信息化的大環(huán)境下，互聯(lián)網(wǎng)、3D、VR等技術(shù)不斷改變著社會，教育也不例外。信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)的模式，優(yōu)化了教與學(xué)，為學(xué)生的核心科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》肯定了數(shù)字化教學(xué)的優(yōu)勢：它能具象化抽象的科學(xué)概念，幫助學(xué)生理解;它可以創(chuàng)設(shè)虛擬的問題情境，支持學(xué)生的科學(xué)探究;利用電子探測儀和圖像軟件包，使信息的采集和處理過程直觀化;借助互聯(lián)網(wǎng)，可以加速信息的獲取和共享。

小學(xué)科學(xué)學(xué)科涉及范圍較廣，開發(fā)和用好信息資源庫能夠開闊學(xué)生的視野，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲。僅借助傳統(tǒng)教學(xué)手段是無法形象、具體地呈現(xiàn)某些科學(xué)現(xiàn)象的。對于一些現(xiàn)象，學(xué)生只有借助數(shù)字化的影像技術(shù)才能觀察和記錄，如單靠紙筆記錄或者口頭描述是無法100%還原真實(shí)情境的。當(dāng)下的小學(xué)生一出生就生活在信息化的世界中。他們能夠并行任務(wù)，喜歡圖表化和視覺化表達(dá)，喜歡“強(qiáng)交互”。教師不能再用前數(shù)字化時代的語言去吃力地教育這些數(shù)字土著。筆者認(rèn)為，教師應(yīng)將教育信息化當(dāng)作一種契機(jī)，讓信息技術(shù)更好地服務(wù)教育教學(xué)。

一、課前翻轉(zhuǎn)，學(xué)習(xí)更加自主

課前翻轉(zhuǎn)，即將部分簡單的內(nèi)容前置，讓學(xué)生在課前學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的科學(xué)學(xué)習(xí)局限于校園和課堂，學(xué)生的課前學(xué)習(xí)缺乏教師的指導(dǎo)和專業(yè)化的平臺支撐。隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的普及應(yīng)用，師生和生生之間的交流變得更加便捷;網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供了豐富專業(yè)的資源;各種便攜式移動智能終端可支持實(shí)時攝影攝像;各種在線學(xué)習(xí)平臺可以隨點(diǎn)隨學(xué)，直接推送信息，呈現(xiàn)學(xué)生思考過程。這些軟硬件的開發(fā)與應(yīng)用為學(xué)生課前學(xué)習(xí)提供了技術(shù)條件。課外翻轉(zhuǎn)——教師大膽地放手讓學(xué)生“先學(xué)”，鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，響應(yīng)新時代課改要求，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，突出學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。

下面以“水滴里的生物”為例具體介紹。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生能用放大鏡和顯微鏡觀察微生物，并做好記錄;知道微生物是一種個體微小、分布極廣的生命體，絕大多數(shù)要用顯微鏡才能看到;了解荷蘭科學(xué)家列文虎克是世界上第一個發(fā)現(xiàn)微生物的人。

如何觀察“水中微生物”？教材上介紹的主要方法是借助顯微鏡觀察。學(xué)生學(xué)會使用顯微鏡是觀察的第一步。傳統(tǒng)模式下，教師主要是通過講解和演示來教授顯微鏡的使用方法。教學(xué)參考書建議用2課時完成“水滴里的生物”教學(xué)，然而筆者發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生熟悉顯微鏡的構(gòu)造并熟練使用顯微鏡1課時是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這樣，留給學(xué)生借助顯微鏡觀察的時間就不足1課時，而動手能力正是當(dāng)代學(xué)生需要重點(diǎn)培養(yǎng)的。

了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)比較簡單，并沒有太多的技巧——數(shù)字化的學(xué)習(xí)軟件完全可以取代教師。筆者在教學(xué)這部分內(nèi)容時，先讓學(xué)生課前打開3D/VR矩道軟件（一種數(shù)字化的學(xué)習(xí)軟件）自主了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)。借助該軟件，學(xué)生可以對顯微鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解學(xué)習(xí)（如圖1），同時也可以借助手中的鼠標(biāo)對顯微鏡進(jìn)行任意旋轉(zhuǎn)。通過以上操作，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)更加立體化、精細(xì)化和高效化。這是傳統(tǒng)教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的。

相較于了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)，使用顯微鏡的教學(xué)具有較強(qiáng)的傳授性和技能性。教師必須手口相傳才能教好這部分內(nèi)容。傳統(tǒng)模式下，教師雖然也是手把手地教，但是教學(xué)效果與時間投入不一定成正比關(guān)系。主要原因是用傳統(tǒng)手段很難將細(xì)節(jié)清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生。在信息技術(shù)的輔助下，教師可以提前錄制好用于演示的微課視頻（如圖2）并上傳到全景課堂（以班級為單位的數(shù)字化學(xué)習(xí)交流平臺），供學(xué)生在線學(xué)習(xí)。這樣，學(xué)生可以更合理地利用課堂內(nèi)外時間。學(xué)生利用寶貴的課堂時間專注項(xiàng)目學(xué)習(xí)，共同探究具有一定挑戰(zhàn)性的實(shí)際問題，參與創(chuàng)新活動，進(jìn)行深層次理解和思考，促進(jìn)高階思維發(fā)展。這樣的課堂教與學(xué)對于“數(shù)字土著”更具有挑戰(zhàn)性和吸引力，相較于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)更有實(shí)際價值。

