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【摘要】本文在明晰技术更好服务教学定位的基础上，充分利用智慧教育开展小学科学探究教学。从丰富观察视角、大样本数据分析、充分思维展现、丰富拓展资源等方面探索智慧教育下科学探究教学的实施策略，实现智慧教育与小学科学探究教学的深度融合。
【关键词】智慧教育;科学探究;教学策略
一、研究背景
随着信息技术的高速发展，“互联网+”模式的深入推进，基于物联网、云计算、大数据的智慧教育以不可阻挡之势冲击着现代教育，为增强教学实效提供了有力的技术支持。诚然，智慧教育作为信息时代教育的全新形式，能够通过技术的推动达到一种和谐教育的信息生态状态，具有教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送多元化等传统教育无法比拟的优势。但在日常教学中，常存在为了技术而教学的情况，课堂看似热热闹闹，技术花样应用，但学生注意力分散，缺乏深度思考，教学实效不高。特别是针对高认知、低自控的小学生教学，这种情况尤为严重。现代技术与课堂教学不恰当融合的情况使部分学校、教师和家长对现代教育技术在教学中的应用产生困惑。
科学与技术密不可分，在新一轮的课程改革中，科学探究教学是我国所倡导的最重要的理念之一，也是各国科学教育改革的热点。2017年，教育部正式发布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课程标准》）明确指出，“小学科学课程的学习方式是多种多样的，探究式学习是学生学习的重要方式。”《课程标准》首次强调了小学科学的基础性学科地位，首次将科学、技术、社会与环境列为小学科学课程的培养目标，首次将技术与工程列为小学科学的课程内容，着力强调了技术在小学科学教育中的作用。人们广泛认识到，科学教育的价值和技术在科学教育中的作用，但在教学中也常存在科学探究形式化以及技术融合表面化的问题。事实上，要真正实现科学教育的价值，切实提升学生科学素养，一定要进行深度的思考，开展深度的科学探究，不仅是让学生掌握一门技术，掌握科学知识，更是让学生拥有一定的科学思维、科学方法和科学精神。因此，我们要探索的就是如何充分利用技术优势带来的便利，更好地开展科学教学，如何在智慧教育下更好地进行深度探究，实现两者的有机融合。
二、智慧教育下的科学探究教学策略
智慧教育是学科目标导向的。对于小学科学教学来说，技术只是一种工具，最重要的不是让学生会用一种技术，而是在技术的帮助下深化科学探究过程，落实科学知识、科学探究、科学态度，科学、技术、社会与环境目标的达成。我们可以采取多种策略开展智慧教育下的科学探究，通过构建技术融合的学习环境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究学习机会，帮助学生更好地经历科学探究历程，进一步强化科学和技术的融合，拓展科学探究的视角，提升学生实践创新能力等科学素养。
（一）丰富观察视角
1.放大展现细节
在教材或者现实中无论是实物还是图片，研究对象的大小都已经确定，细小的部分看不清就是看不清。而iPad中的图片能够任意拉大，哪个部分、哪个结构都可以细致观察，特别适用于动物、植物及较小且结构较为复杂的物质观察。例如，在《蚂蚁》教学中，在拿着放大镜观察蚂蚁还是不好辨认的时候，将蚂蚁的照片及各部分照片拉大，结合图片和实物进行细致观察，明确蚂蚁的结构和各部分特点：头部、胸部及腹部。头上有一对触角，胸部有六只脚、两对翅膀（工蚁没有）等。例如，在《放大镜下的晶体》教学中，借助放大镜观察糖、盐、味精这三种物质的小颗粒形状时，结合放大图片明确晶体形状等。
2.反复对比探寻本质
