魏福伍

新課程理念下的教學模式需要教師探索，新教學設備的使用需要教師研究，尤其是數(shù)字化設備與學科教學的整合，讓我們清楚地認識到新技術的使用不是擺花架子，它能豐富傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容，優(yōu)化教學環(huán)節(jié)，解決教學難點。本文結合蘇教版科學四年級上冊《吸熱和散熱》一課的教學設計，談談如何更好地在科學課堂中應用新教學設備。

評析：龍江小學是南京市首批數(shù)字化實驗示范學校。數(shù)字化氣象站、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市小農(nóng)夫種植園、微錄播翻轉(zhuǎn)課堂等數(shù)字化設備豐富了學生學習的手段，拓展了學生的學習空間，變革了傳統(tǒng)的學習方式。數(shù)字化設備的運用還要走進課堂，本課就是圍繞著“數(shù)字化實驗設備在科學課堂中的運用”這一子課題的研究開展的。

教學片段一：立足學情，引出數(shù)字化設備

師：（出示裝在試管里的水和油）如果用酒精燈給水和油這兩種不同的液體同時加熱，你們認為它們溫度上升的速度會一樣嗎？

生：一樣，因為是同時加熱的，吸收的熱量是一樣的。

生：不一樣，有一次媽媽燒菜把油倒鍋里時，我感覺溫度很高，比水燒開還要高，所以應該是油上升的速度比水快。

師：有不同的觀點，誰也說服不了誰，怎么辦？

生：用實驗來證明，誰最有說服力。

師：你們會如何設計實驗來驗證自己的想法呢？

生：將溫度計分別插入相同重量相同溫度的水和油中，然后同時加熱一段時間后看，哪個溫度高，就說明誰溫度上升得快。

師：看看你們各小組桌上的設備，這節(jié)課，我們將利用溫度傳感器來開展實驗，記錄數(shù)據(jù)，研究水和油兩種液體誰吸熱快誰吸熱慢的問題。

評析：教師先讓學生說實驗設計，明晰了實驗過程。在此基礎上理解數(shù)字化實驗裝備的工作原理也就容易了許多。

科學課程必須建立在滿足學生發(fā)展需要和已有經(jīng)驗的基礎之上，通過這一設計，架起了傳統(tǒng)實驗向現(xiàn)代實驗溝通的橋梁，提供他們能直接參與的科學探究活動。

教學片段二：重視演示，指導數(shù)字化設備的使用

師：實驗時，實驗員將軟件打開，點擊開始，如果油和水的溫度不相同，按修正鍵后再點擊停止，記錄員將此時水和油的溫度記在小組記錄單上。

（各小組學生練習操作）

師：老師這里有一個實驗記錄表，你能看懂嗎？（圖略）

生：表格中上面的時間是記錄數(shù)據(jù)的時間點，下面是各個時間點的溫度。

師：也就是說油和水加熱時，我們要分別記錄不同時間點它們各自的溫度。那你們知道“0分鐘”是什么意思嗎？

生1：“0分鐘”是實驗開始測量的時間，還要記錄下實驗開始時水和油的溫度。

生2：前面一個三分鐘，是加熱三分鐘后水和油的溫度;后面一個三分鐘，是移走酒精燈后，冷卻三分鐘后水和油的溫度。

師：說得很好。下面請材料員將兩盞酒精燈點燃，當老師宣布開始的時候，立刻同時將酒精燈放在裝有水和油的試管下方，并請實驗員點擊開始鍵。

（ 各小組學生實際操作 ）

評析：不可否認的是，從現(xiàn)有數(shù)字化實驗設備開發(fā)的情況來看，能在課堂上高頻率使用的數(shù)字化設備還是少部分，而兒童所能認識和理解的內(nèi)容往往局限于他們自己可以動手操作的具體事物。因此，教師應通過演示，指導學生學會使用設備，為學生的動手探究掃清障礙。