二、課堂模擬，感受更加真切

小到細(xì)胞，大到浩瀚宇宙，小學(xué)科學(xué)學(xué)科中的學(xué)習(xí)對象很多是人們無法真實(shí)觸及和感知的。傳統(tǒng)模式下，教師對這部分內(nèi)容只能借助圖片、文字及語言向?qū)W生講解。信息技術(shù)的應(yīng)用延展了人類的感官，超越了人類的極限?！岸忿D(zhuǎn)星移”等這些平時不可能用肉眼清楚觀察到的現(xiàn)象，在3D/VR、智能軟件等的幫助下變得觸手可及。這些現(xiàn)象數(shù)字化呈現(xiàn)的效果與感覺與學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中的視、聽、觸等感知高度接近。學(xué)生如身臨其境。

（一）體驗(yàn)“斗轉(zhuǎn)星移”

小學(xué)科學(xué)六年級“看星座”的教學(xué)中，教師要帶領(lǐng)學(xué)生觀測星空;找到北斗星和北極星;制作“星座”放映器;長期堅(jiān)持科學(xué)觀察;培養(yǎng)科學(xué)的世界觀，學(xué)會正確的科學(xué)探究方法。要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，按照傳統(tǒng)的做法，教師得選擇多個天氣晴朗的夜晚，帶著全班學(xué)生去空曠的野外進(jìn)行長期觀察。如果還這樣觀察，學(xué)生的安全很難保障，也會擠占學(xué)生學(xué)習(xí)其他科目的時間。

現(xiàn)在，學(xué)生只需要打開愛學(xué)板（平板電腦）上的Star-walk軟件，調(diào)整愛學(xué)板的方向，就可以實(shí)時、真切地看到北斗七星的具體位置，觀察任何他們想看的星座（如圖3）。“斗轉(zhuǎn)星移”這類奇妙景象平時需要耗時耗力才能觀察到，現(xiàn)在通過軟件的動態(tài)模擬，它們在學(xué)生的腦海里變得立體起來。

（二）感知生命律動

下面以“心臟和血液循環(huán)”為例具體闡釋。教師要引導(dǎo)學(xué)生了解心臟的結(jié)構(gòu)和功能;利用心臟模型了解心臟的結(jié)構(gòu)和功能;意識到堅(jiān)持體育鍛煉有利于心臟健康。在筆者看來，對于心臟的認(rèn)識，從最早的平面圖像模型展示再到立體模型演示，都不如將鮮活跳動的“心臟”直接拉到學(xué)生眼前更能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

下面是課堂上的對話。

教師：同學(xué)們，你們感受過心臟的跳動嗎？

學(xué)生：沒有。

教師：接下來，大家一起來感受心臟的跳動。

學(xué)生一臉疑惑——怎么感受？

教師：請各小組打開3D/VR矩道軟件上的“心臟”，戴上3D眼鏡，拿起手中的手柄進(jìn)行操作（如圖4）。看到了什么？

學(xué)生1：老師，我看到了一顆鮮活跳動的“心臟”就在眼前，好神奇！

學(xué)生2：老師，我看到了“心臟”上面的血管，有粗的血管，也有很細(xì)的血管！

學(xué)生3：老師，通過解剖，我看到心臟左右兩邊，上下兩邊都是隔開的。

一顆“心臟”鮮活律動，讓學(xué)生迅速投入到探究中。傳統(tǒng)的圖片材料和視頻材料無法激起學(xué)生如此強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望。

（三）輔助真實(shí)實(shí)驗(yàn)

如今，探究式學(xué)習(xí)已是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式。教師要積極地創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，為學(xué)生提供更多探究式學(xué)習(xí)的機(jī)會?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、分析問題和解決問題的能力等方面發(fā)揮重要作用?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)一直是探究式學(xué)習(xí)的主要方式之一。目前，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)主要以傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究為主，逐步融合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不同，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是利用由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析軟件、實(shí)驗(yàn)教程構(gòu)成的一套完整的實(shí)驗(yàn)輔助系統(tǒng)來開展實(shí)驗(yàn)活動。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中因儀器精確度不高造成的誤差大、可重復(fù)性差、探究用時多等不足。例如，學(xué)生做“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)，借助溫度傳感器、采集數(shù)據(jù)軟件、智能數(shù)字實(shí)驗(yàn)盤，設(shè)定采樣時長為15秒（如圖5），采集器就會按時記錄數(shù)據(jù)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖進(jìn)行分析，通過分析直觀的圖像能夠迅速地找到水被加熱到沸騰的過程中溫度變化規(guī)律，更加深刻地認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)。

