小学科学探究课应用模拟教学软件的教学效果研究

刘立云+黄淑珍

摘要：随着教育信息化的不断深入，模拟教学软件在教学中的应用越来越广泛。本文以小学科学探究课应用《影响植物生长的因素》模拟软件为例，通过在课堂上的实际应用和问卷调查，分析和总结了模拟教学软件应用于课堂的教学效果以及影响模拟教学软件应用效果的原因，并针对使用模拟教学软件的过程中存在的问题提出了改进的建议和方法。

关键词：小学科学课程；探究学习；模拟教学软件；教学效果

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）13/14-0077-04

● 引言

在小学科学探究课的教学中，学生亲身体验科学探索的过程，参与科学知识形成的过程，主动发现问题，思考问题，提出假设，获取事实证据，检验自己的想法，得出结论，这样的探究学习能够培养学生的科学能力、科学思维、科学态度和情感。

模拟教学软件作为一种辅助教学的工具，其丰富的表现力、良好的交互性以及极大的共享性使其成为现代教学中不可或缺的一种工具。模拟教学软件不仅能更加自然逼真地表现出视听世界，更能将较抽象的事物具体地表示出来，使得课堂教学更加生动，也降低了教学难度。按照新课程理论的要求，要让学习者在一定的情境下，通过探究学习、人际间的协作等活动来达到学习的目标，而多媒体课件就能很好地为课堂创设这样一个情境，让学生通过探究学习主动联系已有的认知结构，并对这种联系进行思考，从而使自身认知结构得到很好的发展。

● 《影响植物生长的因素》模拟教学软件的设计

笔者设计开发了苏教版小学科学三年级下册第二单元第三节《影响植物生长的因素》探究型模拟软件，并对其进行教学应用，然后对它的实施效果进行了测量。该模拟软件是使用Flash软件开发的。

1.模拟教学软件教学内容结构

模拟教学软件的教学内容分为三大部分，分别为“导入语”“动手做”和“考考你”，三个部分之间可以来回跳转。

2.模拟教学软件组成部分的内容和活动

（1）“导入语”部分

“导入语”部分的设计分为模拟教学软件导入和软件操作指南两个内容。导入的内容是通过问题或生活现象等话题引发学生的思考，让学生回忆先行知识，激发他们探究的兴趣。模拟软件操作指南的内容是通过陈述、操作演示或对话的形式来告知学生软件使用的方法。《影响植物生长的因素》导入语界面如上页图1所示。

（2）“动手做”部分

模拟教学软件的动手做部分是根据教材中需要探究学习的内容设计的。其中设计了多个可控制的变量，可以增加学生与模拟软件之间的交互，方便学生探究学习。

《影響植物生长的因素》的“动手做”部分模拟植物生长的过程。学生可以拖动土豆、豆子、芥菜三个变量来种植植物，还可以通过控制植物生长的灯光数、水量、化肥和堆肥这些变量来探究影响植物生长的因素。《影响植物生长的因素》动手做探究界面如图2所示。

（3）“考考你”部分

模拟教学软件“考考你”部分是针对模拟软件的探究知识和探究过程的练习题，有选择题和简答题两种题型，旨在评价学生探究过程和探究结果，巩固学生的知识。《影响植物生长的因素》考考你界面如图3所示。

● 小学科学探究课《影响植物生长的因素》的模拟教学应用效果评价

1.评价研究的方法和过程

本文主要采用问卷调查法和课堂观察法对大同市实验小学三年级小学生进行了模拟教学软件教学效果的观察和调查。问卷调查共发放问卷74份，被调查的学生大部分对本次调查采取积极配合的态度，实际收回问卷74份，问卷回收率为100%，其中有效问卷总共59份，问卷有效率为79.7%，说明调查结果基本有效，具有分析价值。

问卷的内容共分为两大部分：一部分是被调查对象学习后的学习效果，以三维目标（知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观）为依据来调查学生的学习效果；另一部分是被调查对象对模拟教学软件的评价，从导入语、动手做、考考你和整体评价四个方面来评价软件。问卷共28道题目。

2.评价研究的结果分析

评价研究的结果以对学生的学习效果的问卷调查为基本依据，同时参考教师评价、课堂观察和学生访谈的结果。

（1）模拟教学软件对知识与技能掌握的影响

在学生使用模拟软件后，他们在知识与技能方面的学习效果可从回忆、理解、记忆、运用、拓展五个层次来观测和分析。

①对先行知识回忆的影响。

在使用《影响植物生长的因素》模拟软件后，78.3%的学生是选择优。由此可知，探究型模拟软件可以帮助学生实现对先行知识的回忆，为旧知识与新知识之间构建有效的联系。

②对新知识的理解和记忆的影响。

学生反映应用《影响植物生长的因素》模拟教学软件的学习效果很好。86.2%的学生表示模拟软件能帮助理解；82.8%的学生表示模拟软件有助于学会新知识。由此可以看出，这样的科学课探究学习能使大部分学生学会模拟教学软件中的知识；通过对个别学生的访谈得知，这样的学习方式可以加深学生的记忆，特别是对新知识的记忆保持的时间长。

③对新知识在生活中的应用和与实际生活联系的影响。

在《影响植物生长的因素》模拟教学软件的使用中，有62.1%的学生对这项选择优，37.9%的学生选择良，可见使用这种类型模拟软件辅助教学，有助于大部分学生对知识的学习达到理解和记忆的程度，但将知识与实际生活联系得还不够好，这也是今后模拟教学软件优化的一个方向。

（2）模拟教学软件对学习过程与方法的影响

①使用模拟教学软件可以自己进行探究学习。

在使用《影响植物生长的因素》模拟软件中，有72.4%的学生认为是优，27.6%的学生认为是良。由此可知，该探究型模拟软件的可操作性比较强，学生在没有教师的情况下也可以自己进行探究学习。

