数智驱动科学探究教学优化研究

云南省广南县城区第三小学校  郑传勇

小学科学的核心是实验观察、动手操作以及现象探究，有着实践性、探究性和综合性的特点。传统科学课堂长期存在不少问题，像探究条件受限、实验可视化程度不高、探究流程固定以及个体探究差异被忽略之类的。数智技术依靠虚拟仿真、高清观测、数据采集、智能分析这些功能，能突破时空和器材的限制，优化探究教学环节，给教师精准把控探究学情提供帮助。本文以小学科学的真实课堂为基础，研究数智技术对探究教学的优化应用价值，梳理实践实施的途径，剖析存在的教学难题，给出优化改进的策略，给小学科学探究教学质量的提升提供实践方面的参考。

一、数智驱动科学探究教学优化的应用价值

科学探究是学生获取科学知识、形成科学思维的关键途径，数智技术跟科学课堂深度融合，能从探究情境、探究过程、教学评价这三个方面来优化教学质量。首先，拓宽科学探究边界。小学部分的科学实验有易燃易爆、操作精密、周期长等毛病，传统课堂无法开展。数智虚拟仿真实验能够模拟天体运动、物质变化、地质演变之类的复杂实验，从而规避实验中的风险，放大微观现象，使学生直观地观察到难以察觉的科学原理。其次，精准把控探究学情。学生动手能力、观察能力以及逻辑思维有显著差别，智能教学平台能够记录学生实验操作的步骤、答题状况以及探究思路，自动对探究数据加以汇总，助力教师判定学生知识上的误区和探究方面的不足之处，达成个性化探究指导的目的。最后，完善探究评价体系。传统科学教学大多以实验结果的评价为主，对学生的操作过程、思考过程以及合作表现予以忽视。数智系统能够长期保存学生探究视频、操作记录、实验报告，构建过程性评价档案，把量化数据和质性表现相结合，达成全面、客观的综合评价。

二、数智驱动科学探究教学优化的实践实施路径

结合小学科学里的物质科学、生命科学、地球宇宙科学等教学板块，把数智技术融入到课前、课中、课后，打造一个完整的智能化探究教学体系。课前教学筹备阶段，教师利用数智资源平台把实验动画、仿真模型、科普视频等素材整合起来，再结合往届学情数据来预判探究的难点。针对抽象且难以理解的宇宙知识以及物质结构知识，先制作出可视化教学素材，把探究难度给简化一下，合理地设计分层探究任务。在课中探究实施阶段，借助智能交互设备开展多种探究活动，借助高清摄像放大实验细节，让全班学生能观察到。利用虚拟仿真平台对危险实验进行复刻，进行长时间实验，学生自主调整实验变量，反复模拟操作，总结实验规律。教师凭借平台实时的数据，及时察觉学生操作中的误区，有针对性地纠正不规范的实验动作，促使学生严谨地完成探究流程。课后拓展提升阶段，智能平台会依据课堂探究的表现来分层推送拓展任务，对基础薄弱的学生来说，要完成基础实验的复盘以及知识点的巩固练习。能力较强的学生产生家庭小实验、科学调查以及创意科普创作，平台会自动收集学生的探究成果，从而形成个人科学成长的档案。

三、数智驱动科学探究教学的现存问题与优化对策

当下数智技术在小学科学探究课堂里的应用愈发广泛了，不过，在实践教学里还是有不少现实方面的不足。其一，技术应用只是表面功夫，大多数教师只会用多媒体播放科普视频、展示实验图片，很少使用虚拟仿真、数据监测等关键功能，智能化探究的优势没被充分发挥出来。其二，虚实结合的把控存在失衡之处，有些课堂过度依靠虚拟实验，把真实动手操作环节给压缩了，使得学生实操能力有所减弱，这与科学实践性的本质相悖。其三，专业教学资源匮乏，适配小学科学学段的仿真软件数量少，部分资源难度大，与教材的本土化探究素材也不够。针对上述问题，首先，要强化科学教师数字素养的培训，重点把仿真实验操作、探究数据研判、资源整合剪辑等实操内容给加强，提高教师智能化教学的能力。其次，要遵循虚实结合教学原则，以真实动手实验为主，虚拟仿真实验为辅，把实操训练和安全探究都兼顾进去。最后，构建科学专属的资源库，按照教材单元来分类整理仿真实验、探究课件、科普素材，提高资源的适配度，减少教师备课的难度。

小学科学是培养科学素养、探究精神、创新意识的重要基础学科，探究教学的优化升级对科学教育的发展来说是很关键的。数智技术跟科学课堂深度融合后，很好地解决了传统课堂实验受限、观察难、学情不明、评价单一这些教学方面的难题，让探究形式变得丰富，学习视野得以拓宽。在以后的教学实践里，科学教师得树立理性数智教学的理念，要尊重学生的探究规律，把虚拟技术和真实实验的关系给平衡好，合理地规划智能化的探究流程。教育行业得不断把科学数字化软硬件配置完善好，优化适配教材的探究资源，不断打磨智能化教学模式，让数智技术切实服务于探究课堂，持续提高小学科学教学质量，帮助学生养成严谨的科学思维、良好的探究能力，夯实学生科学核心素养，推动义务教育科学教育长效均衡发展。