现代教学媒体及技术在小学科学教学中的应用与展望

福建省泉州市惠安县涂寨中心小学 李玉钦

2020年初突发肆虐的新冠肺炎疫情，使得全国各级各类教学在极短时间内由线下教学转变为线上教学，这是人类实现现代教学媒体及技术与学科教学相结合的奇迹。现代教学媒体及技术不仅包括各种音像资源、计算机软件、网络等，随着5G网络的广泛应用，新兴信息技术也不断运用到教学中，如远程交互技术、VR、AI等技术。2017年发布的《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学是一门基础性、实践性、综合性课程。基础性课程体现了小学科学课的重要性，也反映了本学科的基础科学概念较多：小学科学涉及生命科学、物质科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域的广泛内容。传统教学已难以满足科学教学需要，网络资源以其丰富性、生动性和便捷性很好地弥补了现实教学资源不足的问题。在小学科学教学中合理应用现代教学媒体及技术，不仅可以激发学生学习兴趣、提高学习效率，而且可以根据学生差异调整教学进度，培养学生自主学习能力和终身学习习惯。作为一门具有实践性和综合性的课程，小学科学课程不仅关注理论知识的积累，更倡导以探究式学习为主的学习方式，强调在“做中学、学中思”理念下，培养学生的动手实践能力、探究能力、创新精神，培养学生的环保意识和社会责任感。这为教育媒体及技术在小学科学教学中的合理高效应用奠定了基础。

一、巧用现代教学媒体及技术，突破科学概念教学难点

处于小学阶段的学生，以具体形象思维为主，抽象逻辑思维还难于起主导作用。因此，直观生动的表象往往更能吸引学生的兴趣。2010年，笔者在执教教科版旧版四年级上册第三单元“声音”中“声音的变化”这一课时，碰到了一个教学难点：如何让学生理解“发音物体振动越快，音高越高，发音物体振动越慢，音高越低”这一概念？为了突破本难点，笔者一开始让学生通过弹拨橡皮筋和拨动尺子做实验，发现物体振动的速度太快，学生并没有获得充足的证据以证明音高与发音物体振动存在的关系。接着，笔者尝试着利用物理实验经常用到的打点计时器来改进实验：把尺子绑在打点计时器纸条上，通过尺子振动拖动打点计时器，让学生观察单位时间内打点计时器在纸上所打点的密集程度，判断音高和发音物体的关系。由于打点计时器是来回拖动纸条，点的密集程度较难判断，学生依然无法真正理解这一科学概念。后面笔者想到了应用现代教学媒体及技术来突破这一难点：先把学生弹拨橡皮筋的实验录制下来，接着利用相关计算机软件的动画效果，把每次实验的速度都放慢相同的倍速，在多媒体上播放，让学生能观察到物体振动速度的变化，再伴以相应的声音高低变化。这样，学生便可以生动形象地建立音高变化与物体振动快慢的印象，最终构建起发音物体振动与音高变化关系的知识概念。而在2020年，某地举办的科学关键问题研训课例展示新教科版四年级上册第一单元“声音的高低变化”一课中，执教老师也在教学中巧妙应用了现代教学媒体及技术突破“音高的高低与发音物体振动快慢关系”难点。他采用了一种计算机软件，可以准确地通过学生敲击物体时发出的声音自动计算物体每秒的振动次数，还采用了一种数字表格转化软件，学生只要把实验所得数据输入平板电脑相应表格，便可直接转化为条形统计图。学生借助现代教学媒体及技术，获得了直观且充足的证据，自然建构了音高高低与发音物体振动快慢关系的科学概念。通过两个案例可以发现，很多科学教师为了让学生能真正建构音高与发音物体振动快慢关系这一概念，在教学中都不约而同地应用到了现代教学媒体及技术。这样的合理结合提高了教学效率，保障了教学质量。

