运用虚拟工具提升流动儿童科学学习力的研究

江苏省苏州市吴江区盛泽小学 沈 红

“双减”主要是指“有效减轻义务教育阶段学生过重的作业负担和校外培训负担”。基于这样的背景，作为义务教育阶段的小学科学学科，面对班内大部分的流动儿童，如何减轻流动儿童的作业负担，提高流动儿童的科学课堂学习效率呢？在网络如此发达的今天，教师是否可以充分利用网络，减少流动儿童趁“双减”而滥用网络的现象，让网络来辅助科学课堂教学呢？笔者基于流动儿童学习方面存在的一些不足，尝试了运用虚拟工具来辅助科学课堂教学。

所谓虚拟工具，就是指能够辅助科学学习的科学小程序、虚拟仿真实验室等网络工具。运用虚拟工具，能激发流动儿童科学学习的兴趣，从而提升流动儿童的科学学习力。所谓科学学习力，就是指学生在科学学习中把知识资源转化为知识资本的能力。学习力包括学习动力、学习能力、学习毅力和学习创造力四个构成要素。虚拟工具的有效运用，能够促进学生在科学探究中不断提升科学学习力，从而让学生学会、会学和乐学。

一、虚拟工具在提升流动儿童科学学习力中的价值

（一）激发动力，提升学习兴趣

学习动力就是学生自觉的学习内驱力，然而流动儿童的学习内驱力在一定程度上是存在不足的。科学的虚拟工具，是从实际的学习需求出发而开发的各类仿真实验室以及小程序、APP等，能够充分满足流动儿童的好奇心和探究欲。他们在课前可以尝试探究，在课中可以深入探究，在课后也可以进行巩固探究。在教师有目的的引导下，科学虚拟工具的有效运用，能够促进流动儿童主动探究，激发了流动儿童内在的学习兴趣。

（二）发展能力，促进自我探索

学习能力，就是学生运用科学的学习方法独立地去学的能力。流动儿童只有发展了学习能力，才能做到“会学”。运用科学虚拟工具，能有效提升流动儿童的学习能力，使他们在使用过程中逐渐“会学”，进而达成“学会”，从而促进流动儿童在学习上的自我探索。网络科技已成为当今社会的主流，而引导流动儿童正确使用虚拟工具辅助学习，能够促使他们运用网络技术去解决实际问题，积极探索，同时发展自我学习的能力。

（三）增强毅力，提高学习效益

毅力，就是一个人坚强持久的意志。有毅力的流动儿童会为达到预定的目标而自觉克服困难、努力去实现。那么，支持流动儿童持久地学习的毅力来自哪里？

除了学生自身的学习需求外，家长和教师的鼓励必不可少。而对流动儿童科学虚拟工具的运用进行评价，能增强流动儿童科学学习的毅力，促使他们持久地去运用，从而辅助自己的学习，这在某种程度上提高了流动儿童学习的效益。

二、运用虚拟工具提升流动儿童科学学习力的策略

当今社会，网络科技迅猛发展，科学教育可利用的工具越来越多，尤其是各类科学网站、小程序、APP等虚拟工具，更是给科学学习带来了很多便利。运用虚拟工具，可以有效解决科学探究中的短板，给流动儿童的科学学习注入新的活力，为流动儿童科学学习力的培养提供了平台。

（一）利用虚拟科学小程序、APP，激发流动儿童科学学习的动力

信息时代，科学的课堂学习要与信息技术相结合，虚拟的科学小程序、APP等都是很好的科学学习工具，为流动儿童更好地学习科学，提升他们的学习能力提供了便利。

1.科学观察小程序

一般科学观察小程序的运用可以安排在课前或课后，学生利用小程序观察、学习后，记录下自己的发现，并在课堂上进行交流，对课堂的学习起到了一定的辅助作用。比如，在教学教科版科学六年级下册《宇宙》这一单元时，“星空指南小程序”就可以帮上很多忙。点开小程序就可以看到自己所处的地理位置信息，日出日落、月出月落的时间等；点击星图就能显示自己所在地此时的星空图；点击某个星星还能显示其所在星座，当然还有其他的很多功能。流动儿童，由于受场地、天气等因素影响，很难尽情地观察星空，在小区里只能看到偌大的一片天，美丽星空已然被阻挡在了视线外。而利用“星空指南小程序”，就能看到现实生活中根本无法看到的星星，为流动儿童观星、识星提供了帮助，提升了他们学习的动力，训练了他们运用科学技术的能力。

