摘 要：小學(xué)科學(xué)課程標準倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，應(yīng)用模擬型課件能夠創(chuàng)設(shè)適宜的科學(xué)探究情境。文章在學(xué)生獨立使用模擬型課件的情景下，對學(xué)生在課件的導(dǎo)入情境、探究操作、檢測練習(xí)模塊的學(xué)習(xí)活動以及表達與交流、科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度等方面進行觀察，分析模擬型課件對科學(xué)探究學(xué)習(xí)過程的影響，并依據(jù)研究結(jié)果對模擬型課件與小學(xué)科學(xué)課堂的融合以及課件設(shè)計與開發(fā)的改進提出若干建議。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)課程；模擬型課件；探究式學(xué)習(xí)

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2018）18-0053-04

一、引言

《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》在全面落實立德樹人根本任務(wù)中要求從中小學(xué)做起，注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)興趣和創(chuàng)新意識，加強科學(xué)方法的訓(xùn)練，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》（2017）指出：“小學(xué)科學(xué)課程是一門基礎(chǔ)性課程，早期的科學(xué)教育對一個人的科學(xué)素養(yǎng)的形成具有十分重要的作用”，“倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)”是一個重要的課程基本理念，明確了“小學(xué)科學(xué)課程實施的主要形式是探究活動”[1]。

然而文獻研究和現(xiàn)狀調(diào)查表明，小學(xué)科學(xué)課堂目前未能有效地開展探究學(xué)習(xí)，主要有兩個方面的原因：一是教師不能適應(yīng)、甚至不能勝任科學(xué)探究教學(xué)；二是課程資源不足，教具、實驗器材、多媒體設(shè)施等缺乏或落后。

科學(xué)探究的環(huán)境包括自然情境、實驗室和模擬情境[2]。在自然情境和實驗室環(huán)境中開展科學(xué)探究受校內(nèi)外環(huán)境和設(shè)施條件限制，而模擬型課件創(chuàng)設(shè)的探究情境具有安全可控、易于觀察、便于引入課堂等優(yōu)點，適合小學(xué)科學(xué)探究側(cè)重于定性觀察和簡單的量化驗證的要求，更為重要的是模擬探究情境在內(nèi)容組織、具體與抽象結(jié)合、觀察和控制、活動引導(dǎo)等方面能夠彌補教師指導(dǎo)的不足。

本研究通過對學(xué)生獨立使用模擬型課件進行科學(xué)探究學(xué)習(xí)的觀察，探討模擬型課件對科學(xué)探究學(xué)習(xí)過程的影響。

二、研究方案

1.觀察和訪談對象

觀察和訪談對象為某小學(xué)五、六年級學(xué)生。對于每個課件應(yīng)用，從相應(yīng)年級的一個班里隨機選取15名學(xué)生，每3人為一個學(xué)習(xí)小組，先后參與學(xué)生為6個班90人。該小學(xué)是位于大同市區(qū)的一般學(xué)校，教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況具有一定的代表性。

2.模擬型課件的選擇和使用

結(jié)合該校本學(xué)期科學(xué)課程的教學(xué)進度，從小學(xué)科學(xué)探究模擬課件系列中選擇分別適合于五年級和六年級學(xué)生的6個課件，包括能量轉(zhuǎn)換、血液循環(huán)、種子萌發(fā)的條件、生物的遺傳、凸透鏡成像、影響植物生長的因素，如圖1所示。

課件的選擇要考慮以下幾個方面因素：①課件所涉及的知識點、觀察或?qū)嶒炘?、觀察或?qū)嶒灢襟E、表現(xiàn)出的科學(xué)現(xiàn)象等符合課程標準；②課件體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)思想，蘊含科學(xué)探究過程和教學(xué)策略；③課件結(jié)構(gòu)完整，包含導(dǎo)入情境、探究操作、檢測練習(xí)、操作幫助、學(xué)習(xí)指導(dǎo)等模塊，如圖2所示。

