引言
2017年2月，教育部頒布了《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，要求充分認(rèn)識小學(xué)科學(xué)教育的重要性，將小學(xué)科學(xué)課程起始年級調(diào)整為一年級，并要求各地要引導(dǎo)老師重視實驗教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生積極參與、主動探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。本文主要闡述在新課標(biāo)下，小學(xué)科學(xué)課程具有什么樣的特點，3D教學(xué)如何發(fā)揮其生動有趣、立體形象、鼓勵實踐與創(chuàng)新等教學(xué)優(yōu)勢，充分應(yīng)用到小學(xué)科學(xué)實施中。3D教學(xué)在抽象概念、過于宏觀難以觀察的現(xiàn)象、過于微觀難以觀察的現(xiàn)象、發(fā)生過程太快難以觀察的現(xiàn)象及發(fā)生過程太慢難以觀察的現(xiàn)象等知識點的講解上有明顯優(yōu)勢。3D教學(xué)有交互實踐環(huán)節(jié)，虛擬環(huán)境鼓勵學(xué)生多次動手實踐，完全符合新課標(biāo)小學(xué)科學(xué)實施中探究式學(xué)習(xí)活動形式。
一、 新課標(biāo)小學(xué)科學(xué)的課程特點
(一) 科學(xué)課程開設(shè)覆蓋小學(xué)全階段
原科學(xué)課程在小學(xué)三年級至六年級開設(shè)，為了提升全面科學(xué)素質(zhì)，從小培養(yǎng)科學(xué)精神，新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確要求小學(xué)科學(xué)課程起始年級調(diào)整為一年級，原則上要按照小學(xué)一、二年級每周不少于1課時安排課程。
(二) 科學(xué)課程內(nèi)容新增技術(shù)與工程領(lǐng)域
科學(xué)課程內(nèi)容在原來的物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)基礎(chǔ)上，新增技術(shù)與工程領(lǐng)域內(nèi)容。這四個領(lǐng)域中選擇適合小學(xué)生學(xué)習(xí)的18個主要概念，其中物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域6個，生命科學(xué)領(lǐng)域6個，地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域3個，技術(shù)與工程領(lǐng)域3個。其中新增的技術(shù)與工程領(lǐng)域的3個主題分別是：1、人們?yōu)榱耸股a(chǎn)和生活更加便利、快捷、舒適，創(chuàng)造了豐富多彩的人工世界;2、技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對自然的利用和改造;3、工程技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計，工程是運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計、解決實際問題和制造產(chǎn)品的活動。
(三) 科學(xué)課程實施的主要形式是探究活動
新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，要求科學(xué)課程實施要突出學(xué)生的主體地位，保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲，以探究式學(xué)習(xí)為主要實施形式。探究式學(xué)習(xí)是指在教師的指導(dǎo)、組織和支持下，讓學(xué)生主動參與、動手動腦、積極體驗，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，以獲取科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)思想、學(xué)習(xí)科學(xué)方法為目的的學(xué)習(xí)方式。要求學(xué)校要突出創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供更多自主選擇的學(xué)習(xí)空間和充分的探究式學(xué)習(xí)機(jī)會。
在新課標(biāo)下，小學(xué)科學(xué)的實施將面臨如何更好地讓學(xué)生理解周圍的世界，理解抽象概念，了解各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系。對于一些變化過快或者變化過于緩慢的現(xiàn)象、過于宏觀難以理解或過于微觀難以理解的現(xiàn)象如何講解實施;如何利用周邊的環(huán)境實施探究式教學(xué)等也將是小學(xué)科學(xué)實施所面臨的挑戰(zhàn)。
二、3D教學(xué)在小學(xué)科學(xué)課程實施的應(yīng)用
(一)立體形象展示抽象知識點
