一、引言

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可引入信息技術(shù)和數(shù)字化資源，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行高效練習(xí)探究。教師需構(gòu)建完整全面的數(shù)字化教學(xué)模型和框架，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行靈活探究，高效總結(jié)思考，使科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提質(zhì)增效。

二、傳統(tǒng)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端

傳統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在各種問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力較弱，需要教師的全程帶領(lǐng)方能順利進(jìn)行實(shí)踐操作。

其次，在應(yīng)試教育模式下，學(xué)生往往以成績(jī)?yōu)閷?dǎo)向，缺乏自主學(xué)習(xí)能力。教師在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要是以灌輸式教學(xué)為主。教師操辦整個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生只是簡(jiǎn)單觀察、驗(yàn)證學(xué)習(xí)，這無(wú)法提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力。

第三，部分科學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)高、流程復(fù)雜，學(xué)生操作失敗的可能性較大，難以獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

第四，部分學(xué)校受到教學(xué)條件的限制，如缺乏設(shè)施、未配備專門的實(shí)驗(yàn)室等，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)條件受限，無(wú)法提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

第五，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照固定的流程和方法展開，學(xué)生的思維得不到延伸拓展，其難以發(fā)現(xiàn)新的問題，無(wú)法提出新觀點(diǎn)和看法，只是按部就班結(jié)合已有的觀點(diǎn)和理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，并沒有進(jìn)行大膽操作。

最后，科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)局限于教材，缺乏與日常生活與時(shí)代的緊密聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解只停留在書本上，很難提升自身的科學(xué)核心素養(yǎng)能力。

總之，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到教學(xué)空間、環(huán)境，以及各項(xiàng)資源的限制，其整體教學(xué)效率不高；再加上教師的教學(xué)理念落后，無(wú)法在教學(xué)過程中提升學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。

三、信息技術(shù)在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）利用信息技術(shù)展示實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng)的目的導(dǎo)向性。教師在教學(xué)過程中可通過視頻、圖文資料，向?qū)W生還原本次實(shí)驗(yàn)需要探索探究的方向；同時(shí)，也可以讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)視頻資料和圖文信息，了解并掌握實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)期間存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患問題，從而讓學(xué)生更加高效地參與學(xué)習(xí)探索過程。此外，借助此類方法可以幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)瓶頸，為其打開思路，讓學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，沿著主線目標(biāo)和任務(wù)方向進(jìn)行延伸拓展。為此，教師可以在短視頻中引入相應(yīng)的導(dǎo)學(xué)案資料，在其中植入豐富的動(dòng)畫、圖片、文字，并結(jié)合有趣的情景，展示實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)過程，幫助學(xué)生更深人地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師也可以適當(dāng)利用交互式電子白板，在實(shí)驗(yàn)開展前用電子筆對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)注和強(qiáng)調(diào)，集中學(xué)生的注意力，使其關(guān)注實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法和技巧。教師還可以利用網(wǎng)絡(luò)資源搜集與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)案例并向?qū)W生進(jìn)行展示，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

例如，在開展“模擬安裝照明電路實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師可以播放一段介紹照明電路工作原理的視頻，并結(jié)合圖文資料詳細(xì)解釋：“在觀看這段視頻和閱讀這些資料時(shí)，請(qǐng)注意觀察電路中電流的流向和各個(gè)組件的作用。我們的目標(biāo)是理解電路如何工作，并學(xué)會(huì)如何安全地安裝它?！?/p>

教師還可以展示一些因不正確安裝電路導(dǎo)致的安全事故的圖片，并強(qiáng)調(diào)：“在安裝電路時(shí)，我們必須遵循安全規(guī)則，避免裸露電線、不超負(fù)荷使用電源等。否則，可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、觸電等嚴(yán)重后果”。

與此同時(shí)，教師可以使用交互式電子白板展示導(dǎo)學(xué)案資料，其中包括電路圖、安裝步驟和注意事項(xiàng)等。教師可以用電子筆在電路圖上標(biāo)注各個(gè)組件，并強(qiáng)調(diào)：“請(qǐng)注意這個(gè)電路圖中的每個(gè)組件，我們將按照這些步驟來安裝電路。同時(shí)，請(qǐng)大家注意這些安全提示。”緊接著，教師通過網(wǎng)絡(luò)資源搜集一些關(guān)于照明電路安裝的實(shí)際案例，并展示給學(xué)生看。其中一個(gè)案例是一個(gè)學(xué)生成功安裝家庭照明電路的過程，另一個(gè)案例則是一個(gè)因錯(cuò)誤安裝導(dǎo)致的安全事故。

此時(shí)，教師可以向?qū)W生強(qiáng)調(diào)：“這些案例可以幫助我們更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和安全規(guī)則。請(qǐng)大家認(rèn)真觀看，并思考如何避免類似的安全事故?！?/p>

