1、信息技术在小学科学教育中的创新与整合信息技术在小学科学教育中的创新与整合飞速发展的信息技术正在引起社会的深刻变革，已经到来的信息时代迫切要求我们的教育进行改革，教育技术已成为教育改革的制高点和突破口。在小学科学课程标准中也指出，“在一切有条件的地方，科学课程的教学应尽可能地运用现代教育技术。”信息技术与小学科学整合与创新已经成为社会与时代发展的必然趋势。一、小学科学的教育特点信息技术与小学科学的整合与创新不能脱离学科与学生，小学科学课是实施整合与创新的载体，小学生是科学学习的主人。因而本文从小学科学学科的特点和小学生的身心发展特点两个方面来谈起，以其作为信息技术与小学科学的整合与创新的依据。（
2、一） 小学科学学科的特点小学科学是纲要中规定的在小学中高年级开设的一门综合性课程，是“以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程” ，它的前身是小学自然。小学科学十分注重学生的亲身经历、主动探究，获取第一手资料，十分强调直接经验的获得。但是在生命世界、物质世界、地球与宇宙三大领域的科学知识中，许多的现象、原理、规律是我们看不见的，凭借传统的教学又难以讲清，利用信息技术却能达到较好的教学效果。如：通过可视化的模拟学生就很容易理解雨、雪的形成过程。事实上，学生越是不知道不理解，就越迫切地想探究明白。正如学记中指出的那样“当其可之谓时”，在学生想知道，而又不能直接地通过直观感知获得的时候，就可以运用信息技术
3、帮助学生进行间接的“亲历”。这样的教学无论是在科学知识的获得、情感的体验以及态度与价值观的培养方面都是一个有益的探索。（二） 小学生的身心发展特点小学教育阶段是儿童心理发展的一个重大的转折时期，这个时期的儿童“开始进入学校从事正规的有系统的学习”，学习逐步成为他们的主导活动；他们“逐步掌握书面言语”，思维逐步由形象思维向抽象逻辑思维过渡；他们开始“有意识的参加集体生活”。他们的生理和心理发展具有不平衡性、顺序性、阶段性和差异性，心理学家皮亚杰更是在此基础上提出了认知发展阶段论。有效的学习必须考虑到儿童的身心发展特点，循序渐进。儿童“对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于动手操作具体形象
4、的物体，这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期”。他们的思维“仍然是直接与感性经验相联系的，仍然具有很大成分的具体形象性”。因而在教学方法上就应该以直观、形象的教学方法为主，同时也应注意教学即要符合儿童的接受能力，又要促进儿童的进一步发展。二、信息技术在小学科学教育中的创新作用（一）信息技术改变现代社会生活众所周知，随着信息技术的发展信息传递工具也在改变，信息传递的模式也将发生根本性的改变。信息技术正在逐渐改变并改进着现代社会生活。（二）信息技术改变现代教育在教育发展过程中，以文字课本为主要教学传媒的教育模式，从根本上改变了以口传心授的教育模式。同理，在信息社会里，以文字
5、课本为主要教学传媒的教学模式，将逐渐为以信息技术为教育传媒的新型教育模式所取代。教育必将从目的、内容、形式、方法和组织等方面发生彻底的变革。国外称这种变革为“第四次教育革命”。1.信息技术的使用是现代教学观的必然要求传统的教学观是教师教书本知识，学生学书本知识，教学功能只有一个，就是传授书本知识。而新的教学观则认为教学具有多方面的功能，它既要传授知识，又要发展多种能力如学习能力、信息处理技术、解决问题能力, 还要培养品德。传统的教学观和现代教学观的根本分歧在于提高教学效果的着眼点在何处，在信息时代，效率优先，而教学的效率在于怎样使学生在有限的时间内高质量地掌握知识，具备不断更新知识，创造新知识