隨著五年級和六年級的教學(xué)進度，選取相應(yīng)年級的學(xué)生運用課件進行學(xué)習(xí)，每個學(xué)習(xí)小組共享一臺電腦，進行課件的學(xué)習(xí)和交流，課件學(xué)習(xí)的時間先于班級授課時間。6個課件分別由6個班的被試使用，以保證所有被試都是第一次接觸和運用該系列課件，避免先前使用經(jīng)驗的干擾。

3.研究方法

（1）結(jié)構(gòu)觀察法

觀察地點在計算機教室，在統(tǒng)一的時間，讓每個小組的學(xué)生運用一個模擬型課件，不進行任何教學(xué)指導(dǎo)。事先編制好觀察記錄表，采用直接觀察法和攝像機記錄的間接觀察法結(jié)合的方式，以小組為單位觀察學(xué)生使用模擬型課件中的語言行為和動作行為。

（2）訪談法

用訪談法作為觀察法的補充。根據(jù)訪談提綱和觀察的疑點，在學(xué)生操作完課件后，仍然以學(xué)習(xí)小組為單位詢問他們的即時感受和思考過程，收集關(guān)于情感態(tài)度的信息。

（3）數(shù)據(jù)收集和處理方法

綜合觀察和訪談收集到的信息，參考課程標準的科學(xué)探究學(xué)習(xí)目標，對每個課件應(yīng)用的調(diào)查數(shù)據(jù)以學(xué)習(xí)小組為單位計算得分人數(shù)的百分比，計分等級為：A完全符合、B基本符合、C不符合。最后得出6個課件的百分比平均值。

三、調(diào)查結(jié)果

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》提出，科學(xué)探究包括提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、實驗驗證、搜集整理信息、思考與結(jié)論、表達交流等目標要素[1]。結(jié)合模擬型課件的構(gòu)成模塊，參考這些要素觀察學(xué)生運用課件的行為，可以了解課件對學(xué)生的探究過程的影響。

1.導(dǎo)入情境

模擬型課件的導(dǎo)入對于創(chuàng)設(shè)探究情境有重要作用，不僅要吸引學(xué)生的注意力，引發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣，還要引導(dǎo)學(xué)生提出問題。導(dǎo)入情境的觀察點為：學(xué)生專注于導(dǎo)入情境并提出探究問題。

調(diào)查結(jié)果為：學(xué)生在導(dǎo)入模塊平均停留時間占課件學(xué)習(xí)時間的10.7%。有40.0%的學(xué)生提出了探究問題，33.3%的學(xué)生對導(dǎo)入感興趣，能提取出有用的信息，26.7%的學(xué)生僅迅速瀏覽了導(dǎo)入部分。

結(jié)果表明，課件的導(dǎo)入情境對于引起探究學(xué)習(xí)興趣和激發(fā)探究問題是有積極作用的，但是一部分學(xué)生只關(guān)注導(dǎo)入的有趣內(nèi)容，而忽略了導(dǎo)入所提供的大量相關(guān)知識信息，更不能聯(lián)系導(dǎo)入情境提出自己感興趣的探究問題。

2.探究操作

模擬型課件的探究操作是科學(xué)探究活動的核心部分，當(dāng)學(xué)生操作課件時，要引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)、計劃、操作和觀察、搜集信息、得出結(jié)論。探究操作活動的觀察點和觀察結(jié)果見表1。

調(diào)查結(jié)果為，學(xué)生在探究操作模塊平均停留時間占課件學(xué)習(xí)時間的61.8%，包括偶爾查看指導(dǎo)或幫助。從表1得知，有30.0%的學(xué)生能與以往學(xué)習(xí)的知識聯(lián)系做出合理的假設(shè)，36.7%的學(xué)生對探究結(jié)果做出一定的猜想，33.3%的學(xué)生沒有提出假設(shè)。有33.3%的學(xué)生按照提示設(shè)計了探究方案，36.7%的學(xué)生考慮到了探究步驟，30.0%的學(xué)生沒有關(guān)注探究步驟，只是嘗試著操作。以上兩項觀察點有超出30%的學(xué)生沒有考慮假設(shè)和探究步驟，表明他們的探究過程存在著重要缺陷。

