二、信息技術與科學探究的融合基礎：理解需求，把握規(guī)律演講人信息技術與科學探究的融合基礎：理解需求，把握規(guī)律01信息技術應用的實施策略：從“能用”到“善用”的跨越02信息技術在五年級科學探究中的具體應用場景03結語：讓信息技術成為科學探究的“隱形翅膀”04目錄2025小學五年級科學下冊信息技術在科學探究中的應用課件一、引言：當科學探究遇見信息技術——教育信息化背景下的教學新生態(tài)作為一名深耕小學科學教育12年的一線教師，我清晰記得2013年第一次帶五年級學生研究“種子發(fā)芽條件”時的場景：30組學生每天用紙質(zhì)表格記錄溫度、濕度、光照數(shù)據(jù)，統(tǒng)計時需要手工繪制折線圖，結果因為測量工具精度不足，多組數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，探究結論的可信度大打折扣。而到了2023年，同樣的課題，學生們用智能溫濕度傳感器實時采集數(shù)據(jù)，通過藍牙同步到平板電腦，自動生成動態(tài)折線圖，還能調(diào)用氣象數(shù)據(jù)庫對比本地氣候特征。這10年間的變化，正是信息技術與科學探究深度融合的縮影。《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出：“要充分利用現(xiàn)代信息技術，為學生提供多樣化的學習工具和資源，支持探究式學習的開展?！蔽迥昙壙茖W下冊教材涵蓋“生物與環(huán)境”“光”“熱”“地球的運動”等核心主題，這些內(nèi)容的探究往往涉及長周期觀察、微觀現(xiàn)象可視化、復雜數(shù)據(jù)處理等挑戰(zhàn)，信息技術恰好能為這些難點提供解決方案。本節(jié)課件將從“融合基礎”“應用場景”“實施策略”三個維度，結合具體教學案例，系統(tǒng)闡述信息技術在五年級科學探究中的實踐路徑。01信息技術與科學探究的融合基礎：理解需求，把握規(guī)律1五年級學生科學探究的認知特點與需求五年級學生（10-11歲）正處于具體運算階段向形式運算階段過渡的關鍵期，其科學探究能力呈現(xiàn)以下特征：觀察能力：能關注到事物的細節(jié)，但對隱性變量（如空氣濕度、光照強度）的定量測量仍依賴工具輔助；數(shù)據(jù)處理：已掌握簡單統(tǒng)計方法（如繪制柱狀圖），但面對多變量、長周期數(shù)據(jù)時，易因計算繁瑣失去探究耐心；抽象思維：對微觀現(xiàn)象（如光的折射路徑）、動態(tài)過程（如種子萌發(fā)的細胞分裂）的理解存在困難，需要可視化工具降低認知負荷；協(xié)作需求：小組探究中常出現(xiàn)分工不清、過程記錄碎片化問題，需要數(shù)字化平臺支持協(xié)同編輯與進度追蹤。1五年級學生科學探究的認知特點與需求例如，在“光的反射”單元，學生需要探究“反射角度與入射角度的關系”，傳統(tǒng)教學中用量角器測量易產(chǎn)生誤差，且難以直觀呈現(xiàn)多次實驗數(shù)據(jù)的規(guī)律；而借助激光傳感器與數(shù)據(jù)采集軟件，可實時記錄角度值并生成散點圖，學生能快速發(fā)現(xiàn)“反射角等于入射角”的規(guī)律，探究效率提升40%以上。2信息技術賦能科學探究的核心價值A信息技術并非簡單替代傳統(tǒng)工具，而是通過“增強、擴展、重構”三大機制，重塑科學探究的過程與體驗：B增強：提升數(shù)據(jù)采集的精度與頻率（如用pH傳感器替代pH試紙，將測量誤差從±1pH降低至±0.1pH）；C擴展：突破時空限制（如通過虛擬仿真實驗觀察“月相變化”的完整周期，或用延時攝影記錄“植物向光性”的動態(tài)過程）；D重構：改變探究模式（如利用在線協(xié)作平臺實現(xiàn)“異班同題”探究，對比不同環(huán)境下的實驗結果）。