要真正训练学生的观察能力，要给学生提供反复观察的时间和条件，从而在反复观察对比中探寻出事物的本质。例如，《这是谁的叶》的教学目标之一是知道每种植物的叶的共同特征，能通过对叶的特征的观察，描述出同类叶的特点。在日常教学中，植物叶子的收集可能不那么方便，但在智慧教学中，我们可以在提供给学生每种植物一片实物叶子的基础上，在平板上给学生提供同一种植物的很多不同的叶子让学生反复观察对比。通过不停地对比分析，探寻出植物的种类以及异同之处，如，观察结论：叶片形状、叶缘、叶柄具有很高一致性，但叶子颜色、大小可能会有所差异。同时，强化观察方法指导和实验巡堂指导，使学生的学习更具有指向性。
3.过程的实时监控
实验是科学学习的基础。而实验是有反应过程的，有的反应过程较短，转瞬即逝;有的反应过程较长，不利于展示和交流;有的实验学生注意力不集中，错过了最佳的观察时间等。但iPad的拍照和实时录制可以反复观看实验过程，帮助小组各个成员更准确、全面地观察和对比。例如，在《物质发生了什么变化》观察加热白糖变化的实验中，可以重复观察到固体白糖在加热情况下变成液体的白糖，然后颜色逐渐加深直至全部炭化，继续加热继续燃烧。在实验汇报的时候，学生也会将各个重要的变化点进行拍照，对照描述。同样，在《化学变化伴随的现象》中，通过录制和拍照硫酸铜与铁钉的反应，可以将溶液颜色变化和铁钉表面出现红色物质观察得更细致，切实将实验前后溶液的颜色变化做对比等。
（二）大样本数据分析
1.构建出较完整的数据体系
科学是一门以事实为依据的学科，科学探究的目标之一就是通过收集和分析信息获取证据，经过推理得出结论。很多科学实验结论的得出需要多组数据的统计和分析，但传统教学在有限的课堂教学时间內只能请几组学生进行汇报，获得的实验数据闭塞、单一，很难在一节课内分析全班的各组数据。智慧教育下的科学教学，各组学生均可将探究所获得数据通过填写统一表格上传至平台，集中汇总、分析和展示，通过多组数据对比分析得到较为科学的结论。
2.数据处理出直观图分析规律
在新课标中，对每个阶段处理信息能力提出相应要求：1-2年级能用语言初步描述信息;3-4年级能用比较科学的词汇、图示符号、统计图表等记录整理信息，陈述证据和结果;5-6年级能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图等方式记录整理信息，表达探究结果。在已往的教学中，经常忽视统计图的应用，且大都通过学生自己记录和绘制图表进行研究，常常花费过多时间且不利于集体论证。智慧教育下的数据处理，可以在学生输入数据后直接出现统计图表，简洁高效，直观清晰，趋势明显，特别在集体论证和差异性数据分析等方面有明显的优势。例如，在《测量水的温度》的第一个实验分别测量自来水、温水、烫水的实验中，让学生将温度输入平板中上传，可直接形成散点图，学生很容易得到自来水、温水、烫水的温度范围，差异性数据也一目了然。甚至可以直接用数字传感器连接电脑，同步呈现变化趋势。在《运动和力》的单元中，《我们的小缆车》中拉力大小与小车从起点到终点的时间，《用橡皮筋作动力》中橡皮筋缠绕的圈数与小车运动的距离，《运动与摩擦力》中的摩擦力大小与接触面光滑程度的关系和摩擦力大小与物体重量的关系实验等也都可以直接在平板中录入数据，然后直接呈现出统计图。 3.大样本演绎出规律性结论
我们收集数据和信息的目的是依据证据运用分析、比较、推理、概况等方法得出科学探究的结论。技术解放了我们的时间，可以让我们在有限的时间内处理更多的数据，从而根据大样本的数据得出更为规律性的结论。例如，在《总结我们的天气观察》中，可以让学生在规定的时间内录入一个月的，甚至一个季度的温度，一个学生报温度，一个学生录入数据，忙得不可开交。同时，一边录入一边出图，从而归纳出气候的概念。还可以让其他组的学生录入一个月的风向、一个月的云量，并发现风向和云量方面规律性并不明显，从而在对比中加深理解。