綜上所述，關(guān)于記錄數(shù)據(jù)、分析整理數(shù)據(jù)、得出結(jié)論和驗證這三個觀察點得分A和B的學(xué)生人數(shù)合計都超過70%，可以認為這些學(xué)生基本上是有目的地進行探究操作，通過收集和分析數(shù)據(jù)，進而得出結(jié)論，并驗證假設(shè)的。

記錄數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和驗證假設(shè)的學(xué)生人數(shù)有一定的相關(guān)性。在觀察中發(fā)現(xiàn)，那些具有認真記錄數(shù)據(jù)、分類整理數(shù)據(jù)習(xí)慣的學(xué)生都能合理地統(tǒng)計數(shù)據(jù)，針對不同現(xiàn)象或統(tǒng)計結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。

3.檢測練習(xí)

模擬型課件設(shè)置檢測練習(xí)有兩方面的目的：一是讓學(xué)生檢驗自己得到的結(jié)論是否正確，二是檢查學(xué)生是否按照課件的引導(dǎo)進行了操作，因而檢測練習(xí)實際上是給學(xué)生提供有指導(dǎo)的反復(fù)探究和驗證的模塊。

學(xué)生如果答題錯誤，反饋信息提示重新進行探究操作，依據(jù)操作結(jié)果再次做出回答。如果回答正確，反饋信息則強化相應(yīng)的知識點或者探究方法。檢測練習(xí)的觀察點：按照反饋信息逐項完成練習(xí)。

調(diào)查結(jié)果為：學(xué)生在檢測練習(xí)模塊平均停留時間占課件學(xué)習(xí)時間的27.5%，包括依據(jù)反饋提示重新探究和驗證。有36.7%的學(xué)生能依據(jù)反饋信息完成練習(xí)，43.3%的學(xué)生會關(guān)注反饋信息，20.0%的學(xué)生只是做題和核對答案，不重視反饋信息。

4.表達與交流

科學(xué)探究學(xué)習(xí)目標對表達與交流的要求，是學(xué)生能基于所學(xué)的知識，采用口頭或文字的表述方式，正確講述自己的探究過程與結(jié)論，能傾聽別人的意見，并與之交流。表達與交流的觀察點：在探究過程中主動表達意見和愿意聽取同學(xué)的意見。

調(diào)查結(jié)果為：有43.3%的學(xué)生能夠用自己擅長的方式表達意見和樂于聽取意見，40.0%的學(xué)生能夠表達清楚自己的觀點和聽取同學(xué)意見，16.7%的學(xué)生在探究過程沒有表現(xiàn)出主動交流的意愿。

5.探究學(xué)習(xí)態(tài)度

積極的探究學(xué)習(xí)態(tài)度表現(xiàn)為在探究活動中始終保持好奇心和主動性，能持續(xù)努力完成預(yù)定的探究任務(wù)。探究學(xué)習(xí)態(tài)度的觀察點：對探究活動有持續(xù)的興趣，主動參與小組活動，認真對待每個步驟的任務(wù)。

調(diào)查結(jié)果為：學(xué)生基本都對科學(xué)探究活動表現(xiàn)出興趣，36.7%的學(xué)生明顯表現(xiàn)出活躍、積極和主動的態(tài)度，36.7%的學(xué)生對各個環(huán)節(jié)的活動都表現(xiàn)出參與的熱情，26.7%的學(xué)生參與活動的熱情不夠穩(wěn)定，在小組中處于旁觀者的時間較多。

四、分析與討論

1.模擬型課件能夠有效支持科學(xué)探究學(xué)習(xí)

綜合以上5個方面9個觀察點的調(diào)查結(jié)果，可得出各等級百分比的平均值，在探究活動中學(xué)生行為表現(xiàn)達到等級A的為38.1%，達到等級B的為38.5%，達到等級C的為23.4%。其中等級A和等級B的學(xué)生人數(shù)比例合計超過了70%。總的來說，模擬型課件能夠有效地支持科學(xué)探究學(xué)習(xí)。

（1）模擬型課件創(chuàng)設(shè)了既接近真實又重點突出，充滿趣味性的探究情境，讓學(xué)生充分投入探究活動中，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

