小学科学教学中信息技术融合策略与实践探究

摘要：本文基于2022版小学科学课程标准，探索了符合儿童认知特点的信息技术应用策略。通过动态可视化呈现抽象概念、虚拟实验突破时空限制、智能反馈优化探究过程等方法，建立”技术赋能-情境创设-深度参与”的教学模式。研究发现，合理运用信息技术能有效提升学生的科学探究兴趣，促进科学思维发展，并为教师提供精准的教学支持。研究为小学科学教学改革提供了可操作的实践方案，具有推广价值。

关键词：信息技术；小学科学；实践探究

引言

小学科学作为培养学生核心素养的基础学科，其教学内容涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等多个领域，具有抽象性强、实践要求高的特点。传统教学方式在展现微观现象、模拟宏观过程等方面存在明显局限，难以满足新课标提出的探究式学习要求。当前研究多围绕于技术应用的表层整合，缺乏系统性的教学策略设计和实践验证。本研究将从课程内容重构、教学活动设计、教学评价创新三个维度，探索信息技术与科学教学深度融合的有效路径，为建立高效课堂提供理论支撑和实践参考。

一、信息技术融合的课程重构策略

（一）概念可视化，解构微观认知屏障

科学概念的抽象性往往形成认知断层，当教学触及分子运动、能量转换等不可视领域时，传统教学媒介常显捉襟见肘。而三维动态建模技术的介入，架起了具象思维与抽象概念间的认知桥梁。以水循环教学为例，教师引导学生操控虚拟温度调节杆，当参数突破临界值时，气态水分子挣脱束缚的动态轨迹被系统精确捕捉。这种可视化呈现不仅打破静态图示的局限，更触发认知冲突——原本教科书上的箭头符号，在立体模型中化作粒子群的集体舞蹈。某次课堂实践中，学生意外发现凝结过程存在短暂的能量峰值，这种超出预设的异常数据，反而成为探究相变本质的绝佳切入点。

（二）虚拟实验，突破探究物理边界

实验室的日光灯管在屏幕上投下冷色调的光晕，学生们的手指在触控界面划出流畅弧线——这是数字化实验空间里特有的操作美学。当杠杆原理教学遇上虚拟仿真技术，原本受限于器材损耗率的安全操作规程被彻底改写。在力学参数可视化系统中，支点移动产生的力矩变化不再依赖弹簧测力计的模糊读数，而是转化为动态平衡方程，随着滑块位移实时演算。某次课堂出现戏剧性场景：学生将支点推至杠杆末端时，系统突然将红色预警框切换为紫色提示窗，不仅标注出超限风险系数，还弹出阿基米德”给我一个支点”的原始文献片段，这种跨时空的认知链接，让安全警示转化为了科学史教育的契机。

虚拟环境特有的容错机制，催生了大胆的探究策略。滑轮组模块允许学生将绳索缠绕成非常规路径，当摩擦系数参数被故意调至极限值，系统自动生成的能量损耗热力图竟呈现出分形几何特征。这种超出预设的异常数据，反而引发小组争论：有学生坚持归因于程序漏洞，另一派则试图用能量守恒定律解释图形规律。教师抓住这个生成性契机，引导学生导出摩擦耗散函数，使原本停留在操作层面的实验课升格为建模思维训练。技术平台在此刻展现出双重价值：既是精准的测量工具，又是激发认知冲突的策源地。

二、技术支持下的教学活动创新

（一）混合式学习，重构探究时空维度

混合式学习是通过数字资源与实体课堂的有机衔接，形成”预学-共研-迁移”的认知闭环。以河流地貌形成原理的教学为例，教师将卫星地图与水文数据库整合为交互式学习包，学生课前通过触控屏幕自由缩放河道剖面，标记疑难点位。课堂转化为动态研讨现场，当小组尝试在模拟系统中增加降雨强度参数时，沉积物颗粒的运移轨迹突然呈现非线性跳跃，这种超出预设的异常现象瞬间点燃探究热情。课后学习平台推送的虚拟考察任务，要求基于真实流域数据设计水土保持方案，使知识应用跨越教室围墙。这种时空解构的教学形态，将标准化讲授转化为个性化认知旅程。

（二）即时反馈，激活认知迭代循环

智能感知设备与学习分析系统的结合，使隐性的认知过程显性化。在机械原理探究活动中，学生组装虚拟滑轮组时的每个操作细节都被转化为数据流——钢丝绳的倾斜角度超出安全阈值时，系统并非简单报错，而是生成三维力学矢量图。当某个小组反复尝试配重方案失败时，AI助手突然推送历史上相似工程案例的解决思路，这种适时的认知支架有效避免了探究中断。更有价值的是，系统自动生成的思维路径热力图，暴露了学生普遍存在的力矩计算误区，教师据此设计的矫正性实验，精准击破概念迷思。技术赋能的反馈不再是对错判断，而是演变为推动认知升级的催化媒介。

三、教师信息化教学能力提升路径

教师信息化能力的提升需建立阶梯式成长框架，以”技术融合—数据驱动—智慧创新”为发展主线。初期可围绕技术工具与学科教学的有机整合，通过诊断式研修破解实践痛点，例如将传感器数据采集与生物实验设计结合，推动技术应用从展示层面向探究功能深化。

分阶段培训体系可设置三个关键环节：基础操作训练侧重设备交互逻辑，如触控屏的多点触控原理；教学迁移环节引导教师将技术功能转化为教学设计，例如利用动态几何软件生成数学概念的演变轨迹；创新应用阶段则鼓励跨学科技术重组，如物理仿真实验与数据分析工具的联动开发。同时，围绕课堂实录开展技术应用研讨，利用AI分析系统捕捉师生互动热力图，帮助教师精准定位技术介入的有效时段。数据素养培养应贯穿全过程，指导教师从错题分布图中识别知识盲区，在实验数据流中提取教学改进线索；建立动态反思机制，运用智慧教研平台生成个人能力雷达图，使教师清晰看到技术应用频次与教学效果的关联曲线。

结语

信息技术与科学教学的深度融合不应止步于工具替代，而应着眼于教学范式的根本转变。本研究构建的融合策略在多地试点学校应用中取得显著成效，证实了技术支持下的探究式学习能有效提升学生的科学素养。未来研究需进一步关注技术应用的适切性，避免过度依赖数字化工具，在保持科学教学本真性的基础上实现技术赋能的最大化。

参考文献

[1]张梦岩.小学科学学科教学中信息技术的运用[J].中小学电教（教学），2025，（02）：88-90.

[2]蓝智俊.信息技术与小学科学教学融合的策略研究[J].中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2024，（10）：90-92.

[3]吴秀云.小学信息技术与科学融合教学探究[J].文理导航（下旬），2024，（09）：34-36.

本文系承德县教育科学研究“十四五”规划2024年度课题《科学教育与信息技术学科整合的实践研究》（课题编号：202403）