談夢雪

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)儀器越來越不能滿足現(xiàn)代化教學(xué)的需求，如何利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)幫助學(xué)生有效開展科學(xué)探究、提升科學(xué)素養(yǎng)，是教師亟待解決的問題。本文從以學(xué)生為主體的角度出發(fā)，發(fā)掘數(shù)字化實驗在小學(xué)科學(xué)探究中的應(yīng)用優(yōu)勢，討論其對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的影響。

一、數(shù)字化實驗簡介

數(shù)字化實驗由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機（含配套使用的通用和專用軟件）”構(gòu)成，它能夠定量采集數(shù)據(jù)，并以圖表的形式清晰、明確地呈現(xiàn)出來，這是一種順應(yīng)時代要求的新型實驗技術(shù)手段。

二、數(shù)字化實驗在探究中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）滿足學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)需要

小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)鼓勵學(xué)生圍繞生活中常見的事物提出探究活動的主題，并且開展自主探究。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生作為課堂的主體，渴望自主構(gòu)建科學(xué)知識體系。教師利用平板上的軟件展示學(xué)習(xí)主題后，學(xué)生以小組為單位，可以自由討論并查找資料，努力設(shè)計合理可行的實驗方案。學(xué)生利用平板上的配套軟件完成解決方案后，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給教師終端。教師接收到學(xué)生的反饋信息后，可以利用無線網(wǎng)絡(luò)將其投影到大屏幕上，供全體學(xué)生共同討論研究。這一過程中的展示和交流由于技術(shù)的支持大大縮短了時間，為學(xué)生的探究爭取到了更大的自由度。學(xué)生在生生互動、師生互動的過程中，不斷優(yōu)化實驗方案，糾正實驗結(jié)論，鍛煉實驗思維，提升學(xué)習(xí)效率，滿足了自主探究的學(xué)習(xí)需要，真正成為科學(xué)課堂的主體。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)傾向于單一的接受性學(xué)習(xí)方式，數(shù)字化實驗的加入引領(lǐng)科學(xué)課堂充分與學(xué)生的自主體驗、自主研究、自主發(fā)現(xiàn)相結(jié)合，改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，這是課程改革的要點之一。數(shù)字化實驗的使用，不僅為學(xué)生帶來公平的學(xué)習(xí)資源，而且開拓了學(xué)生的視野，學(xué)生樂于參與數(shù)字化探究實驗的設(shè)計，主觀能動性得到激發(fā)，探究精神也得到很好的培養(yǎng)。

（二）改變學(xué)生的探究習(xí)慣

由于數(shù)字化實驗系統(tǒng)能夠迅速采集數(shù)據(jù)，直觀顯示全部數(shù)據(jù)結(jié)果，還能直接將數(shù)據(jù)整理成表格、圖表，基于這些優(yōu)點，引入數(shù)字化實驗開展小學(xué)科學(xué)探究正在潛移默化地改變著學(xué)生的探究習(xí)慣。

教學(xué)“聲音的傳播”內(nèi)容時，傳統(tǒng)實驗只能憑借人耳對聲音的大小進(jìn)行比較，但是實際課堂中無法做到寂靜無聲，從而影響實驗結(jié)果的獲得。利用聲音傳感器就能很好地解決這一難題。在實驗記錄中，學(xué)生不再只是接收到模糊的不可靠的實驗感受，而是轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒁饩_的實驗數(shù)據(jù)，在實驗結(jié)果中的數(shù)據(jù)里發(fā)現(xiàn)共性，歸納出實驗結(jié)論。在做水結(jié)冰的實驗時，學(xué)生不僅要測量水結(jié)冰過程的溫度變化，還要觀察過程中的狀態(tài)變化。由于學(xué)生的觀察能力有待提升，兩者很難兼顧，不能全面地實驗。而引入溫度傳感器，學(xué)生就能在實驗過程中用心關(guān)注水的狀態(tài)變化，測量和記錄數(shù)據(jù)的工作則由傳感器傳輸給了電腦，既方便又準(zhǔn)確，給予了學(xué)生大量的獨立觀察和思考時間。實驗中的每一個數(shù)據(jù)都是進(jìn)行邏輯推理的證據(jù)，其中包括數(shù)字化實驗中出現(xiàn)的操作誤差，每一個數(shù)據(jù)都不容忽視，學(xué)生可以通過實時觀察實驗中的數(shù)據(jù)變化及時發(fā)現(xiàn)并且加以調(diào)整，使得出的結(jié)論更加可靠。數(shù)字化實驗?zāi)軐嶒灚@得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成表格、圖表等形式，在呈現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的趨勢上更加直觀、便捷。這更貼近小學(xué)生的知識水平，符合其認(rèn)知特點，即使學(xué)生沒有整理數(shù)據(jù)、繪制圖表，也不影響他們對數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行對比、分析、辨析，其思維能力在一次次的分析中得到提升。

（三）促進(jìn)學(xué)生深入地理解問題

布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo)可以分為從低到高的六個層次：知道（知識）、領(lǐng)會（理解）、應(yīng)用、分析、綜合、評價。學(xué)生如果不經(jīng)歷真實完整的探究過程，經(jīng)常會犯經(jīng)驗主義錯誤，這種“想當(dāng)然”是科學(xué)探究中的大忌。而受傳統(tǒng)實驗的條件制約，許多實驗無法在小學(xué)課堂上完整呈現(xiàn)。但是數(shù)字化實驗的引入，常常會突破實驗難點，化繁為簡，讓學(xué)生經(jīng)歷完整的實驗過程。

在教學(xué)“蠟燭燃燒過程的變化”內(nèi)容時，許多學(xué)生都認(rèn)為被燒杯扣住的蠟燭之所以會熄滅，是因為燒杯中的氧氣在蠟燭燃燒過程中被消耗完了，剩下的氣體全部是不支持燃燒的二氧化碳。學(xué)生自以為具有科學(xué)性的解釋，在二氧化碳傳感器、氧氣傳感器和相對濕度傳感器傳來的數(shù)據(jù)下不堪一擊，確鑿的證據(jù)促使學(xué)生重新審視對物質(zhì)燃燒過程的認(rèn)知?？茖W(xué)探究不是簡單地知道科學(xué)知識，而是在解決科學(xué)問題的過程中領(lǐng)會、應(yīng)用、分析、綜合和評價。數(shù)字化探究實驗猶如一盞燈，照亮了傳統(tǒng)實驗的“盲區(qū)”，學(xué)生只有通過實實在在的證據(jù)才會對科學(xué)問題的理解更加深刻，才能將知識遷移進(jìn)而靈活應(yīng)用。

三、結(jié)語

總之，數(shù)字化實驗在小學(xué)科學(xué)探究中的合理應(yīng)用，滿足了學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)需要，改變了學(xué)生的探究習(xí)慣，促進(jìn)了學(xué)生深入思考，在各種層面引起了科學(xué)教學(xué)的變革，體現(xiàn)了教育思想的與時俱進(jìn)。