（2）課件所蘊含的指導(dǎo)策略發(fā)揮了積極的作用，引導(dǎo)學(xué)生按照合理的步驟經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，減少了盲目嘗試。課件的多分支結(jié)構(gòu)，允許學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)想選擇不同的探究路徑。課件提供給學(xué)生可以設(shè)置的參數(shù)，提供多個可以操縱的變量，學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想有更多的選擇，探究的程度也不一樣。

（3）課件適當(dāng)提供的反饋信息，讓學(xué)生在探究過程中得到積極的評價和認可，同時還提示學(xué)生學(xué)會通過自我反思來修正探究過程中的偏差。

2.模擬型課件的應(yīng)用要與教師的指導(dǎo)相結(jié)合

本次研究是讓學(xué)生完全獨立運用課件學(xué)習(xí)。學(xué)生在探究活動中的行為表現(xiàn)為等級C的有23.4%。同時，9個觀察點的等級A百分比的差異幅度為30.0%-43.3%，等級B的差異幅度為33.3%-43.3%，等級C的差異幅度為16.7%-33.3%。

這些數(shù)據(jù)表明各個學(xué)習(xí)小組在探究活動中的行為表現(xiàn)是不夠穩(wěn)定的，主要有以下三方面的原因：①模擬型課件對有的探究環(huán)節(jié)指導(dǎo)不充分，對個別化學(xué)習(xí)的適應(yīng)性不夠；②學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格等個體差異；③小組的人員構(gòu)成、內(nèi)部協(xié)調(diào)和活動開展的差異。

在學(xué)生應(yīng)用模擬型課件進行科學(xué)探究學(xué)習(xí)的過程中，加強教師的指導(dǎo)，可以解決或減輕學(xué)生探究活動行為表現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，從而使學(xué)生做得更好[3]。課程標準指出，探究式學(xué)習(xí)是在教師的指導(dǎo)、組織和支持下，讓學(xué)生主動參與、經(jīng)歷科學(xué)探究的過程[1]，即做類似于科學(xué)家們在科學(xué)研究中所進行的那種真實的科學(xué)探究[4]。

因此模擬型課件要融合于課堂情境，教師要充分利用課件在提供學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時引導(dǎo)探究過程的特點，把課件的科學(xué)探究引導(dǎo)與教師的組織和指導(dǎo)相結(jié)合，構(gòu)建與模擬情境相容的教學(xué)方式。這樣不僅能及時發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)生在探究活動中的問題，使學(xué)生在探究過程中保持興趣，愿意持續(xù)努力追尋結(jié)果，而且更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變和科學(xué)探究學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

3.提高模擬型課件的智能化水平

本研究所使用的模擬型課件雖然預(yù)設(shè)了多種學(xué)習(xí)途徑和多樣化的反饋與提示，但都是在程序與學(xué)生交互控制下實現(xiàn)的，而不是由系統(tǒng)通過智能化判斷提供的，因而不能很好地適應(yīng)學(xué)生的個體差異，這是導(dǎo)致學(xué)生在探究活動中的行為表現(xiàn)未能完全符合課程標準要求的一個重要原因。

模擬型課件的改進可以在兩個層次上進行，一個層次是把智能代理融入到課件中，根據(jù)學(xué)生探究學(xué)習(xí)進程和操作的實際情況，給出人性化的提示信息；另一個層次是引入人工智能技術(shù)，由模擬教練對學(xué)生的探究學(xué)習(xí)路徑、探究步驟及方法提供即時指導(dǎo)。

綜上所述，本文基于小學(xué)科學(xué)課程標準的科學(xué)探究學(xué)習(xí)目標要求，對學(xué)生運用模擬型課件進行探究學(xué)習(xí)的情況進行了觀察和分析，得出一些初步的結(jié)論，確認了模擬型課件對科學(xué)探究學(xué)習(xí)的積極作用，對模擬型課件與課堂教學(xué)融合以及課件開發(fā)的改進提出了建議。由于應(yīng)用的課件數(shù)量少，取樣范圍小，研究結(jié)論的普遍性不足，有待于繼續(xù)深入探討。

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（編輯：李曉萍）