解析美国科学教育中多媒体技术的运用

黄伟

摘要：科学教育的目的是提升学生的科学素养。越来越多的研究表明，将多媒体技术融入科学教育，不仅有助于激发和培养学生学习科学的兴趣，从整体上把握科学的基础知识，拓展知识面，而且有助于训练学生的科学思维方式，培养科学精神和科学态度，提高科学探究和创新能力。本文以美国科学教育为例，概要式地展现了多媒体技术的应用在一线教学中的价值和运用方法，以期探寻提高我国科学教育的有益启示。

关键词：科学教育；多媒体技术；美国科学教材

科学素质是现代社会的公民和新世纪人才必备的素质之一，在中小学教育中，如何有效地整合信息技术与科学教育，一直是每一位教育工作者关注的焦点。借助多媒体技术的科学教育，不仅是传统教学的一次形式转变，更为重要的意义在于，它是一种内涵式的提升。每一次成功的多媒体手段的运用，都是对科学知识和技能的细节、本质的挖掘，只有真正将科学知识以生动、简洁、直观的形式表示出来，才能淡化学科间的界限，使得各门学科有机地联系起来，真正体现科学的美感和魅力。

● 多媒体技术在国内科学教育中的应用

1.创设教学情境，激发学习兴趣

通过创设真实的生活经验和情境，多媒体技术可以帮助学习者获得所要求掌握的知识和技能，体验过程与方法，从而在这样的过程中形成情感态度与价值观。在遇到一些较为复杂的科学概念和原理时，这种情境化的教学模式更能凸显出优势。例如，生物教学中的DNA的结构、负反馈模型，以及物理学上的核能、航天模型等内容，仅依靠口头教学、板书示意，显然无法满足学生探索未知的热情。而借助一些PPT、网络动画、三维立体模型图等，都将有助于增进学生对相关知识的理解和掌握。

2.呈现操作细节，让科学探究能反复演练

科学探究是科学的本质特征。通过让学生动手动脑地探究科学问题，将有助于培养学生的科学思维和科学方法。对于一些教学中的教师示范实验、中小学校无法真实演练的大型实验等，以视频资料的形式进行展示，可以让学生逐帧地深入了解实验的操作规范、实验设计的思路和技巧，引导学生探究问题，从根本上改革传统科学探究中重记忆、轻理解、忙于模仿、止于思考的弊端。

● 美国科学教育教学实践中多媒体技术运用的特点

1.尊重学生的认知特点，体现进阶教育思想

“学习进阶”是美国科学教育的重要特征，体现在科学教材中同一主题内容的逐步加深递进。[1]不同年龄段的学生，对于多媒体形式的需求必然是不同的。年龄的差异会直接影响学生的接受能力，年纪较低的学生并不具备较强的a抽象和概括能力，所以适合选用录像及幻灯片等能够吸引学生注意力并且具有生动形象特点的媒体；而高年级的学生在媒体选择方面则会宽泛很多，所以美国科学教材中对多媒体的选用充分考虑到了教学对象的差异。只有选择符合学生心理特点的多媒体手段，才能真正展现多媒体动画的魅力，激发学生学习的热情和兴趣。

例如，美国小学科学教材《科学启蒙》，主要采取了图片、视频动画的形式来启蒙科学教育，给学生以直观的视觉感受。其中，一、二年级的多媒体资源主要以CD-ROM的形式展示（如“树的一生”、“嘈杂的声音”等），三至六年级采取的是固定网站查询（如“太空”、“蝴蝶”、“动物生存”等），这种半封闭式的网络查询在拓展学生知识面、提高学习效率的同时，还能培养学生的信息收集能力和正确引导网络使用习惯。而初中教材《科学探索者》中，则在正文旁预留了“网上冲浪”栏目，通过网页问答的形式来引导学生制作科学日志，以及提供一些与教材相关的有趣短文，并在网页后面预留一些关键词，用于引导学生主动查找网络资源。例如，《白尾鹿的过度繁殖》一文结尾处预留了“鹿群管理、鹿群过度繁殖、免疫方法避孕、白尾鹿狩猎”等关键词。同时，还在每一章中设计了交互式的课程资源，鼓励学生将自己探索得到的科技新闻和自然现象，以周报的形式记录下来。高中教材《科学发现者》中不仅针对每一知识点安排了相应的网络资源，还为学生上传研究数据、探讨交流创建了网络平台。