6、的能力。把发展智力提高到应有的地位，不仅是由于现代生产技术发展提出的要求，也是全面把握教学任务和教学质量标准的要求。传统的学生观是把学生看成被动接受知识的客体，而教师是教学的主体。新的学生观则认为，学生既是教学的对象，又是学习活动的主体，在教学过程中，学生是客体和主体的统一。在学习过程中，学生是学习的主人。在计算机应用于教育的新趋势中隐含的学习模式和教学模式，都反映了认知学习理论的观点，学生被看作为知识建构过程的积极参与者，学习者要通过自己经验建构知识。这些新的应用重点强调学习过程，强调有意义的学习，强调学习的许多目标都要通过学生积极地获取材料来实现。在这些以学习者为中心的学习模式下，教师要扮
7、演指导者、促进者和咨询者的角色，这对教师是一个新的挑战。传统的学校观认为只有全日制、面授的，进行课堂教学的有围墙的学校才是正规的学校。而现代的学校观则认为全日制、面授的、有围墙的学校是正规学校，半日制的、业余的，其他方式授课的远距离教学、无墙的学校也是教育的场所，是正规的学校。只有建立起现代的教学观，学生观、学校观，才能实现全面的教育改革。2.信息技术为新的教学目标提供新的实现途径许多教育工作者一致指出，二十一世纪的公民需要获得以下一些技能：信息处理(组织、获取、操作和评价)的技能; 问题解决能力; 批判性思维能力; 学习能力，与他人合作和协作的能力。这些目标将使人们对教师和学生的观点产生新的
8、变化，目前人们主要关心如何使学生成为积极的学习者，教师成为学习的促进者。人们强调帮助学生参与真实性(authentic)任务和产生真实性项目。为了实现新的教育目标，教育内容也必须作出相应的改革。其总的趋势是：教材的难度增加，重视基本理论，强调知识内在的联系。要使用高难度、高速度和理论化原则重新编写教材，在课程设计上重在学科结构合理，教学内容少而精，着重使学生掌握一般的基本原理以发展学生的认识能力。制定教学大纲要着眼于能力，特别是思维能力、创造力的培养，而不是现成知识的传授和一般技术的培训，基础要宽。教育内容还要与生产实践相结合，着力培养学生解决真实性问题的能力。计算机及其相关的信息技术为实现新
9、的目标完成新的教学内容提供了非常自然的工具，为学校步入新轨提供了途径。计算机软件工具，如字处理和画图程序，能帮助学生组织和建构复杂的任务。其他方面的工具软件能允许学生模拟复杂的科学、经济和历史事件及现象，从而探讨构成这些现象的变量与关系。例如，在澳大利亚，人们试验了综合课程的学习。所谓综合课程，就是综合各科内容的交叉性课程。它是为揭示各门学科的相互依赖性、消除各门学科的界限而设计的。课程的内容划分成一个一个主题，学生以每一个主题为基础，进行研究和探询。教师将利用能表现某一主题的基础性软件，如历险游戏、问题求解、模拟及交互式科幻小说等；能反映这一主题的某一方面的辅助性软件；一般性的应用软件，如数
10、据库、制图软件等，进行一系列的教学活动。学生2-3人一组进行合作学习。他们应用各门学科的知识和技能，参与收集数据、提问、分析、想象、探索、讨论、决策、解决问题、发明、实验、评价等活动。这种综合课程的教学，能有效地发展学生的思维能力和学习能力。3.信息技术改进现有教育形式和方法我们目前教学的基本形式是班级教学，大班上课采用的教学方法是教师注入灌输，学生死记硬背，基本教学手段是口授、粉笔、黑板、文字教科书。目前教学方法的改革，应在沿用传统教学方法的同时，逐步采用多种多样的教学方法进行改革实验，把这些单一、落后的手段改成多样化的现代化教育技术手段，要使其更适应社会发展的要求，体现时代的特征。教育学家
11、已提出发现法、探究法、合作学习、支架式教学、情境性教学、真实性问题解决等多种教学方法。教师要针对不同的教学任务，教学活动，不同的教学对象和教学要求，灵活地运用不同的教学形式和方法。信息技术为学校教育提供了许多新的潜在可能性，为当代教育理论提供的许多实现的途径。例如，多媒体技术能在视觉上提供一些能表现真实世界现象、事件和故事的实例，学生能用这些实例进行问题发现和问题解决的活动。多媒体制作工具十分便利，有可能使学生创造出有吸引力的够得上专业水平的产品。又如，计算机网络和卫星通讯技术将能促进本地和远距离的协作以及师生之间的通讯，并且能帮助他们成为由学者和科学家组成的更大世界的一部分。此外，在课堂中计
