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摘要：在新科技快速发展的背景下，科学教育面临着全新的挑战。以当前大热的纳米科技为例，科学教师应通过对纳米前沿技术的分析，将小学科学课与纳米科技深度融合，从而提高科学教育的有效性。

关键词：新科技;小学科学;教学融合;纳米技术

近年来，科技的快速发展给人们的生活带来了翻天覆地的变化，很多走在科技发展前沿的技术已在不知不觉中来到我们身边：智能设备进入千家万户，5G通信时代已经到来，虚拟现实（VR）即将成为主流，无人驾驶技术愈发成熟……

作为一名一线科学教师，不免陷入深思：我们的学生——未来的栋梁，了解这些科技吗？如何将这些新科技变成学生知识库中的宝藏呢？面对着科技发展所带来的新挑战，如何才能让学生与时俱进，紧跟科技发展的脚步？如果我们不跟紧时代的步伐，那么我们终将被时代所抛弃。

一、科学教育的知识层面现状

诚然，小学阶段的科学课承担着重要的科学知识普及的任务，是小学生跨向科学领域的重要门槛。小学科学课是一门基础性、实践性、综合性的课程，以培养学生的科学素养为主要目标，培养学生的动手探究能力，其中涉及到物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程四大领域。但纵观小学阶段的科学教材，多数知识点仍只是停留在日常生活层面，学生始终无法触摸到最新的科技世界，甚至与最新的科技发展潮流差距越来越大。当众多科技成果慢慢走进家庭，学生却只知其用途而不知其原理，这样的科学教育只停留在表面，未能深层次培养学生对科学的探索精神。

二、创编科技特色课程

面对日新月异的科技发展，以及目前科学教育所面临的问题，我校秉持着“树人”的教学理念，开设了一系列独树一帜的科技课程，如九年制纳米科技特色课程、人工智能课程、机器人课程，旨在为学生开辟独树一帜的科技课堂。

我校的特色科技课程不同于一般的科技类科普性课程，它是教师凭借自身的科技敏锐度将新科技融入到国家课程中，渗透进相对应的科学课中。两者的深度融合既能保证让学生掌握科学基础知识与基本技能，又能让学生对最新涌现的科技成果有一定的了解。

三、寻找国家课程与新科技的融合点

我校努力寻找国家课程与新科技的融合点。如“纳米”已是科学领域中的一个新型热点，“纳米技术”更是当今时代科技发展的重点项目。纳米技术目前已成功应用于诸多领域，包括医学、化学及生物检测、制造业、光学及国防等，纳米科技的发展与运用给人类生活带来了极大的方便。

从教学的角度，“纳米”是一个涵盖众多学科的知识点。教学中，教师需从小学科学课的四大知识板块中寻找到融合点，按照知识的关联程度做好相对应的融合。在教学实践中，我们量力而行，将小学科学课的章节内容进行一一融合。