三、充分思维展现
技术不仅解放了教学的时间，也解放了教学的空间。学生可以在家里自学微课，主动发现问题，提出问题;也可以课后根据自身情况学习微课，交流研讨，开展个性化学习。在课堂上，针对某个问题，可以借助技术手段，通过自行输入，同一类点赞等方式，充分展现每个学生的思维。例如，在分析“影响种子发芽的因素”“影响电磁铁磁力的因素”时，让学生将自己的想法输入到iPad上，如果意见一致即点赞，充分展现学生前概念，再聚焦学生关注的问题，结合学生已有认知进行科学探究，将进一步提高探究实效。在本组实验结束后，但仍有时间的情况下，不同组的学生也可以针对实验结论在平板上进行讨论等，给予学生更多的空间和机会去展示自己的想法并对其他学生的想法进行讨论。
四、丰富拓展资源
一节课的时间有限、容量有限，学校条件有限，教师精力有限，且一些实验反应过于漫长或有安全隐患，一些课外活动无法实现等，导致很难体现科学探究的结构性、丰富性和立体多元性。智慧教育可以有效解决上述问题。教师可以为学生提供各种各样的教学资源;可以录制相应的现实情境做实况分析;可以利用虚拟现实技术进行模拟实验，甚至在虚拟现实中，学生可以置身于浩瀚的太阳系、银河系空间，看到人体的各部分结构鲜活地呈现在眼前，能将抽象、晦涩难懂的知识以3D立体的方式呈现，难以理解的细胞结构、化学反应都变得简单明了。同时，为进一步巩固所学，拓展学生知识面，还可以编制探究知识题库，在线答题，实时评价，并根据答题情况进行知识推送，切实做到学习的巩固和提升;甚至可以搭建智慧云平台，可以实时连线家长、研究院专家解决教学中的一些拓展性问题，丰富研究视角和知识面。
五、未来展望
信息技术带来了崭新的思维方式和教育方式，技术支持下的智慧教育以其交互性、集成性、延展性、重复性等优势，为提高科学探究实效提供了有力支持。但值得注意的是，不是所有探究内容都要应用信息技术，很多课程采用基本的实验器材就可以达到较佳教学目标，要合理地进行选择;也不是所有相关课程的环节都采取同样的手段，要针对不同的教学环节，选择不同的信息技术手段。因此，在今后的科学探究教学中，要结合课标要求、教学内容和学生学情合理选择和运用相关技术，以科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境等目标达成为指向，以“技术究竟解放了什么”为着力点，充分利用时间和空间，着力打造智慧教育下的深度科学探究教学。同时，要进一步挖掘典型案例，选取物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程四大领域的代表性探究案例探索智慧教育下的具体实施路径;要进一步开展科学探究实证研究，开展数据化集体论证，定性与定量研究相结合，进行较为丰富的深度研究;要进一步丰富科学探究评价手段，探索计算机实验模拟评价、数据题库测评、数字化课堂观察等智慧教育评价方式，开展个性化、综合化评价等。
总之，要扎实落实基于问题、基于观察、基于思考、基于数据、基于实证、基于现实、基于评价的探究过程，依托信息技术广泛开展深度学习和个性化学习，使“思维有力度，探究有深度，思想有高度”。
参考文献：
[1]吴全.科学探究学习与科学成绩、科学兴趣关系的跨文化比较[D].广西师范大学，2015.
[2]教育部.义务教育小学科学课程标准[M].北京师范大学出版社，2017.
[3]张志中，王岢鑫，钟永江.小学科学实验课智慧教育案例研究[J].中国信息技术教育，2016（5）：45-48.
[4]余诗佳.2012-2017年国内智慧教育研究综述[J].教育现代化，2018（20）：211-214.