②模拟教学软件的可控性。

模拟软件的可控性包括学习进度的控制和学习过程中变量的控制两个方面。从下表的数据中可以看出，大部分学生在使用模拟教学软件进行探究学习的过程中可以根据自己的情况来控制学习进度，对不会的知识点可以反复学习，还可以很好地控制多个变量来进行探究性的观察、分析等学习活动。这种探究型模拟软件的课堂使用的一个优势是，克服了教师在教学中不能及时了解学生的学习情况、不能及时辅导个别学生学习的难题。它使学生的学习效率在很大程度上得到了提高，也使教学从以教师活动为主转变为以学生活动为主。

（3）模拟教学软件对情感态度与价值观的影响

①对学习兴趣的影响。

在使用模拟教学软件进行探究学习后，超过85%的学生对这种学习方式很感兴趣，因为在学习过程中，完全由學生自己来掌握学习的节奏和进度，模拟现实的探究过程也充满了乐趣。因此，大部分学生愿意以后经常用这样的探究型模拟软件来学习科学知识。

②对价值观的影响。

使用模拟教学软件的探究课使学生对科学知识的学习充满了信心。使用《影响植物生长的因素》模拟软件后，有86.2%的学生认为自己可以学好科学知识。由此可见，相较于平时上课的情况，学生更有信心在这种学习方式下学会相应的科学知识。

③对学生注意力保持的影响。

对于模拟教学软件是否有利于学生在学习过程中保持注意力，调查数据显示，有54%的学生认为在使用模拟软件的探究过程中容易走神。

● 影响探究型模拟教学软件应用效果的原因分析

从上述结果分析来看，在科学课上使用探究型模拟教学软件的总体教学效果较好，能够培养学生的探究思维和探究能力，让其对知识的学习更加深刻。但也发现存在一些问题影响使用探究型模拟教学软件。

1.学校对科学课程的重视程度比较低

尽管我国的教育一直在不断改革，从提倡素质教育开始，推进到新课程改革，其政策和规章制度也在不断完善，但是在基层学校的实施和执行始终是一个短板。很多学校为了提高“升学率”，只注重几门应试的文化课；教师为了完成学校的应试任务，一味地迎合学校的要求，不仅不重视科学素养教育，有的甚至占用科学教育的时间来上文化课。这显然不利于学生素质的发展。

2.开展探究性学习的困难

虽然探究学习能带给学生很大的自主性，但实施起来仍存在很多问题，具体如下：①教师组织探究性教学的能力不强；②能力较差的学生在探究学习中可能收获较少；③学生不能把握住探究学习的重点；④部分学生不参与探究活动；⑤学生忽视模拟软件的知识性。

3.多媒体课件的局限性

模拟软件在情感交流方面的局限性：许多课件更多地偏向于功能的开发，而对学生情感方面的考虑较少，这样容易减少学生与教师的情感交流，不利于学生情感的发展。模拟教学软件在设计方面的局限性：设计者往往关注模拟教学软件功能的复杂程度，而忽视了其在实际应用中的具体情况。

● 结论

通过对模拟教学软件《影响植物生长的因素》的使用的研究，笔者认为探究型模拟教学软件有效地支持了科学探究学习。然而，模拟软件及其使用也存在有待改进的地方。为了切实提高模拟教学软件的教学效率，笔者建议从以下两个方面来改进。

模拟教学软件设计的改进：从教师的访谈和学生个别访谈可知，模拟软件整体分为三个部分（导入语、动手做、考考你）相对比较合理。通过对教学效果的调查分析，设计者在模拟软件设计时可以增加一个“教你小知识”部分，显示软件中所有应该学到的知识，以便学生查阅和学习相应的科学知识。

模拟教学软件应用的改进：①教师要结合实际情况来导入，不能完全依赖模拟软件中的导入，这样可以避免有些学生使用模拟软件时，不看导入或不认真看导入所导致的不知所云的情况发生。②教师要适时地进行引导和总结，由于探究内容的抽象程度和每位学生探究能力的不同，有的学生容易得出探究结果，而有的学生很难探究出正确的结果，这就需要教师及时发现探究过程中的重难点，适时地对学生进行引导，帮助他们得出正确的探究结果。③教师要及时对个别学生进行辅导。由于学生在学习过程中产生的问题不尽相同，所以教师要根据每位学生的不同情况进行辅导，使他们的问题能够得到及时的解答。

参考文献：

[1]孙唯，董双威.小学课堂教学中信息技术支撑学生学习方式转变的研究[J].中国电化教育，2013（2）.

[2]张军征.多媒体教学软件设计原理与方法[M].北京：科学出版社，2007（15）：141-180.

[3]秦文.Flash动画在科学教学中的应用效果分析[J].中国教育技术装备，2012（4）.

[4]马海英.提高多媒体课件效果的有效策略研究[J].电脑知识与技术，2011（6）.

[5]路江伟，周志丞，张忠锁.基于Flash技术的中学物理课件开发[J].河南科技，2012（11）.

[6]刘立云，赵慧勤，冯丽露，等.基于微信公众号的O2O学习资源设计与应用研究[J].中国教育信息化，2016（21）.

[7]刘立云，薄文彦，段楠.基于AE视频的情境化数字学习环境的设计与制作——以《新小马过河》为例[J].教育现代化，2016（38）.

[8]刘立云，张军征.演示型课件的结构与内容设计[J].现代教育技术，2010（5）.

作者简介：刘立云（1978.7—），女，山西平遥人，山西大同大学教育科学与技术学院讲师，硕士，主要研究方向为混合式学习、微课、翻转课堂、数字化学习资源的建设。