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智能技术如何赋能科学教育

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智能技术如何赋能科学教育技术赋能的科学探究实践,指的是借助数字化、网络化的探究学习工具和环境,为科学探究学习各个环节实现全过程的支持,使课堂环境下难以实施的探究学习活动得以实施,从而增进探究学习的效果。科学教育具有提升全民科学素质、筑牢建设创新型国家根基的基础性作用。近百年来科学技术飞速发展,科学教育范式也发生了多次改变,总体上呈现了从“知识取向”到“探究取...

智能技术如何赋能科学教育


技术赋能的科学探究实践,指的是借助数字化、网络化的探究学习工具和环境,为科学探究学习各个环节实现全过程的支持,使课堂环境下难以实施的探究学习活动得以实施,从而增进探究学习的效果。


科学教育具有提升全民科学素质、筑牢建设创新型国家根基的基础性作用。近百年来科学技术飞速发展,科学教育范式也发生了多次改变,总体上呈现了从“知识取向”到“探究取向”的转变,让学生开展探究学习已成为世界各国科学教育的主旋律。教育部等十八部门《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》指出,“以学生为本,因材施教,推进基于探究实践的科学教育”。


随着数字技术的快速发展,特别是虚拟仿真技术的日益成熟,以可视化、交互性、网络化等方式呈现的探究学习环境,在某种程度上能够化解探究学习开展的困难和障碍。


在科学教育中,任何有效的教学都始于对学生已有经验的充分挖掘和利用,引导学生从科学世界向生活世界的回归。探究学习的情境创设,应能够体现科学知识发现的过程、应用的条件以及科学知识在生活中的意义与价值。


借助技术,如通过视频、动画、游戏或模拟等呈现有吸引力的问题情境,利于引发学生的探究兴趣和学习动机;能够帮助学生按照知识产生的脉络开展认知活动,从而帮助学生深刻理解科学课程中的知识和内容,发展学生的科学思维能力;有利于帮助学生基于实验设计、探索、观察、测量等探究活动,不断思考和修正知识应用的条件,灵活地迁移和应用学到的知识。情境创设还能够引发学生在学习中产生比较强烈的情感共鸣,增强学生的情感体验,使学习成为一种包括情感体验在内的综合性活动,从而增强学生探究实践过程中的情感体验,这对于学生学习效果的提升具有积极意义。


学生的自主性是探究学习的核心和关键,而科学的发展历程一直都是通过一代代科学家不断探索发现未知世界、更新科学知识的过程,探索世界是科学活动的本质。一直以来,学校课堂上的科学教育难以让学生真正地进行探索发现,即使是实验课,也多为验证性科学实验,规范的实验仪器、实验材料、实验步骤,相差不多的实验现象和实验结果,在实验过程中一旦发生意外,往往会产生实验仪器损坏甚至其他更严重的安全事故。


数字化探究学习环境能够借助多媒体手段再造物质世界,从而给学生创设可以在课堂上进行探究发现的空间。学生可以在网上借助网络公共数据库、教学资源库、数字图书馆、数字博物馆等获得丰富的探究学习资源;借助数字化实验平台、模拟仿真和建模软件等探究学习环境,通过操纵调整参数获得数据、发现规律、建构知识;在虚拟世界中,学生可以在浩渺的太空,也可以在南极大陆,甚至在细胞等微观世界里进行探索。在技术环境的支持下,学生按照自己的先前理解,按照自己的知识水平,凭借自己的兴趣,按照自己的步调进行个性化学习。


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