三、課后“智”導(dǎo)，探究更加深入

有限的課堂學(xué)習(xí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了學(xué)生的探究欲望。生活中處處有科學(xué)，課堂之外有更多值得探究的地方。在信息技術(shù)的輔助下，線上線下教學(xué)深度融合。課堂與課后的距離不斷縮小。學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于課堂和書本，教師的教學(xué)指導(dǎo)不再局限于面授。實(shí)施數(shù)字化教學(xué)后，學(xué)生進(jìn)入廣闊的自由世界，利用手中的愛學(xué)板，隨時隨地將觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行記錄，并與同伴實(shí)時分享。學(xué)生交流的空間拓寬了，時間拉長了。數(shù)據(jù)通過云端高效傳輸——學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師以及學(xué)生與外面世界的聯(lián)系更加緊密。有了信息技術(shù)的支持，學(xué)生可盡情地探索更多的未解之謎，得到專業(yè)教師和同伴的實(shí)時指導(dǎo)。在探究過程中，學(xué)生的個性也能得到很好的發(fā)展，這對全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)起到了非常重要的作用。

以“霾的研究”為例，針對“霾的成因”這一問題，學(xué)生提出垃圾焚燒、汽車尾氣排放以及少數(shù)人吸煙等因素可能導(dǎo)致霾。在有限的課堂時間內(nèi)，師生不可能對這些猜想進(jìn)行逐一驗(yàn)證。一節(jié)課結(jié)束，學(xué)生意猶未盡。為了滿足學(xué)生的好奇心，播種探究的種子，筆者將繼續(xù)探究的任務(wù)交給感興趣的學(xué)生。這部分學(xué)生回家后，利用空余時間先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，再將實(shí)驗(yàn)方案上傳班級圈。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過全景課堂平臺討論實(shí)驗(yàn)方案的可行性，聽取建議。課后這些學(xué)生在家長的協(xié)助下完成了實(shí)驗(yàn)，借助手中的愛學(xué)板將實(shí)驗(yàn)過程記錄下來，并上網(wǎng)將視頻上傳到全景課堂的班級圈中。其他學(xué)生可以觀看視頻對實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，不斷回放視頻，發(fā)現(xiàn)問題，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

以“養(yǎng)蠶”為例，傳統(tǒng)模式下的做法是教師在課堂上將蠶卵發(fā)給學(xué)生，告知養(yǎng)蠶的注意事項(xiàng)，讓學(xué)生在家完成養(yǎng)蠶過程。對于養(yǎng)蠶過程中遇到的問題，學(xué)生通過紙筆記錄，然后在課堂上交流探討，尋求幫助。有了信息技術(shù)的支持，學(xué)生在家養(yǎng)蠶，對于養(yǎng)蠶過程中遇到的問題可以通過全景課堂，在班級圈分享養(yǎng)蠶日記，實(shí)時交流（如圖6）。

通過對比，筆者發(fā)現(xiàn)在信息化環(huán)境下指導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)蠶，成功率相較于傳統(tǒng)模式有大幅提高。信息技術(shù)的應(yīng)用破除了家校壁壘，為學(xué)生提供了更加便捷的交互平臺，讓他們身處各地也能共同討論學(xué)習(xí)。分享交流的時空拓展了，只要學(xué)生愿意，隨時可以表達(dá)自己的想法和疑問，第一時間尋求“智導(dǎo)”。“交換一個蘋果，各得一個蘋果;交換一種思想，各得兩種思想。思想的彼此交換，就是思想的共享，情感的共鳴。”這樣隨時隨地的交流打破了時間和空間的桎梏，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從“有限”走向“無限”。

教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)人。數(shù)字化環(huán)境下，靈巧的教學(xué)方法得以施展，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)時空受限、學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不足、個性化教學(xué)止步不前的狀況。信息技術(shù)在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用貫穿課前、課中和課后，課前的翻轉(zhuǎn)鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力;課堂上的模擬感知增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn);課后的智能指導(dǎo)破除了家校壁壘。數(shù)字化教學(xué)是一種理念，一種方式，它正在使教與學(xué)的方方面面發(fā)生革命性的變化。但是，人機(jī)互動真的能夠取代人與現(xiàn)實(shí)的互動嗎？美國哲學(xué)家安德魯·芬伯格說過“教育要涉及對話和教師的積極參與，這是教育的基礎(chǔ)過程”。北京師范大學(xué)張志禎教授指出“感知和模擬的經(jīng)驗(yàn)不等于學(xué)習(xí)”，他還強(qiáng)調(diào)“從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)包括了具體經(jīng)驗(yàn)”。是的，無論虛擬現(xiàn)實(shí)做得多么接近現(xiàn)實(shí)，它始終無法取代現(xiàn)實(shí)生活。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)將常規(guī)學(xué)習(xí)與數(shù)字化的虛擬學(xué)習(xí)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，為學(xué)生提供更好的體驗(yàn)環(huán)境。

（作者系江蘇省無錫市安鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)小學(xué)教師）