二、紧跟现代教学媒体及技术更新，解决科学实验教学难题

张红霞教授在《科学究竟是什么》一书中指出：“科学研究的目的是描述和解释世界，而描述和解释世界的途径是观察和实验。”从中我们可以看出观察和实验在科学教学中的重要性。笔者在2018年指导一位教师参加本县的现场教学课比赛时，选择了教科版五年级下册的“造一艘小船”这一课。在进行试教时，刚开始课堂氛围热烈，但是到了实验探究环节出现了一个问题：小组学生代表上台评价橡皮泥小船载重能力时，发现往橡皮泥小船中加重物，使得水面上升的现象不明显，无法得出小船排出的水量越大，小船载重能力越强，小船的浮力越大等结论。对此我们想了很多办法：把测试橡皮泥小船排水量的水槽改小为有刻度的烧杯，把水染成红色，甚至想到利用连通器原理增加水面变化的可视度，发现效果都不明显。最终本课在展示中因实验现象不明显，也没有取得较好的成绩。赛后笔者也一直反思这个问题，直到一位教师介绍一种计算机软件——手机实时投屏软件，笔者才茅塞顿开。可以利用这种投屏软件，把学生的实验操作录制下来，通过截屏呈现实验前后烧杯的水量变化图，再通过图像放大来进行比较。后面笔者照此方法尝试，学生都能发现其中的水量变化，也能顺利探究出结论。笔者认为，此类软件在小学科学课中可实时展示学生的实验操作过程，展示不容易观察到的实验操作细节，值得广大科学教师在教学中尝试使用。

三、展望未来教学媒体及技术发展，不断深化与小学科学教学的结合

近年来，远程交互技术、VR和AI等现代信息技术突飞猛进，不断转化为现代教学媒体及技术，如疫情期间的线上教学便是一种远程交互技术。疫情期间，各种及时通信软件不断地优化，教师不仅可以在相关平台上布置、批改作业，借助软件统计各项数据，在直播教学中进行生生交流和师生交流，同时还可以全程自动录制直播视频，为有需要学生提供直播回放。这些直播平台上的远程交互技术不仅方便，而且操作简单，笔者深有感触。在线上直播教科版三年级下“认识其他动物的卵”一课时，笔者先让学生在课前搜集各种动物的卵图片，并用文字对自己搜集的动物卵图片进行简单介绍，最后拍照上传。这项任务对学生的信息技术能力要求不高，三年级的学生大部分都能做到自己动手搜集制作并上传图片。当笔者把这些图片归类整理，做成动态相片图册在直播时播放，学生反响热烈。再把图片在线分发给学生归类，大部分学生明显比在线下时更加积极，学生对动物卵的构造和进行简单分类能较好掌握。VR是虚拟现实技术的英文缩写，也叫仿真技术，可以提供使用者听觉、视觉、触觉等感官模拟，让使用者如同身临其境。在一次现代教学媒体及技术与小学科学教学相结合的培训课例展示中，一位教师在执教教科版二年级上册第一单元第3课“太阳的位置和方向”中，大胆地引入了VR，让学生在VR虚拟野外迷路的场景中，利用所学的关于太阳的位置和方向以及其他课外积累的野外求生知识，寻找回家的方向。这种仿真情境，极大地激发了学生的兴趣，学生积极主动运用科学知识寻找回家的方向，在动手动脑亲身体验中，内化了所学科学知识。AI是人工智能技术的英文缩写，在当前的数学教学中，就有教师尝试引入AI模式辅助教学，通过AI搜集学生平时回答问题、课堂表现情况以及作业和考试等信息，基于一定算法标准，判定每个学生的数学学习情况，对教师提供辅优补差的相关建议，取得了一定的教学效果。笔者认为，AI在小学科学教学中的应用也颇让人期待。基于AI的相关技术算法，自动收集学生课堂上的相关科学学习信息，让AI根据每个学生的信息判断其科学素养形成的实时情况，并对科学教师的教学提出一定的意见和建议。这样能使科学教学更加富有针对性，更加高效。

由上可知，现代教学媒体及技术发展一日千里，决定了科学教师要不断学习、掌握基本的现代教学媒体及技术，不断提高在小学科学教学中应用现代教学媒体及技术的能力，合理展望未来教学媒体及技术的发展方向，为把学生培养成有实践能力、创新精神和质疑态度的合格公民打下坚实的基础。但是我们也必须清醒地认识到，现代教学媒体及技术只是一种科学教学的辅助手段，它的运用是为了更好地达到教学目的，切不可为了应用而运用，让学生亲身接触自然、亲自体验真实情境、亲自进行实验操作，在培养学生的科学素养中还是有着不可替代的作用。