（二）利用仿真虛擬系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M

在正式的實(shí)驗(yàn)開展前，教師需帶領(lǐng)學(xué)生在仿真虛擬系統(tǒng)中參與初步的模擬實(shí)驗(yàn)。其主要目的是保證實(shí)驗(yàn)安全，避免學(xué)生在實(shí)際操作環(huán)節(jié)受到傷害。在虛擬系統(tǒng)中，教師可以帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)行靈活操作，同時(shí)在情景空間中幫助學(xué)生嘗試編制實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、流程，明確注意事項(xiàng)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗(yàn)參數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。而虛擬系統(tǒng)則可以根據(jù)學(xué)生的操作，結(jié)合物理原理，給出相應(yīng)的圖形、動(dòng)畫、聲音效果反饋，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。學(xué)生可以在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行靈活自由組合操作，并及時(shí)地將操作過程記錄、整理下來，將其編寫成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)流程。隨后，學(xué)生可對(duì)實(shí)驗(yàn)流程再次進(jìn)行驗(yàn)證，由系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行評(píng)估分析。通過這種方式，學(xué)生可以觀察虛擬系統(tǒng)所給出的結(jié)果反饋，分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中存在的欠缺和不足之處。通過反復(fù)嘗試，學(xué)生可以編制正確的實(shí)驗(yàn)方案。而虛擬系統(tǒng)還具備安全評(píng)審功能，可以分析學(xué)生所編制的實(shí)驗(yàn)方案是否安全可靠。教師也可以根據(jù)學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中的操作，了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)狀況，以及在科學(xué)探索過程中存在的核心素養(yǎng)能力欠缺問題，并評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方法是否有效。因此，在開展正式實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，教師可以嘗試?yán)锰摂M系統(tǒng)，讓學(xué)生提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析，編制實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，為后續(xù)的正式操作提供指導(dǎo)。

例如，在上述實(shí)驗(yàn)中，教師首先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入仿真虛擬系統(tǒng)，讓學(xué)生參與初步的模擬實(shí)驗(yàn)。教師說：“在進(jìn)行真實(shí)的‘安裝照明電路’實(shí)驗(yàn)之前，我們先在虛擬環(huán)境中模擬一下實(shí)驗(yàn)過程，這樣大家可以更直觀地了解實(shí)驗(yàn)步驟，并且確保在實(shí)際操作中的安全性?！苯處熆稍谔摂M系統(tǒng)中展示照明電路的基本構(gòu)成，并引導(dǎo)學(xué)生嘗試編制實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，然后，教師示范道：“首先，我們需要在虛擬系統(tǒng)中選擇所需的電路元件，如電源、開關(guān)、電燈等，并嘗試將它們連接起來?！睂W(xué)生按照教師的指導(dǎo)，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行元件的連接和電路的設(shè)計(jì)。

在操作過程中，教師應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。例如，教師說：“請(qǐng)大家注意，在連接電線時(shí)，要確保電線不暴露在外，以避免觸電風(fēng)險(xiǎn)?！蓖瑫r(shí)，教師要提醒學(xué)生注意電源的選擇和電路的穩(wěn)定性。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如電壓、電流等，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如，學(xué)生選擇了不同的電壓值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察電燈的亮度和開關(guān)的反應(yīng)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生多嘗試不同的參數(shù)組合，以深入理解電路的工作原理。虛擬系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的操作，結(jié)合物理原理，給出相應(yīng)的圖形、動(dòng)畫、聲音效果反饋。當(dāng)學(xué)生成功連接電路并開啟開關(guān)時(shí)，電燈亮起并發(fā)出“?！钡囊宦曁崾疽?，這極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行靈活自由組合操作后，教師說：“請(qǐng)大家將各自的實(shí)驗(yàn)流程在虛擬系統(tǒng)中再次運(yùn)行一遍，看看是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果?！毕到y(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行評(píng)估分析，并給出結(jié)果反饋。

學(xué)生根據(jù)虛擬系統(tǒng)給出的結(jié)果反饋，分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中存在的欠缺和不足之處，并通過反復(fù)嘗試編制優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案。虛擬系統(tǒng)還具備安全評(píng)審功能，可以分析學(xué)生所編制的實(shí)驗(yàn)方案是否安全可靠。例如，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到學(xué)生設(shè)計(jì)的電路存在短路風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，會(huì)給出警告提示，并建議學(xué)生修改電路設(shè)計(jì)。

（三）結(jié)合希沃白板，指導(dǎo)實(shí)踐動(dòng)手操作，記錄操作步驟

教師可利用希沃白板軟件指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，并且借助視頻錄制功能，記錄學(xué)生的操作步驟。希沃白板具備強(qiáng)大的交互性、直觀性和便利性，可以為科學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來革命性的變化。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)可借助其強(qiáng)大的投影和演示功能，將實(shí)驗(yàn)步驟以圖文視頻的形式進(jìn)行梳理。而學(xué)生可以配合之前所編寫的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。比如，在初始階段，學(xué)生可以在希沃白板軟件的提示下檢查實(shí)驗(yàn)器材和裝備是否安全。學(xué)生也可以將自己前期規(guī)劃的實(shí)驗(yàn)步驟上傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過希沃白板軟件進(jìn)行直觀可視化展示，使其能夠?qū)崟r(shí)了解自己的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