2信息技術賦能科學探究的核心價值以“巖石的風化”為例，自然狀態(tài)下的風化過程需數(shù)十年甚至更久，學生難以直接觀察。通過3D建模軟件模擬“溫度變化-巖石裂縫擴張-水分滲透-凍融破壞”的動態(tài)過程，配合微視頻展示實地風化的典型案例（如黃山“飛來石”的形成），能幫助學生在40分鐘課堂內(nèi)建立“時間尺度”與“地質(zhì)作用”的關聯(lián)認知。02信息技術在五年級科學探究中的具體應用場景1工具層：智能設備輔助觀察與測量五年級科學探究中，許多實驗需要定量數(shù)據(jù)支撐，傳統(tǒng)工具（如溫度計、天平等）存在操作復雜、精度不足、無法實時記錄等問題。智能傳感設備與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的引入，可有效解決這些痛點。1工具層：智能設備輔助觀察與測量1.1常見智能工具類型及適用場景|工具類型|典型設備|適用探究主題|優(yōu)勢體現(xiàn)||----------------|-------------------------|-------------------------------|-------------------------------||環(huán)境傳感器|溫濕度傳感器、光照傳感器|種子發(fā)芽條件、植物光合作用|實時采集、自動存儲、多變量同步||物理量傳感器|力傳感器、角度傳感器|光的反射、簡單機械|高精度測量（誤差＜0.5%）||化學傳感器|pH傳感器、二氧化碳傳感器|土壤酸堿性對植物的影響|連續(xù)監(jiān)測，避免采樣破壞環(huán)境|1工具層：智能設備輔助觀察與測量1.1常見智能工具類型及適用場景教學案例：在“種子發(fā)芽需要水嗎？”探究中，傳統(tǒng)實驗需每天手動測量培養(yǎng)皿濕度，常因操作時間不一致導致數(shù)據(jù)偏差。使用土壤濕度傳感器（精度±2%）連接數(shù)據(jù)采集器，設置每2小時自動采樣，5天后導出的濕度變化曲線清晰顯示：有水組濕度穩(wěn)定在60%-70%，無水組48小時后降至10%以下。結合發(fā)芽率統(tǒng)計（有水組發(fā)芽率92%，無水組0%），學生能直觀得出“水是種子發(fā)芽必要條件”的結論。1工具層：智能設備輔助觀察與測量1.2工具使用的教學建議STEP3STEP2STEP1先明確探究問題：避免為用工具而用工具，如“觀察蚯蚓的生活環(huán)境”只需用普通放大鏡即可，無需強行使用傳感器；做好操作培訓：五年級學生首次接觸智能設備時，需通過“分步演示+同伴互助”掌握基本操作（如傳感器校準、數(shù)據(jù)導出）；強調(diào)數(shù)據(jù)解讀：工具是“數(shù)據(jù)采集員”，教師需引導學生關注“數(shù)據(jù)背后的意義”（如“濕度曲線下降的拐點對應哪次操作？”）。2資源層：數(shù)字化資源支持深度探究五年級科學下冊涉及大量抽象概念（如“光的色散”“熱傳遞的三種方式”）和宏觀/微觀現(xiàn)象（如“地球的公轉與四季”“細胞的分裂”），單純依靠教材插圖或教師講解難以讓學生形成直觀認知。數(shù)字化資源通過“虛擬仿真”“微視頻”“交互課件”等形式，能有效突破這一障礙。2資源層：數(shù)字化資源支持深度探究2.1主流數(shù)字化資源類型及應用策略虛擬仿真實驗：推薦使用PhET（科羅拉多大學開發(fā)）、NOBOOK（國內(nèi)科學仿真平臺）等工具。例如，在“光的折射”教學中，學生可通過PhET的“彎曲的光線”仿真實驗，自主調(diào)節(jié)入射角、介質(zhì)類型（空氣-水/空氣-玻璃），觀察折射角變化并總結規(guī)律，實驗錯誤（如用激光直射法線）不會導致“器材損壞”，學生能更自由地嘗試各種可能性。