新課標強調(diào)用教材教，需要教師對教學內(nèi)容進一步加工開發(fā)?？茖W課堂引入數(shù)字化設備后，實驗要求也要作相應的調(diào)整。本課針對溫度傳感器所測量液體量的減少，教師就相應地將液體加熱時間由教材中的六分鐘縮短為三分鐘，方便學生的實驗操作和數(shù)據(jù)收集。

教學片段三：數(shù)據(jù)分析 凸顯數(shù)字化設備的優(yōu)勢

（ 附：一組學生的實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計 ）

師：從剛才我們同學收集的數(shù)據(jù)來看，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：加熱3分鐘后，水的溫度上升了56.7℃，油的溫度上升了110.7℃，所以相同條件下油的溫度比水上升得快。

生：冷卻3分鐘后，水的溫度下降了7.6℃，油的溫度下降了14.6℃，所以相同條件下油的溫度比水下降得快。

師：正如我們同學們分析這些數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)的一樣，電腦上的曲線圖也將這樣的規(guī)律呈現(xiàn)了出來，你看得懂嗎？

生：與水相比，加熱時，油溫度上升得快;冷卻時，油溫度下降得快。

師：不同物質(zhì)的吸熱散熱性能不一樣，吸熱快的物質(zhì)散熱也快，吸熱慢的物質(zhì)散熱也慢。

評析：科學課的教學方法要富有兒童情趣和符合兒童的認知規(guī)律。數(shù)字化實驗設備為兒童提供了一種新的探究工具，學生借助該工具收集了各時間點的溫度數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)分析起來十分容易，便于兒童自主發(fā)現(xiàn)“同等條件下：加熱時，油的溫度比水上升得快，冷卻時，油的溫度比水下降得快”這一規(guī)律。

數(shù)字化實驗設備還有另一個優(yōu)勢就是能自動生成圖表。在該課中，電腦頁面實時將水和油每一秒的溫度值記錄下來的同時，將它們的溫度變化曲線圖分別顯示出來，便于學生比較。在學生分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律的基礎上，教師再引導學生關注曲線圖，有利于進一步強化學生對油和水吸熱散熱性能的認識。

教學片段四：實驗設計，運用數(shù)字化設備

師：不同物質(zhì)的吸熱散熱性能不同，那同種物質(zhì)顏色不同，它們的吸熱散熱性能怎樣呢？

生1：同種物質(zhì)顏色不同吸熱散熱性能是一樣的，因為它們是同種物質(zhì)。

生2：同種物質(zhì)顏色不同吸熱散熱性能是不一樣的，因為我發(fā)現(xiàn)平時我們穿黑色的衣服更容易吸熱。

師：如果用這套溫度傳感器來做實驗來說明，你會如何設計實驗？

生：我會找來兩杯一樣的水，分別將它們?nèi)境砂咨秃谏缓髮囟葌鞲衅鞣謩e放在其中，同時放在陽光下。如果溫度上升一樣快，說明不同顏色的同種物質(zhì)吸熱散熱性能是一樣的;如果溫度上升不一樣快，說明不同顏色的同種物質(zhì)吸熱和散熱性能是不一樣的。

師：今天在課堂上我們用這個（出示），認識嗎？

生1：是冬天的取暖器。

生2：也叫小太陽。

師：對，下面我們就用它，來模擬太陽發(fā)光發(fā)熱，做不同顏色的同種物質(zhì)吸熱散熱性能是否一樣的實驗。

……

師：通過實驗，你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：在小太陽下照5分鐘后，黑色的水溫度上升了15.39℃，白色的水溫度上升了13.02℃，所以相同條件下，黑色的水溫度比白色的水溫度上升得快。