新課標(biāo)的小學(xué)科學(xué)課程包含了四大領(lǐng)域18個主題，其中不乏抽象難以理解的主題內(nèi)容。例如講解到生命科學(xué)中的植物中各個部分如何幫助植物維持自身生存的相應(yīng)功能，講到葉子的呼吸和光合作用，這些現(xiàn)象是肉眼難以觀察的，三年級的學(xué)生僅憑老師抽象概念講解，恐怕學(xué)習(xí)效果不佳。如果使用云幻科教3D教學(xué)資源，則完全不一樣。通過3D視頻《植物的葉子》，將植物的葉子構(gòu)成一一分析，把肉眼難以觀察的葉子的脈絡(luò)，呼吸口，氧氣和二氧化碳的交換過程等立體形象展現(xiàn)出來，不僅提高學(xué)生的注意力，還大大提高學(xué)生的知識掌握程度。
除了上述的植物維持自身生存的相應(yīng)功能，還有很多的抽象知識點都能通過云幻科教3D教學(xué)進(jìn)行講解。例如理解食物鏈、大氣層的分層、電能等。
(二)模擬現(xiàn)實場景展現(xiàn)過于宏觀或微觀現(xiàn)象
新課標(biāo)的小學(xué)科學(xué)課程中有一大領(lǐng)域為地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域，里面的內(nèi)容均是過于宏觀難以現(xiàn)實觀察的內(nèi)容。例如講解到地球、月亮和太陽的關(guān)系，如何理解地球自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)及其給地球帶來的氣候變化。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，通常使用地球儀、畫圖或一部分2D視頻形式進(jìn)行講解。通過云幻科教3D教學(xué)資源《太陽系里的行星》、《晝夜交替》、《天上的太陽》、《月亮》等資源的展現(xiàn)和互動，能讓學(xué)生置身于太空中，進(jìn)行一場星際穿越之旅。
再如生命科學(xué)領(lǐng)域中，要讓學(xué)生理解“人體由多個系統(tǒng)組成，分工配合，共同維持生命活動”，學(xué)生要充分認(rèn)識人體的構(gòu)成系統(tǒng)及其運(yùn)行機(jī)理。在講解人體構(gòu)成基礎(chǔ)部分例如手、腳、身體、腦袋等的時候，都是可以感知和觀察的，學(xué)生很容易理解。但是講到人體的血液循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等知識的時候，由于太微觀難以觀察其運(yùn)行，學(xué)生理解起來就有困難。通過云幻科教3D教學(xué)資源《心臟-一個神奇的泵》、《呼吸和循環(huán)系統(tǒng)》、《神經(jīng)系統(tǒng)》的資源演示和互動，學(xué)生看到心臟的每個部分構(gòu)成，血液循環(huán)怎么從右心房經(jīng)由三尖瓣進(jìn)入右心室然后進(jìn)入肺動脈。這種立體形象、分步驟講解運(yùn)行機(jī)理的形式，不僅能吸引學(xué)生興趣，還能讓學(xué)生快速掌握所學(xué)知識。
(三)重現(xiàn)電光石火時刻或速度過慢的變化場景
新課標(biāo)的小學(xué)科學(xué)物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容中，有關(guān)光能、電能、聲能等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。由于光和電的傳播速度非常快，肉眼難以觀察記錄，而聲的傳播過于抽象不可觀察，如果僅僅從文字和圖片進(jìn)行講解，學(xué)生要理解和掌握將需要更多的時間。通過云幻科教3D教學(xué)資源《光和影》、《無處不在的電》、《聲音的傳播》等資源的演示和互動，將快速發(fā)生的場景慢動作重現(xiàn)，以便學(xué)生理解。同時，將電、光、聲音等用可見的線條表示傳播途徑，學(xué)生對這些知識點理解將更透徹。還有一些需要長時間觀察的現(xiàn)象，通過3D資源常規(guī)演示，不僅能觀察事物發(fā)展現(xiàn)象，還能節(jié)省時間。例如《植物的生長》、《動物的生命周期》等內(nèi)容。
(四) 卡通形象多形式的趣味互動鼓勵學(xué)生探究
探究式學(xué)習(xí)是小學(xué)科學(xué)課程實施的主要形式，學(xué)校應(yīng)該綜合利用各類資源，創(chuàng)建探究式學(xué)習(xí)環(huán)境。云幻科教3D教學(xué)資源包含探究互動和練習(xí)評估環(huán)節(jié)，通過活潑可愛的卡通形象，在色彩艷麗的場景中引導(dǎo)學(xué)生互動，能快速吸引學(xué)生注意力。由于虛擬探究允許多次嘗試，有非常大的試錯包容性，給了學(xué)生更多實踐探究的機(jī)會。通過3D教學(xué)，能讓小學(xué)科學(xué)課程更生動，讓學(xué)生更互動，讓教師更心動。
三、結(jié)語
3D教育以可視化的3D建模為基礎(chǔ)，通過項目學(xué)習(xí)的方式，綜合應(yīng)用3D影像、VR、AR、MR、3D打印等技術(shù)，完成從“創(chuàng)意到實現(xiàn)”的完整的學(xué)習(xí)和認(rèn)知過程，鼓勵“手腦并用”，是培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和數(shù)字表達(dá)能力的一種創(chuàng)新教育。3D教育不僅適用于小學(xué)科學(xué)課程實施，還適用于初中高中生物、物理、化學(xué)等科目的課堂實施。3D教育是智慧教育新模式，是未來視聽教育的必然發(fā)展趨勢。云幻科教作為3D教育引領(lǐng)者，將持續(xù)不斷地進(jìn)行3D資源研發(fā)和課程設(shè)計，讓更多的學(xué)生成為3D教育的受益者。
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