2.反映科研最新动态，与STSE教育理念相契合

布鲁纳曾说过，“学习的最好刺激，乃是对新学材料的兴趣”。与其他学科相比，科技发展与中小学科学教育的关系最为紧密，科学教育与科学的发展近乎是同步进行的。多媒体技术作为科技发展的产物，既是科学教育亟需借助的教学手段，同时又需要与科技发展动态相结合，才能真正享有鲜活的动力源泉。最近几年兴起的STSE教育正是一种反映学科间相互融合趋势的教育理念。STSE教育是英文Science、Technology、Society、Environment，即科学、技术、社会、环境的缩写，是STS教育的延伸，它已成为国际科学教育改革和研究的重点，也是我国科学课程标准中强调的重要内容。[2]美国科学教科书的配套网络资源，就有意识地加强了学科交叉领域的发展动态。

例如，在美国初中教材《科学探索者》中，提供的主网站中有许多真实照片、动画的网页链接，而这些网页资料则来自于众多的公益性网站，如美国国家海洋和大气管理局（NOAA）提供的大气云团、儿童健康网提供的如何识别有毒植物等。这些真实、清晰、生动的资料给人以科学美感，让学生不断接受不同学科知识的熏陶。在美国高中教材《科学发现者》中，编写者不仅在教材配套的网站资源中安排了生物与数学、物理学、地球科学等理科间的综合，还安排设计了生物学与社会学（如“维多利亚女王与皇室血友病”、“有机食品是否更安全”）、文学（如“细胞的生命”）、艺术（如“红色的罂粟”）、技术（如“硅藻的用途”、“关于胆固醇的好消息和坏消息”）的综合，让学生从更为广阔的视野来认识所学的科学知识，体现了科学精神与人文精神的融合。

3.线上线下动态测评，搭建立体教育课堂

随着信息化步伐的逐步加速，单纯依靠面对面交流来对学生进行辅导，暴露出了其时效性的缺陷，而互联网技术的运用直接化解了这方面的难题。即时发布最新教学内容、自由调整评价体系，将为科学教师提供更为广阔的教学平台和教育畅想。多媒体工具的运用，不仅让教师在课堂上能迅速掌握学生的学习情况，而且还能在课堂之外了解学生的动态，即时作出回应，实现了科学学习的无缝对接，为学生积极、主动地学习科学创造条件。

例如，在美国科学教材中，从小学三年级开始，教材的编写者就在每一节的最后“学习本节的意义”中安排设计了带有考查性质的网页探究活动（如火山、板块构造论、探月任务的研究等），并在每一章的最后设计“有助于提高你的测验成绩”网页，以便供学有余力的学生进一步拓展训练。每一次测试网页的周围，都安排了资料上传、互动交流的按钮，以便与教师、同学在线沟通交流。近年来，美国“中学科学教育可视化协作项目”（简称CoVis项目）正是凭借网络和多媒体技术搭建的科学教育改革的成功典范。[3]

参考文献：

[1]郭玉英，姚建欣，等.整合与发展——科学课程中概念体系的建构及其学习进阶[J].课程.教材.教法，2013（2）.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育初中科学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[3]李妍.美国科学教育的可视化协作学习环境——CoVis项目的理念、设计与评析[J].全球教育展望，2005（11）.

基金项目：本文系全国教育科学规划教育部重点课题“国内外初中科学教材比较研究”（项目编号：GQA106008）、中美小学科学教材比较研究（GQA106001）的阶段性研究成果之一。endprint