小学教科版《科学》与纳米知识的结合点一览表

教材           教材章节      与纳米知识的结合点 课时

三上 植物——植物的叶 荷叶表面的疏水性

发财树叶正反面吸水情况不同 1

动物 蜻蜓的翅膀表面具有疏水性

海豚的身体表面具有疏水性

壁虎脚上的刚毛有纳米结构的突起 2

我们周围的材料——哪种材料硬 纳米材料的硬度 1

我们周围的材料——比较韧性 纳米材料的韧性 1

我们周围的材料——它们吸水吗 纳米材料的吸水性 1

我们周围的材料——材料在水中的沉浮 纳米材料的沉浮情况 1

三下 磁铁——磁铁有磁性 螃蟹大螯里有几颗用于定向的纳米磁性颗粒，就像几个小小的指南针 1

磁铁 纳米磁性材料 2

四上 溶解 四氧化三铁的溶解情况 2

声音——保护我们的听力 纳米材料的隔音效果 1

我们的身体——食物在体内的旅行 小肠内壁绒毛的直径达到纳米级 1

四下 电——导体与绝缘体 纳米材料的导电性 1

食物——减慢食物变质的速度 纳米材料制成的食品包装袋 1

五上 光——光的反射 纳米反射板（MCPET）配合日光灯使用，提高日光灯发出光的利用率 1

光——光与热 纳米材料的光吸收特性 2

运动和力——运动与摩擦力 纳米材料表面的摩擦力大小 1

运动和力——设计制作小赛车 运用纳米材料的性质（不仅轻小而且硬度和韧性都好），提升小车的运动速度 2

五下 沉和浮——造一艘小船 在同等质量条件下利用纳米材料的特性制作一艘载重能力更好的小船 2

热——金属热胀冷缩吗 纳米材料是否具有热胀冷缩特点 1

热——传热比赛 纳米材料的传热性 1

六上 形状与结构——形状与抗弯曲能力 纳米材料的抗弯曲能力 1

六下 微小世界——微小世界和我们 原子力显微镜的介绍

扫描隧道显微镜的介绍 2

物质的变化 自制碳颗粒 1

环境和我们——分类和回收利用 纳米材料制成的清洁工具容易清洗 1

环境和我们——污水和污水处理 利用纳米材料的吸附性和催化性对污水进行处理 1

四、国家课程与新科技的深度融合

以纳米科技课“它们吸水吗”为例，我们从教材、学情、教法三方面深入分析国家课程与纳米科技的融合点，运用多媒体技术，结合多样化的教学模式，将国家课程与新科技进行了深度融合。

（一）紧扣知识融合点，提高融合紧密度

“它们吸水吗”一课是三年级上册第三单元“我们周围的材料”中的第4节。本课之前学生已经认识了不少材料，如金属、塑料、木头、纸……学生刚学完材料的硬度和韧性，对部分材料有了一定的认识，同时也初步了解了如何进行实验对材料进行探究。在本节课中，学生将继续研究材料的吸水性。关于吸水性，其实学生在生活中有了不少感性的认识：纸和衣服很容易吸水，水洒了用抹布来擦干，金属片之类不吸水……但是学生可能从没有把“吸水性”作为材料的一种物理性质来看待。因此，本节课除了让学生通过实验去认识吸水性是材料的一种物理性质外，还需要学生去发现材料的吸水性与它们的构造有关。在当下，纳米技术已经运用到了许多材料中。纳米材料有着很多独特的性质，无论是硬度、疏水性、韧性等，都有着其不同于一般材料的优越性。

至此，不难发现“材料”成了两者最好的契合点。教材让学生通过对金属、塑料、木头、纸这四种材料吸水过程的观察、比较和描述，发现纸的吸水性最好，从而对纸进行深入研究，进而发现吸水性与材料的结构有关。而纳米材料是一种具有疏水性的材料，也同样涉及到吸水性问题，这样便能在知识层面将两者很好地融合在一起。

（二）紧贴学生认知水平，顺应学情发展程度

在日常的教学设计中，学情分析是不可缺少的环节。教师应该分析学生在学习该知识点前的心理特征、思维障碍等，从而熟悉学生原有的认知水平。当我们找到了新旧知识的融合点，还需仔细分析新知识点是否符合学生的认知水平。

“它们吸水吗”一课的授课对象是三年级学生，此阶段的学生真的能学会并理解“纳米”吗？“纳米”作为科技前沿知识，本身具有权威性和抽象性，就连成年人都一知半解。其实，三年级是从低年级到高年级的一个过渡期，学生渐渐有了自己的想法和探索精神，同时对于新鲜事物的热情越来越强烈，正是学生从只会问“为什么”发展到想去弄明白“为什么”的重要阶段。此时为学生介绍新鲜事物——纳米，可以很有效地引起学生的兴趣，为他们走向科技前沿打下良好的认知基础。当然，教学中还需考虑到三年级学生的思维能力毕竟有限，所设计的实验活动必须易于让学生找到切入点从而体会纳米的概念，防止出现揠苗助长的不良现象。

