借助信息技术破解实验教学困境

◇王 峰（江苏：泰州市周山河小学）

新课程改革突出了信息技术在各个学科领域中的融合应用，应用信息技术助力课堂教学是教学改革创新的必然趋势。小学科学实验在小学科学课程教学内容中占有较大比重，对促进小学生科学素养的形成起着至关重要的作用。为了让科学探究真实发生，让科学实验真正有效，小学科学教师要明确小学科学实验的重要性，剖析小学科学实验教学面临的困境，知晓掌握相应的信息技术功能，进而施行相应的解困策略。

2017年版《义务教育小学科学课程标准》对小学科学教学活动提出如下建议：动手动脑做科学；开展探究式学习；突出学生的主体地位。最能体现此项建议精神的小学科学实验，在教学中往往会受到诸多因素的影响和限制，难以真正有效实施。如何让科学实践探究真实发生，让科学实验教学真正有效，笔者针对教学现状，探究分析原因，寻找解决途径，认为小学科学教师应循着“明重、析困、知能、施策”之路，以信息技术之能，助力小学科学教师破解实验教学困境。

一、实验教学的重要性

“科学教育”是以“科学探究”为核心的，小学阶段的科学课是一门综合性学科，其中实践性较强的实验教学，是学生获取知识的一个重要环节，在整个教学内容中占了很大的比重，对课堂教学的质量和效率，对学生科学素养的形成至关重要。每一位科学教师都应对实验教学的重要性有着明确清醒的认识。

那么小学科学实验的重要性主要体现在哪些方面呢？

（一）学生学习兴趣和欲望的源发地

小学科学实验能有效地培养小学生学习科学知识的兴趣，激发探索科学现象的欲望。小学生正处在天生就对新奇的东西感兴趣的年龄阶段，小学科学这门课正好能满足孩子们的这个需求。对他们而言，小学科学课就是玩的课，尤其是做科学实验就是动手玩，他们觉得在玩中可以解答心中的疑惑，可以学到有趣的知识，并且不需要去死记硬背什么知识，因此对小学科学课充满期待。小学科学实验成为他们学习兴趣的源发地，令他们兴致满满。

（二）探究式学习的承载体

小学科学实验承载着促进学生掌握知识内容、体验学习过程、形成综合能力、开展探究式学习的重任。进行科学实验是学生在科学课中通过动手做、做中探、探中思、思中获得一种学习方式。一个完整的实验，大致会经历针对现象发现问题，根据问题提出假设，验证假设设计方案，依据方案进行实验，观察感受实验现象，搜集分析实验数据，发现规律揭示本质等一系列步骤。整个科学实验过程既是知识获取，能力培养，也是情感体验，思维提升的过程。小学科学实验是引导学生探究未知、获得新知，塑造学生探索精神和创新能力的承载体。

（三）学生主体性的彰显点

小学科学实验是融操作性、思考性、创造性、趣味性为一体的教学活动，是学生最乐于参与的学习环节，也是最利于体现学生主体参与的教学内容。科学知识的原理、规律、现象、概念较多。你提问，我思考；你讲解，我记忆；你布置，我练习……单调的讲解，机械的练习只会使得小学科学的教学索然无味，缺乏激情。科学实验则让学生在动口讨论、动手操作、动脑辨析中体验学习科学知识的乐趣，增强探究科学现象的能力，像科学家那样经历科学发现的全过程，体验收获成功的喜悦，从而成为发挥学生主体性的最重要的彰显点。

二、实验教学的困境

小学科学实验在学生学习科学方法，获得科学知识，领悟科学精神，形成科学思维的过程中发挥着极其重要的作用，当教师对此有了明晰的认识，就有了积极开展实验教学发挥实验教学重要功效的主观愿望。但在具体实施过程中，往往还是会受到诸多因素的影响和限制，难以真正发挥或达到应有之功效，让小学科学实验教学处在“形而上学”的困境。

那么小学科学实验教学的困境主要表现为哪些方面呢？

（一）实验效果不佳

小学阶段的学生求知欲强，好奇心重，贪玩爱动，天性使然。开展实验教学时他们的注意力往往是在设备器材上，争着说抢着做，对实验目的没有明确的认识，对实验的原理欠缺思考，对实验变化、现象少了观察，对实验数据、规律懒得分析……对学生而言做实验并不是自主探究未知、经历知识获得的过程，而是一番“玩”的体验。一旦学生沉浸在“玩”的乐趣中，课堂组织势必混乱，实验的作用、目的和效果必然不佳。

（二）实验资源不足

大多数学校都已按照一定标准配备了科学实验室和实验仪器，但往往是数量偏少，不能满足各年级小学生都能在实验室充分开展科学实验。有些学校“科学实验室”有其名无其实，与普通教室无异。其次受时空限制或有安全之忧，很多教师不便开展或不愿开展真正的实验探究，只会选择用画面训练观察，用言语讲述现象，让实验教学流于形式。有时即便实施了实验教学，因实验材料限制，学生也只能严格遵循流程按步骤进行，因为“一招不慎，满盘皆输”，难有复盘的可能性，原本的探究性实验教学，停滞在“依葫芦画瓢”阶段，严重制约了学生主体性的发挥。

（三）实验指导不力

2017年2月《义务教育小学科学课程标准》的出台，对促进小学科学教育的发展有着非凡的意义，但不可否认的是当前小学科学教师仍是兼职的多专职的少，专业对口的更少之又少。小学科学师资紧缺，人员流动性强，就更别谈配备实验员了。而实验教学对教师专业能力要求极高，或因操作技能的欠缺，或对实验教学不够重视，“心有余而力不足”常常会令教师“照本宣科”完成实验过程的指导，让实验教学停留在文字上。学科专业知识和实验专业技能的储备不足，造成教师实验指导不力，让实践探究成为空谈。