[5]李春玉.智慧課堂，智慧前行——浅谈pad在“SPT”智慧课堂中的功能[J].基础教育论坛，2017（7）：16-18.
责任编辑 梁国胜
【关键词】智慧教育;科学探究;教学策略
一、研究背景
随着信息技术的高速发展，“互联网+”模式的深入推进，基于物联网、云计算、大数据的智慧教育以不可阻挡之势冲击着现代教育，为增强教学实效提供了有力的技术支持。诚然，智慧教育作为信息时代教育的全新形式，能够通过技术的推动达到一种和谐教育的信息生态状态，具有教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送多元化等传统教育无法比拟的优势。但在日常教学中，常存在为了技术而教学的情况，课堂看似热热闹闹，技术花样应用，但学生注意力分散，缺乏深度思考，教学实效不高。特别是针对高认知、低自控的小学生教学，这种情况尤为严重。现代技术与课堂教学不恰当融合的情况使部分学校、教师和家长对现代教育技术在教学中的应用产生困惑。
科学与技术密不可分，在新一轮的课程改革中，科学探究教学是我国所倡导的最重要的理念之一，也是各国科学教育改革的热点。2017年，教育部正式发布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课程标准》）明确指出，“小学科学课程的学习方式是多种多样的，探究式学习是学生学习的重要方式。”《课程标准》首次强调了小学科学的基础性学科地位，首次将科学、技术、社会与环境列为小学科学课程的培养目标，首次将技术与工程列为小学科学的课程内容，着力强调了技术在小学科学教育中的作用。人们广泛认识到，科学教育的价值和技术在科学教育中的作用，但在教学中也常存在科学探究形式化以及技术融合表面化的问题。事实上，要真正实现科学教育的价值，切实提升学生科学素养，一定要进行深度的思考，开展深度的科学探究，不仅是让学生掌握一门技术，掌握科学知识，更是让学生拥有一定的科学思维、科学方法和科学精神。因此，我们要探索的就是如何充分利用技术优势带来的便利，更好地开展科学教学，如何在智慧教育下更好地进行深度探究，实现两者的有机融合。
二、智慧教育下的科学探究教学策略
智慧教育是学科目标导向的。对于小学科学教学来说，技术只是一种工具，最重要的不是让学生会用一种技术，而是在技术的帮助下深化科学探究过程，落实科学知识、科学探究、科学态度，科学、技术、社会与环境目标的达成。我们可以采取多种策略开展智慧教育下的科学探究，通过构建技术融合的学习环境，为学生提供更多自主选择的学习空间和充分的探究学习机会，帮助学生更好地经历科学探究历程，进一步强化科学和技术的融合，拓展科学探究的视角，提升学生实践创新能力等科学素养。
（一）丰富观察视角
1.放大展现细节
在教材或者现实中无论是实物还是图片，研究对象的大小都已经确定，细小的部分看不清就是看不清。而iPad中的图片能够任意拉大，哪个部分、哪个结构都可以细致观察，特别适用于动物、植物及较小且结构较为复杂的物质观察。例如，在《蚂蚁》教学中，在拿着放大镜观察蚂蚁还是不好辨认的时候，将蚂蚁的照片及各部分照片拉大，结合图片和实物进行细致观察，明确蚂蚁的结构和各部分特点：头部、胸部及腹部。头上有一对触角，胸部有六只脚、两对翅膀（工蚁没有）等。例如，在《放大镜下的晶体》教学中，借助放大镜观察糖、盐、味精这三种物质的小颗粒形状时，结合放大图片明确晶体形状等。
2.反复对比探寻本质