（三）保留课程标准中的知识点，突出纳米科技的知识点

小学科学课是国家课程中的一员，国家课程本身具有权威性、多样性和强制性，对于不同学段的学生来说都至关重要。国家课程中的每一个知识点皆要求学生掌握，教师在传授时不容有失，因此，教师在设计此次教学活动时要尽可能地做到保留教材中原有的知识点，同时突出纳米科技相关知识中的前沿内涵。

前文中提到，本节课中串联国家课程要求和前沿科技知识的重点在于材料的吸水与否，其实，对于纳米材料来说，“疏水性”才是其重要特性之一。但“疏水性”一词对于三年级学生来说太过深奥。在三年级学生的知识概念中，他们只知道材料吸水或是不吸水，故制定教学目标时我要求学生只需了解纳米材料不容易吸水即可，不要求他们对疏水性一词进行深究。

但是，单纯地修改教学目标还不足以体现国家课程要求和前沿科技知识的深度融合。为了加深学生的印象，我在上课的前一天决定舍弃金属、塑料这两种不容易吸水的材料，之后选择了一块容易吸水的普通布和一块纳米材料制成的布，旨在让学生通过对比与观察，感性认识纳米材料的疏水性。

其他老师问我为什么这么做。因为如果单纯拿纸、布和纳米材料来，让学生看看哪种材料吸水，这样的实验对于学生来说视觉冲击力不够，无法引起他们的兴趣。学生只是机械式地听从老师的指挥，继续研究纸为什么容易吸水，进而得出“纸的结构中有很多空隙”这一老掉牙的常识。学生在这样的课中学到的东西很浅薄。如果把学生现有的知识进行一次颠覆性的推翻，那学生对于新接触到的知识会记忆犹新，特别是对于他们自己发现的知识更是记忆犹新。在学生的现有知识库中，布是一种容易吸水的材料，我们穿的衣服、用的毛巾之类都是如此。利用这一特点，我找了两块外观上一模一样的红布来作为实验研究对象（一块是普通的布料，一块是纳米材料）。学生会以为两块布料必定都会吸水，但是实验结果出乎他们的意料。当学生通过实验发现预想中本该吸水的红布片一块吸水一块不吸水时，本节课即进入了一个高潮。我引导学生一步一步去探究，他们发现其中一块红布片原来是一种纳米材料，因其结构不同导致其不容易吸水。此时学生就会对纳米材料产生浓厚的兴趣，印象也更加深刻。

如此一来，我既保留了课程标准中的知识点，也融入并突出了纳米科技的知识点。

（四）落实信息化教学，提升教学有效性

我们深知，合理地使用计算机进行信息化教学，可以很大程度地促进教学的有效性。纳米科技本身属于前沿科技范畴，适时地使用信息化手段，有利于相关知识点的传授并促进学生的理解。教学中，学生发现材料的吸水性与其结构有着重要的联系，纳米材料不容易吸水也是因为其结构问题。但是在小学的课堂上讲解过于复杂的科学原理会让学生失去学习的兴趣，从而大大降低课堂效率。故在保证原有教案的科学严谨性的同时，在课前我还麻烦信息技术的老师帮我制作了两个Flash动画。两个动画将枯燥的科学原理变得浅显易懂，让学生更快地明白了其中的科学道理。对于三年级学生来说，课堂上播放简短有趣的动画，不仅能吸引学生的注意力，也能让他们适时地娱乐放松。

（五）问题来源于生活，结论回归于生活

“纳米”这一概念过于抽象与复杂，要让学生理解这一概念须始终紧密围绕生活知识层面。当学生了解了纳米材料不容易吸水后，我请学生联系实际思考这种神奇材料可以运用在生活中的哪些地方，学生的奇思妙想又将课堂变得更加有趣。课堂知识回归生活实际，这样的方式不仅可以加深学生对知识的记忆，也更能体现科学课探究的精神：问题来源于生活，结论回归于生活。

五、结语

科技发展的步伐越来越快，教育教学也须紧跟其步伐，以全新的眼光去看待全新的课堂，让学生紧跟科技发展的脚步，走出课堂，走向科技前沿。

（责任编辑：韩晓洁）