12、算机工作的开放性有助于培养合作、讨论和反思等等。在美国，远在阿拉斯加与华盛顿的两地学生，通过远程通讯，可以协作研究气象学问题，两地的学生同时收集各地方的气象数据，然后相互交流和探讨，这是传统手段无法实现的。三、信息技术与小学科学整合（一）信息技术与小学科学整合的实施原则针对当前在整合中出现的种种问题，教师要在教学中合理恰当地使用信息技术手段就需要一定的实施原则作为指导，下面具体讨论信息技术与小学科学整合的实施原则。1、以教学理论为指导信息技术与小学科学的整合必须以教学理论为指导。教学理论的核心问题是“怎样教才是有效的”，它是对实际教学的有效指导。教师在进行教学设计时要在理论的高度上，从教学思想
13、到教学方法、教学媒体，从传授知识到发展技能、培养情感，都需要进行认真的理论思考。只有在理论的指导下，信息技术与小学科学整合才能更加有效。2、以教学内容为依托信息技术与小学科学的整合必须以教学内容为依托。教学内容是开展教学的物质载体，与信息技术的整合时刻不可能脱离教学内容。教育内容，“是构成教育活动的基本要素，是教育者和受教育者在教育、教学活动中进行交往沟通的中介，是实现教育目标的根本保障，也是选择教育途径、形式和方法的重要依据”。在教学内容与学生发生关系之前，教师必须考虑教学内容的具体的实施方式。教学内容是信息技术与小学科学整合的依托，必须对教学内容进行认真地分析。3、以学习预期为指向信息技术
14、与小学科学的整合必须以学习预期为指向。学习预期是教学活动的出发点和最终归宿。学习预期一经确立，就会对教学活动产生影响。教学活动是为达到学习预期而开展的，因而，教学就要以学习预期为指向，根据学习预期进行教学设计，选择教学方法和适当的教学媒体。在信息技术与小学科学的整合中更要以学习预期为指向，因为只有这样才能保证通过教学活动能够达到即定的学习预期。4、以学生特点为依据信息技术与小学科学的整合必须以学生特点为依据。“学生是科学学习的主体”，这就要求我们必须考虑学生的身心特点。只有当学生具备了一定的心理结构，他们才具有学习一定知识的可能性。小学是儿童学习掌握各种科学文化知识，培养学习情趣的起始阶段。儿
15、童在小学阶段的身心发展又具有不平衡性、顺序性、差异性等特点。教学活动开展、教学媒体选择、教学内容的呈现方式等必须符合儿童的身心发展特点，符合儿童的接受能力。5、以可行性实施为宗旨信息技术与小学科学的整合必须以可行性实施为宗旨。信息技术的作用只是“辅助”教学的手段之一，而不是唯一的手段，更不是最终的目的。特别在小学科学课堂上，信息技术不是万能的，它无法代替传统实验操作，嗅不出气味，摸不到手感。但是有些内容只有利用信息技术，学生才能更快地构建新的认知结构，获得最佳的教学效果。信息技术在教学中的应用又将耗费设计者、制作者一定的时间和精力。因此在信息技术与小学科学教学整合中，必须考虑实施的可行性问题。
16、我们的目标是：用最小的代价，获得最大收获，取得最佳的教学效果。（二）信息技术与小学科学整合的实施途径在一定的实施原则的指导下，教师要想恰当地运用信息技术手段进行教学，还必须明确信息技术与小学科学整合的具体途径。下面列举了信息技术与小学科学整合的一些途径，但不全面，只是在结合当前小学科学教学的特点和小学科学学科本身特点的基础上有针对性地提出一些想法。1、创设情境、激发兴趣兴趣是推动学生学习的动力之源，信息技术手段能够创设生动的教学情境，从而激发学生学习科学的兴趣。信息技术可以融视觉、听觉于一体，把文字、声音、图形、图像、影音、影像、音频、视频等信息以动态或静态的形式展现在学生面前。这些形式多样的