要真正训练学生的观察能力，要给学生提供反复观察的时间和条件，从而在反复观察对比中探寻出事物的本质。例如，《这是谁的叶》的教学目标之一是知道每种植物的叶的共同特征，能通过对叶的特征的观察，描述出同类叶的特点。在日常教学中，植物叶子的收集可能不那么方便，但在智慧教学中，我们可以在提供给学生每种植物一片实物叶子的基础上，在平板上给学生提供同一种植物的很多不同的叶子让学生反复观察对比。通过不停地对比分析，探寻出植物的种类以及异同之处，如，观察结论：叶片形状、叶缘、叶柄具有很高一致性，但叶子颜色、大小可能会有所差异。同时，强化观察方法指导和实验巡堂指导，使学生的学习更具有指向性。
3.过程的实时监控
实验是科学学习的基础。而实验是有反应过程的，有的反应过程较短，转瞬即逝;有的反应过程较长，不利于展示和交流;有的实验学生注意力不集中，错过了最佳的观察时间等。但iPad的拍照和实时录制可以反复观看实验过程，帮助小组各个成员更准确、全面地观察和对比。例如，在《物质发生了什么变化》观察加热白糖变化的实验中，可以重复观察到固体白糖在加热情况下变成液体的白糖，然后颜色逐渐加深直至全部炭化，继续加热继续燃烧。在实验汇报的时候，学生也会将各个重要的变化点进行拍照，对照描述。同样，在《化学变化伴随的现象》中，通过录制和拍照硫酸铜与铁钉的反应，可以将溶液颜色变化和铁钉表面出现红色物质观察得更细致，切实将实验前后溶液的颜色变化做对比等。
（二）大样本数据分析
1.构建出较完整的数据体系
科学是一门以事实为依据的学科，科学探究的目标之一就是通过收集和分析信息获取证据，经过推理得出结论。很多科学实验结论的得出需要多组数据的统计和分析，但传统教学在有限的课堂教学时间內只能请几组学生进行汇报，获得的实验数据闭塞、单一，很难在一节课内分析全班的各组数据。智慧教育下的科学教学，各组学生均可将探究所获得数据通过填写统一表格上传至平台，集中汇总、分析和展示，通过多组数据对比分析得到较为科学的结论。
2.数据处理出直观图分析规律
在新课标中，对每个阶段处理信息能力提出相应要求：1-2年级能用语言初步描述信息;3-4年级能用比较科学的词汇、图示符号、统计图表等记录整理信息，陈述证据和结果;5-6年级能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图等方式记录整理信息，表达探究结果。在已往的教学中，经常忽视统计图的应用，且大都通过学生自己记录和绘制图表进行研究，常常花费过多时间且不利于集体论证。智慧教育下的数据处理，可以在学生输入数据后直接出现统计图表，简洁高效，直观清晰，趋势明显，特别在集体论证和差异性数据分析等方面有明显的优势。例如，在《测量水的温度》的第一个实验分别测量自来水、温水、烫水的实验中，让学生将温度输入平板中上传，可直接形成散点图，学生很容易得到自来水、温水、烫水的温度范围，差异性数据也一目了然。甚至可以直接用数字传感器连接电脑，同步呈现变化趋势。在《运动和力》的单元中，《我们的小缆车》中拉力大小与小车从起点到终点的时间，《用橡皮筋作动力》中橡皮筋缠绕的圈数与小车运动的距离，《运动与摩擦力》中的摩擦力大小与接触面光滑程度的关系和摩擦力大小与物体重量的关系实验等也都可以直接在平板中录入数据，然后直接呈现出统计图。 3.大样本演绎出规律性结论
我们收集数据和信息的目的是依据证据运用分析、比较、推理、概况等方法得出科学探究的结论。技术解放了我们的时间，可以让我们在有限的时间内处理更多的数据，从而根据大样本的数据得出更为规律性的结论。例如，在《总结我们的天气观察》中，可以让学生在规定的时间内录入一个月的，甚至一个季度的温度，一个学生报温度，一个学生录入数据，忙得不可开交。同时，一边录入一边出图，从而归纳出气候的概念。还可以让其他组的学生录入一个月的风向、一个月的云量，并发现风向和云量方面规律性并不明显，从而在对比中加深理解。
三、充分思维展现