微視頻資源：選擇或制作時長3-5分鐘的“現(xiàn)象記錄類”“過程分解類”視頻。如“月相變化”教學中，播放延時攝影《30天月相全記錄》，配合動畫分解“月球公轉-太陽照射-地球觀測角度”的關系，學生能快速理解“月相成因”的三要素（日、地、月位置；月球不發(fā)光；地球觀測角度）。2資源層：數(shù)字化資源支持深度探究2.1主流數(shù)字化資源類型及應用策略交互課件：利用希沃白板、101教育PPT等平臺制作可拖拽、可觸控的課件。例如，在“熱傳導”教學中，設計“金屬棒溫度變化”交互模塊：學生拖動“熱源”靠近金屬棒一端，課件實時顯示各點溫度變化曲線，對比銅、鐵、鋁的導熱差異，直觀理解“不同材料導熱性不同”。教學反思：我曾在“地球的自轉與晝夜交替”教學中使用3D地球模型軟件，學生雖能看到“自轉導致晝夜交替”的動畫，但部分學生仍困惑“為什么北京和紐約不能同時天亮”。后來增加“全球時鐘”交互功能（點擊不同城市顯示當?shù)貢r間），并讓學生模擬“乘飛機從北京到紐約”的時間變化，才真正突破了“地方時差異”的認知難點。這說明：數(shù)字化資源的設計需緊扣學生的“認知沖突點”，而非單純追求視覺效果。3平臺層：數(shù)字化工具支持探究過程管理科學探究的核心是“過程”，但傳統(tǒng)教學中常出現(xiàn)“重結論、輕過程”的問題。借助數(shù)字化平臺，可實現(xiàn)探究過程的“可視化記錄”“協(xié)作共享”與“動態(tài)評價”，讓探究真正“留痕”。3平臺層：數(shù)字化工具支持探究過程管理3.1過程管理的關鍵環(huán)節(jié)與平臺選擇記錄與存儲：推薦使用“班級優(yōu)化大師”的“成長檔案”功能或“騰訊文檔”的協(xié)作表格，學生可上傳實驗照片、數(shù)據(jù)表格、觀察日記等，教師實時查看并批注；01協(xié)作與交流：利用“釘釘”“微信”的小組群功能，支持課下探究的實時溝通（如種植小組匯報“今天發(fā)現(xiàn)菜苗卷葉”，教師可及時指導“可能是紅蜘蛛蟲害，建議用放大鏡觀察葉背”）；02評價與反饋：通過“問卷星”設計“探究過程評價表”，從“問題提出”“方案設計”“數(shù)據(jù)收集”“結論推導”等維度進行自評、互評與師評，評價結果自動生成雷達圖，直觀呈現(xiàn)學生的優(yōu)勢與不足。033平臺層：數(shù)字化工具支持探究過程管理3.1過程管理的關鍵環(huán)節(jié)與平臺選擇實踐案例：在“環(huán)境對生物的影響”項目式學習中，我班學生以4人小組為單位，研究“校園不同區(qū)域（操場、樹林、花壇）的生物種類差異”。各小組使用“形色”APP識別植物，用“鳥叫聲識別”小程序記錄鳥類，將數(shù)據(jù)錄入共享表格；同時拍攝環(huán)境照片（如光照、濕度）上傳至班級云盤。探究結束后，學生用“圖說”工具制作匯報海報，結合數(shù)據(jù)圖表（如“不同區(qū)域植物種類柱狀圖”）和照片對比（如“樹林下的喜陰植物vs操場的耐旱植物”），清晰闡述“環(huán)境決定生物分布”的結論。整個過程中，數(shù)字化平臺不僅保存了200+條原始數(shù)據(jù)，更讓學生體驗了“像科學家一樣工作”的完整流程。03信息技術應用的實施策略：從“能用”到“善用”的跨越1教師層面：構建“技術-學科”融合的教學能力信息技術與科學探究的融合，對教師提出了新的能力要求：工具掌握能力：至少熟練使用3-5種與科學探究相關的工具（如PhET仿真實驗、Arduino傳感器、希沃白板交互功能），并能根據(jù)教學需求快速篩選與組合；資源開發(fā)能力：能基于教材內(nèi)容，將網(wǎng)絡資源（如國家中小學智慧教育平臺的科學實驗視頻）進行二次加工（如截取片段、添加標注），或自制簡易數(shù)字化資源（如用手機延時攝影記錄“豆苗生長”）；過程引導能力：在學生使用信息技術時，教師需從“知識傳授者”轉變?yōu)椤疤骄恳龑д摺保攸c關注“學生是否在利用技術解決真實問題”“數(shù)據(jù)是否支持結論”“協(xié)作是否有效”等關鍵點，避免“技術使用”替代“科學思維”。