17、信息对学生具有很强的吸引力，能使学生尽快进入教师所创设的学习情境中，在探究的情境中提出问题。迫切的探索欲望必然激发出学生浓厚的学习兴趣和强烈的学习动机，引导他们在接下来进行假设、实验与交流中进一步探究。 2、虚拟实验虚拟实验是运用信息技术手段来模拟自然实验，它是“对实验教学的有效补充”。由于小学生的年龄比较小，对什么都好奇，都敢去尝试，因此在设计教学实验的时候，必须对学生的安全问题进行考虑。此外，小学生手的发展还不充分，对细微事物的感知性差，控制能力也差，这就对动手实验造成了一定的困难。通过虚拟实验就能够解决在小学科学课中进行实验的种种困难。教材中的许多活动与实验，都可以通过信息技术达到比较理
18、想的教学效果，避免学生在实验中出现安全隐患，同时也能提高实验的效率与准确性。3、信息的收集与处理在小学科学教学中，把信息技术作为收集信息、处理数据工具早已被接纳并使用。计算机具有运算速度快、数据呈现方式多样、呈现结果清晰等优势。同时，计算机与网络相连，又可以在内容丰富的互联网或者特定的资源网中畅游，搜集你所需的信息。信息技术作为学生的学习工具和教师的教学工具这一特色在此得到充分体现。这样的教学课例也很多，在这里就不再列举了。但在教学中也存在一些问题值得注意：实践中发现，不少学生仅仅是对资源进行简单的收集、拷贝、粘贴，很少进行自己的分析、整合和加工，更不用说做出有创造性的作品。这样非常不利于学生
19、高级思维能力的发展。教师不应引导学生收集大量的简单信息，或者只是对所收集的信息进行一些简单的处理；而要引导学生快速的收集可用的信息，并对信息进行加工处理，锻炼运用自己的判断力和创造性来解决问题的能力。4、模拟仿真随着信息技术的发展，计算机在教育教学中的运用越来越广泛，模拟仿真技术在小学科学教学中的应用就是一个新的发展。建构主义的学习模式提出从现实情景中学习，知识依赖于具体情景，脱离具体情景的抽象的枯燥的知识对学生来说是没有任何吸引力的。但在小学科学教学中，有些教学内容很难满足学生亲身经历的需要，运用信息技术模拟现实世界的真实环境，使得学生身临其境，如同在现实情形之中，这对知识的建构是很有好处的
20、。模拟仿真的教学情境，既能满足学生直观地感受，观察到事物的模拟图景，同时又能节省宝贵的教学时间和教学投入。例如：地球从形成至今已有近50亿年，一些地质事件发生、发展过程是漫长的，如板块的运动、岩石及化石的形成等动辄百万年、千万年甚至上亿年。与漫长的地质历史相反，另一些地质现象的发生和岩矿的形成却是快速完成的。如火山喷发、地陷、泥石流等现象的发生是迅速的，在短短的教学中让学生体验“漫长”和“瞬间”只有靠教师的表述、学生的想象。如果能通过模拟“快放”和“慢放”其发生过程，定能提供清晰的感性认识。再者，自然界地质现象具有唯一性和产物的不可再生性，因为其形成条件和环境一直不停地变化，没有完全相同的重复
21、。但是通过模拟就可以“再现”这些地质现象和产物的形成。5、数字化教学实验系统数字化教学实验系统是信息技术与小学科学教学整合的新兴的研究领域，具有很大的开发空间和应用前景。数字化教学实验系统一般包括三个组成部分：传感器（探头）、采集器和计算机软件。在使用中传感器与采集器连接，采集器与计算机连接，传感器直接或间接地与被测的物体或物质接触，将获得的数据传到采集器，再从采集器传到计算机，计算机软件将数据生成数据表、图或者曲线。也有的设备不需要连接计算机，将传感器与采集器相连，在采集器中就可以呈现测量的数据。总之，将信息技术引入小学科学不能千篇一律，必须根据小学生年龄阶段的特点、教学内容、教学目标的不同有所变化。信息技术与小学科学的整合与创新也不能一蹴而就，当前还处于探索当中，在绝大多数的小学科学教学中，信息技术还远远没有发挥它应有的作用。但是，信息技术具有很大的探索与实践的空间。为此，我们必须踏踏实实地、一步一个脚印地进行实践与研究。