技术不仅解放了教学的时间，也解放了教学的空间。学生可以在家里自学微课，主动发现问题，提出问题;也可以课后根据自身情况学习微课，交流研讨，开展个性化学习。在课堂上，针对某个问题，可以借助技术手段，通过自行输入，同一类点赞等方式，充分展现每个学生的思维。例如，在分析“影响种子发芽的因素”“影响电磁铁磁力的因素”时，让学生将自己的想法输入到iPad上，如果意见一致即点赞，充分展现学生前概念，再聚焦学生关注的问题，结合学生已有认知进行科学探究，将进一步提高探究实效。在本组实验结束后，但仍有时间的情况下，不同组的学生也可以针对实验结论在平板上进行讨论等，给予学生更多的空间和机会去展示自己的想法并对其他学生的想法进行讨论。
四、丰富拓展资源
一节课的时间有限、容量有限，学校条件有限，教师精力有限，且一些实验反应过于漫长或有安全隐患，一些课外活动无法实现等，导致很难体现科学探究的结构性、丰富性和立体多元性。智慧教育可以有效解决上述问题。教师可以为学生提供各种各样的教学资源;可以录制相应的现实情境做实况分析;可以利用虚拟现实技术进行模拟实验，甚至在虚拟现实中，学生可以置身于浩瀚的太阳系、银河系空间，看到人体的各部分结构鲜活地呈现在眼前，能将抽象、晦涩难懂的知识以3D立体的方式呈现，难以理解的细胞结构、化学反应都变得简单明了。同时，为进一步巩固所学，拓展学生知识面，还可以编制探究知识题库，在线答题，实时评价，并根据答题情况进行知识推送，切实做到学习的巩固和提升;甚至可以搭建智慧云平台，可以实时连线家长、研究院专家解决教学中的一些拓展性问题，丰富研究视角和知识面。
五、未来展望
信息技术带来了崭新的思维方式和教育方式，技术支持下的智慧教育以其交互性、集成性、延展性、重复性等优势，为提高科学探究实效提供了有力支持。但值得注意的是，不是所有探究内容都要应用信息技术，很多课程采用基本的实验器材就可以达到较佳教学目标，要合理地进行选择;也不是所有相关课程的环节都采取同样的手段，要针对不同的教学环节，选择不同的信息技术手段。因此，在今后的科学探究教学中，要结合课标要求、教学内容和学生学情合理选择和运用相关技术，以科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境等目标达成为指向，以“技术究竟解放了什么”为着力点，充分利用时间和空间，着力打造智慧教育下的深度科学探究教学。同时，要进一步挖掘典型案例，选取物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程四大领域的代表性探究案例探索智慧教育下的具体实施路径;要进一步开展科学探究实证研究，开展数据化集体论证，定性与定量研究相结合，进行较为丰富的深度研究;要进一步丰富科学探究评价手段，探索计算机实验模拟评价、数据题库测评、数字化课堂观察等智慧教育评价方式，开展个性化、综合化评价等。
总之，要扎实落实基于问题、基于观察、基于思考、基于数据、基于实证、基于现实、基于评价的探究过程，依托信息技术广泛开展深度学习和个性化学习，使“思维有力度，探究有深度，思想有高度”。
参考文献：
[1]吴全.科学探究学习与科学成绩、科学兴趣关系的跨文化比较[D].广西师范大学，2015.
[2]教育部.义务教育小学科学课程标准[M].北京师范大学出版社，2017.
[3]张志中，王岢鑫，钟永江.小学科学实验课智慧教育案例研究[J].中国信息技术教育，2016（5）：45-48.
[4]余诗佳.2012-2017年国内智慧教育研究综述[J].教育现代化，2018（20）：211-214.
[5]李春玉.智慧課堂，智慧前行——浅谈pad在“SPT”智慧课堂中的功能[J].基础教育论坛，2017（7）：16-18.
责任编辑 梁国胜