2.科学查询小程序

同时，还有很多科学查询小程序，如月相查询、天气查询、世界时间查询、食物营养查询等，流动儿童在学习相应的科学内容时，都可以利用这些小程序进行辅助学习。比如，教学教科版科学三年级下册《月相变化的规律》这一课时，有时会遇到阴雨天气，无法观察到当天的月相，教师可以指导流动儿童先进行想象推测，画一画自己认为的月相是什么样的，然后通过月相查询小程序，查看当天的月相，进行比较修正，帮助流动儿童更好地学习月相。

3.科学识别小程序

另外，一些科学识别类的小程序、APP，如“形色”APP，通过拍照或上传图片就可以识别各种各样的植物，对流动儿童学习教科版科学一年级上册《植物》单元时有很大的帮助。“昆虫百科”小程序也同样通过拍照或上传图片就可以识别各种各样的昆虫，还能获得这些昆虫的简介，对流动儿童学习教科版科学一年级下册《动物》这一单元的帮助很大。“矿石视界”小程序也可以用同样的方法来鉴别，还可以了解其特征，为流动儿童学习教科版科学四年级下册《岩石与土壤》单元的学习提供了很多便利。

虚拟科学小程序和APP使用方便，对课堂学习具有辅助作用，同时激发了流动儿童学习科学的动力，也培养了流动儿童善于观察、善于运用的能力。

（二）利用虚拟科学实验室，培育流动儿童科学探究的能力

虽然现在有些学校的科学实验室都比较标准，各种实验器材也比较齐全，但要满足人手一份实验材料，人人都能充分进行实验，还是比较困难的。有时由于实验的时间跨度比较大，对教学会造成很大的影响，不能直接看到效果；有时由于天气、场地等各种原因，也会阻碍实验的顺利进行。早在2012年10月，在杭州举行的主题为“远程实验室：支撑环境与创新动力”的中国远程教育学术论坛中，有专家就进行了远程虚拟实验室的演讲，他认为虚拟科学实验室正在成为未来的方式方法，并且支持当前课堂中所采用的学习方法。在国内比较好的虚拟实验室有：NOBOOK虚拟仿真实验室（https://www.nobook.com/），同步实验室（虚拟仿真实训实验系统）（https://www.312345.com/），中央电化教育馆虚拟实验教学服务系统（https://vlab.eduyun.cn），等等。同时，也有很多国外的虚拟科学实验室：Prepmagic（为学生提供帮助他们学习的科学模拟）（https://www.prepmagic.com/），Science Buddies（为中小学学生、家长以及教师提供开展科学实验的帮助）（www.sciencebuddies.org），等等。

1.缩短实验时间，提高实验效率

利用虚拟实验室可以缩短实验的时间，并能在瞬间获得详细的实验结果，实验效率比较高。比如，教科版科学五年级下册第一单元第1课《种子发芽实验》，学生可以选择一个影响种子发芽的因素进行实验。但这些实验的时间跨度大，一节课内根本无法完成，教师一般只是让学生观察已经做好的实验结果，或者是让学生在家自己做实验，或者是在实验室准备好实验，过几天看实验现象。但总体来说，实验效果还是达不到教师预期的效果。而利用虚拟仿真实验室，让学生动动手指、点点鼠标就能快速完成整套实验，实验现象明显，实验结果翔实，学生在视觉上的冲击也比较大，体验深刻，同时也能提升他们对不同实验现象的归纳总结能力。