生：也就是說黑色的水吸熱快。

師：通過前面所學的知識，我們知道吸熱快的液體散熱也快。據(jù)此推測，你認為10分鐘后，哪一種顏色的水溫度下降得快。

生：根據(jù)吸熱快的液體散熱也快的性質(zhì)，我認為10分鐘后，黑色的水溫度下降得快。

師：為了節(jié)省時間，老師課前做了實驗，這是當時的截圖，根據(jù)圖上的溫度變化曲線圖，看看你的推測是否正確。（圖略）

評析：科學教學要強調(diào)學生的學習基礎。通過前面的學習，學生對數(shù)字化設備的使用已經(jīng)不再陌生，教師此時讓學生利用溫度傳感器來設計實驗，體現(xiàn)了教師對學生學習能力的尊重。也正是通過這個實驗設計，在考查學生數(shù)字化設備使用的熟練程度的同時，激發(fā)了學生學習的創(chuàng)造力。

教師在課前的實驗演示中發(fā)現(xiàn)，黑白兩色的水在太陽光的照射下，黑色的水要比白色的水溫度上升得快些，3分鐘后效果就很明顯了，但是要觀察到黑色的水比白色的水溫度下降得快需要等15分鐘，18分鐘后效果才能明顯。

教師在課堂上調(diào)整了實驗，只讓學生觀察黑色的水要比白色的水溫度上升得快的實驗，讓學生推測哪種顏色的水溫度下降得快。由于有了前面的學習基礎，學生很容易得出一段時間后黑色的水比白色的水溫度下降得更快這一結論。之后，教師又出示課前準備的黑白兩色水溫度下降的曲線圖，驗證學生的推測。教師通過創(chuàng)造性的教學設計，既合理地利用了數(shù)字化設備開展實驗，又鞏固了前面所學內(nèi)容，這就在有限的時間內(nèi)提高了教學效率。

總評：在本節(jié)課中，從水和油的吸熱散熱性能的研究，到黑色的水和白色的水吸熱散熱性能的研究，教師充分地利用了溫度傳感器這一數(shù)字化設備。從一開始的指導學生學習，到自己設計實驗自主使用數(shù)字化設備，課堂教學的層次清晰，學生始終處于探究之中。從經(jīng)歷完整的探究過程，到將自己的推測和使用數(shù)字化設備取得的結果進行比對，通過數(shù)據(jù)分析，凸顯了數(shù)字化設備的優(yōu)勢。

雖說數(shù)字化教學設備引入科學課堂，為學生的科學學習提供了新的探究途徑，呈現(xiàn)了直觀精確的結果，豐富了學生的探究體驗，但也存在一些問題。

1.使用范圍狹窄

從目前看，小學階段開發(fā)的主要有溫度、電流、電壓、pH、二氧化碳含量、心電圖的數(shù)據(jù)測量和顯微鏡等數(shù)字化設備，可供使用的實驗占各年級所開展的實驗比例太低，不利于數(shù)字化設備的高效使用。教師可結合科技興趣小組，通過專題性的學習，發(fā)揮數(shù)字化設備的使用效益。

2.設備的穩(wěn)定性不夠

傳統(tǒng)的實驗，教師在課前演示一遍就可以做到心中有數(shù)，但數(shù)字化設備由于其內(nèi)在品質(zhì)的不確定性，教師必須將每套設備都調(diào)試一遍，一定程度上增大了教師的工作量。

3.對數(shù)字化設備的操作要求高

由于數(shù)字化設備自身的敏感性，很多平常實驗可以不加考慮的因素，在數(shù)字化設備中都會影響實驗結果。這就需要教師在實驗過程中，加強對實驗步驟的指導，這對學生嚴謹?shù)目茖W素養(yǎng)的形成大有裨益。

4.正確對待數(shù)字化設備

“數(shù)字化”“大數(shù)據(jù)”正在走進我們的生活。學生們可以適當?shù)貙W習、嘗試著使用，但也不可太依賴。傳統(tǒng)實驗在培養(yǎng)學生的動手、觀察、記錄、統(tǒng)計分析等方面的能力，是數(shù)字化設備不可替代的。