總之，希沃白板作為一個(gè)可視化看板，能夠起到良好的信息提示指導(dǎo)作用，可以幫助學(xué)生實(shí)時(shí)把控自己的實(shí)驗(yàn)過程。同時(shí)，輔助手機(jī)、平板電腦，記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程，以便為后續(xù)開展實(shí)驗(yàn)復(fù)盤和總結(jié)提供相應(yīng)的指引和幫助。

例如，在正式的實(shí)驗(yàn)操作開始前，教師可利用希沃白板的投影功能，展示實(shí)驗(yàn)所需器材的清單和圖片，讓學(xué)生根據(jù)清單，逐一檢查實(shí)驗(yàn)器材和裝備是否齊全、安全，如確認(rèn)電源插頭無(wú)損壞、電線無(wú)裸露部分、燈泡無(wú)裂痕等。同時(shí)，教師還應(yīng)展示電路連接圖，并詳細(xì)說明每一步的連接方法和注意事項(xiàng)。通過希沃白板，學(xué)生可以清晰地看到每一步的操作過程和關(guān)鍵點(diǎn)。在希沃白板的指導(dǎo)下，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。他們連接電源和開關(guān)，然后連接開關(guān)和燈泡，并仔細(xì)檢查每一根電線的連接是否牢固。

在操作過程中，學(xué)生可以隨時(shí)參考希沃白板上的實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師組織學(xué)生進(jìn)行復(fù)盤總結(jié)。教師帶領(lǐng)學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)操作視頻，分析學(xué)生在操作過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足。隨后，教師針對(duì)學(xué)生的問題和困惑進(jìn)行解答和指導(dǎo)，幫助他們更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和操作方法。此外，教師還可以利用希沃白板的投影功能展示其他學(xué)生的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)作品和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，供學(xué)生參考和學(xué)習(xí)。

（四）再次回歸仿真虛擬系統(tǒng)，進(jìn)行拓展延伸學(xué)習(xí)

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)反思總結(jié)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)內(nèi)容、過程、結(jié)果形成更為深刻的理解和認(rèn)知。但是，科學(xué)探索永無(wú)止境，學(xué)生在完成本輪實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之后，必然會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)要素產(chǎn)生濃厚的興趣，也會(huì)提出更多創(chuàng)意想法和觀點(diǎn)。此時(shí)，教師需要鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)踐操作，再次回歸到仿真虛擬系統(tǒng)中，帶著不一樣的眼光，不一樣的視角，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。為此，教師需要引入一個(gè)強(qiáng)大的虛擬系統(tǒng)，支持學(xué)生在更大的空間維度，以及更復(fù)雜的領(lǐng)域進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，從而讓學(xué)生從傳統(tǒng)的驗(yàn)證性學(xué)習(xí)狀態(tài)中轉(zhuǎn)變過來，使學(xué)生能夠探索科學(xué)中的底層邏輯，同時(shí)探尋未知的科學(xué)現(xiàn)象，借此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索能力和科技創(chuàng)新能力。

在此期間，教師需要帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程進(jìn)行總結(jié)反思，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、梳理、整理，剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的一般性規(guī)律和未知的科學(xué)現(xiàn)象，再利用虛擬系統(tǒng)的靈活性、可變性優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)多元化的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，進(jìn)行拓展性學(xué)習(xí)。在虛擬系統(tǒng)中，學(xué)生可以進(jìn)行大膽操作，如改變變量、設(shè)置不同的參數(shù)等，學(xué)生甚至可以在虛擬系統(tǒng)中模擬不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件。而實(shí)驗(yàn)室、虛擬系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生的模擬，給出不同的論證和猜想，得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助學(xué)生對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行拓展延伸，從而讓學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和操作流程。

例如，在上述實(shí)驗(yàn)中，教師提出了一個(gè)問題：“如果改變電源的電壓，燈泡的亮度會(huì)有何變化？”學(xué)生小王在虛擬系統(tǒng)中調(diào)整了電源的電壓，從1.5V逐漸增加到9V，并記錄了每次變化時(shí)燈泡的亮度。小王發(fā)現(xiàn)，隨著電壓的增加，燈泡的亮度也逐漸增強(qiáng)，但當(dāng)電壓超過6V時(shí)，燈泡開始閃爍并發(fā)出嗡嗡聲，表明電路出現(xiàn)了過載。接著，教師又引導(dǎo)學(xué)生探究了不同電阻值對(duì)電路的影響，讓學(xué)生通過調(diào)整電阻的大小，觀察燈泡亮度的變化，從而理解電阻在電路中的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

總體來說，在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間，教師需要引入豐富的教學(xué)資源，結(jié)合多元化的教學(xué)工具，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行靈活調(diào)控，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行持續(xù)總結(jié)和不斷探究，使學(xué)生的整體能力和素質(zhì)得到強(qiáng)化提升。

作者單位：沈紀(jì)平江蘇省蘇州市昆山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)包橋小學(xué)

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