的形式模拟实验，让学生观察动画中注射器里的5个分子压缩前在自由活动，然后随着压缩，这5个空气分子之间的距离就变小，直到它们挤在一起。这样的一个简单的动画，学生看得很清楚，并明白其中的道理。即空气的数量没有变化，空气分子之间的距离变小了。

再如，有些小学科学实验存在一定安全隐患。为此，我们可以利用信息技术模拟实验，让学生从中学到基本实验知识和技能。在制作氧气的实验操作时，如果操作不当会使试管爆炸，这些实验如果只是教师的演示，学生很难掌握，再加上学生怕失误而不敢大胆实验，就会导致实验的低效。这时，我们可以利用信息技术把音频、视频和动画整合起来模拟实验引导学生操作，接下来再进行实际操作，从而提升实验的效果。

四、利用信息技术模拟展示虚拟功能

在科学实验教学中，我们利用信息技术模拟展示虚拟功能，让学生有效观察和分析实验现象，解决实验问题，从而培养学生的实验能力。例如，我在教学《蜡》一课时，先按照传统实验方法进行探究，学生自己来做实验，但是实验的效果并不明显，也没有激发学生实验的兴趣，导致实验教学低效。这样就致使学生对蜡烛燃烧时的现象不太理解，此时改为采用信息技术进行模拟然后演示，使学生能够很清晰地看到了实验过程。

再如，在教学“人体的运动”时，我们可以让一部分学生自身运动起来，让其他同学观察；另一部分利用FLASH制作动画课件来演示人体在运动时，每个骨骼之间是怎样运动的，学生想了解哪个部位骨骼的运动，都可以立即用鼠标点击让动画停下来，单击某个部位来观看它的运动，然后认真观察和分析，促进学生理解和消化知识。这样，既满足了学生的好奇心，也使学生很好地掌握了本课的知识和内容，体现了教学中以学生的学习为中心，注重学生的情感体验，有效提升了科学教学的实效。

五、善于利用信息技术模拟小学科学实验

利用信息技术模拟实验是辅助科学实验，而不是代替科学实验，我们要根据教材和教学的需要，有选择地运用信息技术，并把传统实验结合起来，从而有效开展科学实验，提升学生的实验能力。有些实验必须借助信息技术，而有的实验则需要进行实际的操作，还有的实验需要信息技术模拟后再进行实践操作。因此，在科学实验教学中我们要善于使用信息技术，而不是盲目使用。

但是必须铭记，不能用信息技术代替实验全部，需要学生操作掌握的，我们要让学生多操作，而不能全部使用信息技术来实现。比如模型制作，如月球表面环形山制作、太阳系模型制作等，这些是利用实物学具进行模拟实验，一定要以操作为主。再如简单的二者关系实验，像日食成因实验、月相变化等，这些是需要教师安排学生动手实验的。否则，科学实验就会失去意义。

总之，利用信息技术模拟实验是开展科学实验的有效途径。在实验教学中，利用信息技术的特点，模拟实验原型、实验环境和实验过程，促进学生观察、分析，从而有效解决实验问题，助推科学高效课堂。但是信息技术也不是万能钥匙，我们只能做辅助使用，而不能代替科学实验。为此，我们在小学科学教学中要选择使用，把信息技术模拟实验和传统实验结合起来，发挥实验更大的优势，提升实验教学效率，培养学生的实验能力。

（本文是2015年河南省教育技术装备和实践教育研究课题“信息技术与小学科学实验教学整合的实践研究”基金项目，课题编号：PZS191，主持人：王俊卿）

作者简介：（王俊卿，河南省息县人，河南省息县第一小学，本科学历；小教高级职称，研究方向：科学教育教学；教师教育研究）