1教師層面：構建“技術-學科”融合的教學能力我在參加2024年“長三角科學教師信息化教學能力培訓”時，聽到一個令人深思的案例：某教師在“電路連接”教學中，讓學生全程使用虛擬電路仿真軟件，學生雖能快速連接出復雜電路，但面對真實器材時卻因“不會剝導線絕緣皮”“分不清電池正負極”而卡殼。這提醒我們：信息技術是“輔助工具”，而非“替代工具”，真實操作體驗仍是科學探究的根基。2學生層面：培養(yǎng)“技術賦能探究”的核心素養(yǎng)五年級學生需在教師引導下，逐步形成以下與信息技術相關的科學探究素養(yǎng)：工具選擇能力：能根據(jù)探究問題選擇合適的技術工具（如探究“溫度對溶解度的影響”選溫度傳感器，探究“影子長度變化”選手機測角軟件）；數(shù)據(jù)批判能力：能識別數(shù)據(jù)中的異常值（如傳感器故障導致的“突變點”），并通過重復實驗或人工校驗排除干擾；協(xié)作共享意識：在小組探究中主動上傳數(shù)據(jù)、分享發(fā)現(xiàn)，尊重他人的觀點與貢獻（如在共享文檔中用不同顏色標注各自負責的部分）。為培養(yǎng)這些素養(yǎng)，我在課堂中設計了“技術工具答辯會”環(huán)節(jié)：每節(jié)課前5分鐘，由1-2名學生介紹“我在探究中使用的技術工具”，并說明“為什么選它”“它解決了什么問題”“如果再做一次，我會怎么改進”。這種“學生主導”的分享，比教師單向講解更能激發(fā)學習動力。3家校層面：構建“課內(nèi)-課外”協(xié)同的探究生態(tài)科學探究不應局限于課堂40分鐘，家庭與社區(qū)是重要的延伸場景。信息技術可搭建家校溝通橋梁，擴大探究的時間與空間：課外探究支持：通過班級公眾號推送“家庭小實驗”（如用手機慢動作拍攝“水的表面張力”），并提供“技術指導視頻”（如如何用手機測量下落時間）；社區(qū)資源整合：聯(lián)系本地科技館、氣象站，獲取開放數(shù)據(jù)（如最近一周的降雨量）或線上資源（如氣象衛(wèi)星云圖），用于“天氣與氣候”單元的探究；成果展示平臺：利用抖音、視頻號等新媒體展示學生的探究成果（如“我們的生態(tài)瓶”微視頻），鼓勵學生以“小科學家”的身份分享發(fā)現(xiàn)，增強探究的獲得感。3家校層面：構建“課內(nèi)-課外”協(xié)同的探究生態(tài)去年我班學生開展“家庭用電調(diào)查”時，通過“網(wǎng)上國網(wǎng)”APP查詢自家月用電量，結合“中國電力企業(yè)聯(lián)合會”官網(wǎng)的“居民用電結構數(shù)據(jù)”，對比分析“不同家電的耗電量”，并提出“用節(jié)能燈泡替代白熾燈可每月省電5度”的建議。家長反饋：“孩子現(xiàn)在回家總盯著電表看，還教我們怎么看電費賬單，真正把科學用到了生活中?！?4結語：讓信息技術成為科學探究的“隱形翅膀”結語：讓信息技術成為科學探究的“隱形翅膀”回顧20年的教學歷程，我深刻體會到：信息技術不是科學探究的“裝飾品”，而是激發(fā)學生探究興趣、提升探究深度、培養(yǎng)核心素養(yǎng)的“關鍵助手”。對于五年級學生而言，信息技術的應用應始終圍繞“解決真實問題”這一核心，既要用傳感器、仿真實驗等工具突破觀察與操作的限制，也要保留真實實驗的觸感與溫度；既要用數(shù)字化平臺記錄探究過程，也要引導學生關注數(shù)據(jù)背后的科學思維