2.模拟高难实验，发现更多现象

利用虚拟实验室还可以让学生进行一些在现实的实验中无法进行或是进行有困难的实验，并发现在现实实验中难以察觉的现象。比如，教科版科学四年级上册第一单元第3课《声音是怎样传播的》，其中探索1需要抽出玻璃罩内的空气，让学生听闹钟声音的变化，一般教师上这一课只是播放一个视频给学生看，然后让学生说一说，但学生没有实际的感受。而通过虚拟仿真实验，学生可以自己通过点鼠标连接真空罩和抽气泵之间的连接管道，然后通过打开和关闭抽气开关，观察真空罩里闹钟的变化，实验现象明显，学生热情高涨，感受深刻。此虚拟实验解决了现实实验中材料缺乏、实验困难等很多问题。

虚拟实验室的运用，为课堂的学习注入了新的活力，不但提升了流动儿童运用网络技术的能力，同时对科学探究的观察、思辨、归纳、总结等能力也起到了一定的促进作用。

（三）利用虚拟工具的评价效应，提升流动儿童的学习毅力

流动儿童运用虚拟工具的效果怎样？有没有掌握基本要领？那些需要在课前和课后运用的虚拟工具有没有去好好利用？这些都需要进行一个评价反馈，往往流动儿童会在肯定和鼓励中，表现出科学学习的浓厚兴趣，学习科学的持久性也会不断增强，从而提升流动儿童的学习毅力。

1.使用“科学成长护照”，激励学生不断向前

在科学课中笔者会使用“科学成长护照”来对流动儿童使用虚拟工具做一个评价，“科学成长护照”是笔者所在学校推出的流动儿童成长护照，它是一个系统化的评价工具，涵盖学生的方方面面。在科学课堂教学中，笔者主要运用它的学科争星集章的功能来评价激励学生。如在科学课堂上能很好地运用虚拟仿真实验来完成在实际实验中难以很好地完成的实验的，那么就可以在相应的栏目中加一颗星。如果回家能够对所做过的实验，再用虚拟仿真实验进行巩固的，并记录下实验的结果的，也可加一颗星。对于学习相应内容的单元，如用对应的小程序或APP加以预习及拓展的，也可加一颗星。争星集章的评价方式一般为组长评、小组成员互评等，也有师生一起评的，由组长负责在空心的五角星里涂上红色。集满五颗星，就可在“成长护照”上敲上一个争先章。有了争星集章的评价表，学生会将“双减”后课余自由支配的时间充分运用在科学探究上，从而减少了打网络游戏、刷抖音等的时间，对流动儿童的科学学习有了很大的促进作用，使得流动儿童的学习毅力不断增强，学习兴趣不断提升。

2.学习成果展示，激发学生持续探究

运用虚拟科学工具进行探究，最大的一个特点就是可以利用截图功能快速地保存学习成果。不管是运用识别小程序还是查询小程序，识别植物、昆虫也好，查询月相、天气也好，都可以快速截图下来，虚拟仿真实验也可以截屏。教师过一段时间会在班级群中建立一个科学学习成果展示的群相册，让学生把自己的学习成果都展示在群相册中，大家可以通过浏览相册相互学习，还可以进行集体评议。教师和学生一起评选出运用虚拟科学工具的最佳学习能手，并颁发荣誉证书。通过展示、评奖活动，学生的学习劲头越来越足，探究兴趣越来越浓。“双减”背景下，教师摒弃了乏味的抄写背诵作业，取而代之的是巧妙运用网络进行探究实践，大大增强了学生学习科学的毅力。

科学虚拟工具的有效运用，是科学教育现代化的一种良好体现，也是“双减”背景下减轻学生作业负担，充分利用网络资源的一种真实写照。它为流动儿童更好地学习科学提供了支持，切实提升了流动儿童的科学学习力。当然，在实际的课堂学习中，虚拟工具的使用只是作为辅助学习的一种手段，还是需要与课堂的分组实验紧密结合，两者相辅相成，这样才能达到更好的学习效果，促进流动儿童科学学习力的有效提升。