三、信息技术在实验教学中的作用

当今世界，信息技术创新日新月异，数字化、网络化、智能化深入发展，信息技术为生活带来便利的同时，在教育教学中也获得了广泛应用。如何在新时期的小学科学实验教学中，充分、合理、高效地发挥出现代信息技术的作用？作为教师，我们首先应该知道信息技术有哪些作用，有什么功能，“知能善用”，从而发挥其优越性，破解小学科学实验教学的困境。

那么信息技术在实验教学中的作用表现在哪些方面呢？

（一）多元的表现力，良好的调控性

多媒体信息技术是最常见最常用的技术，能集文本、声音、画面、影像于一体，有丰富多元的表现力，可支持多感官参与，能营造逼真的氛围。依据教学需求，多媒体技术既可多线条单一展示，定向投送知识，屏蔽干扰因素，引导学生专注观察学有指向，让学习目标明晰，进而启迪思维；也可全方位组合呈现，网状延伸信息，锁定高效区域，全面辐射，调控学生学习行为，让其心无旁骛，乐于体验，勤于探究。多媒体信息技术多元的表现力，良好的调控性，能为实验教学更加高效提供了保障。

（二）逼真的体验感，无限的再生力

信息技术高速发展、更新迭代让人目不暇接，VR、AR、MR 接踵而至，几乎能够虚拟一切真实世界。虚拟器材、拟实验室，已然来临，虚拟现实技术不仅具有模拟性，更具较强的真实性、多彩的交互性，如临其境的感受，能使人获得逼真的体验感，更利于激发探究的兴趣。这一切虚拟之境、虚拟之物无须过多整理，可让学习者反复实验探索，反复尝试创新，且可不计试错成本。虚拟技术的逼真的体验感，无限的再生力，让学生在实验探究中自主建构知识成为可能。

（三）资源的共享性，高效的协作力

互联网以惊人的速度迅猛发展，人类正从工业时代大迈步进入信息时代，大数据、人工智能、区块链等技术已然兴起，“互联网+科学实验”也已悄然发生。“AI智能平台”“微课堂”“精品课程”“云端共享”……互联网技术令信息海量储存，优质科学实验教学资源的及时更新以及各种信息化的实验课程资源库的建设，令教师能便捷地获得直接相关的素材和资料。网络资源齐建共享，协作互助，让专家、大师、小白结伴同行，让原本无力为继的非专业非专职的科学教师能迅速迁移知识，快速复制能力，给教师蓄力赋能。互联网资源的共享性、高效的协作力成了科学实验教学有效实施的先决条件。

四、借助信息技术破解实验教学困境

当科学教师充分认识到实验教学的重要意义，明确了小学科学实验教学的重要性，通过学习知晓了新时期信息技术的多方功能，即便在开展科学实验教学时遇到困难，也不会畏难不前、绕道而行，而是去积极寻找解困之法，施行应用信息技术助力科学实验教学的良策。

那么针对前文所述之困，得知信息技术相关之能，教师可以施行哪些应用信息技术助力科学实验教学解困之策呢？

（一）引导学生观察，规范实验行为

为避免实验操作时因学生好动而乱动，让实验操作失去意义或因观看演示实验时距离较远，看不清现象，失去兴趣，教师可采用视频录像技术进行演示，引导学生观察实验现象，规范实验行为。如，在开展“加热和冷却”实验前，先进行视频演示对正确使用温度计测温进行规范指导。视频演示可以实现对局部进行放大、停顿，让讲解更加充分，为学生规范操作提供保证。同时还可以应用倍速或延时技术使学生缓慢地看到水温持续下降或快速上升的变化，也能使学生清晰地观察到缓慢的变化和不易观察到的细节。这样，在缩短了教学时长的同时又不着痕迹地引导学生专注观察，增强了实验的效果。

（二）丰富操作内容，实现实验创新

开展实验教学时，有时会因器材不足，或现实条件所限，让探究无法进行，让现象无法呈现。此时，教师可以采用虚拟实验，为学生提供操作条件，丰富实验内容，充分发挥自主能动性，让他们大胆操作敢于尝试。如，在“搭建简单电路”实验中，学生可以进入虚拟实验室，将电池、用电器、导线等进行多种组合，创新花样采用不同连接方式，不会因担心损耗电池、灯泡等电路设备而不敢尝试自主创新的连接方式，进而从容操作细致观察获得真知灼见。利用虚拟仿真实验能超越时空界限、化危为安、展示微观、压缩宏观、降低试错成本的优势，丰富实验操作内容，为学生自主探索提供机会，为实验创新提供可能。

（三）发掘互联网资源，巧借外力开展教学

小学科学课程虽处在科学启蒙阶段，但也会涉及生命领域、宇宙世界等博大精深的学问，由于受到知识储备、专业技能等因素影响，有些教师可能难以从容面对实验操作。教师可以充分应用互联网资源，在加强自身学习的同时引导学生拓宽多元化信息渠道获取资源，更可以借用网上博物馆、展馆、智能平台助力实验课堂。比如，“食物的消化”“认识矿物”等，就可以“微课”“精品课程”为助力，巧妙“聘请”外援，让网络名师、专家成为实验助教，开展双师、多师同堂指导实验，提升科学实验的准确性、直观性，为实验课程的顺利开展奠定基础。

借助信息技术破解实验教学困境，没有固定不变的模式和策略。在日常教学中，只要教师坚定走好“明重、析困、知能、施策”之路，以学生发展为根本，以提升学生的科学技能和素养为目标，依据客观条件，结合自身因素，针对教学实际巧妙整合应用信息技术，定能将小学科学实验教学落到实处。■