數字化的小學科學探究實驗教學

何康

小學科學是以培養科學素養為宗旨的科學啟蒙課程。一般而言，兒童經驗的局限及認知發展的不穩定性給小學階段的兒童科學教育的開展帶來了一定的難度。在小學科學課堂教學中如何最大限度地引發兒童對科學探索學習的內在興趣，如何成功將已制定的教學內容付諸實施，使學生更易接受學習科學知識、體驗科學活動，這就涉及教學方法的問題。

在諸多教學方法中，為我們所熟知的是開展探究實驗，調動學生學習的主動性和積極性。教師可以通過探究實驗再現科學的發展及發現過程，可以有效地讓學生體驗“猜想—驗證—歸納”過程。但由于技術信息的落后，傳統的探究實驗過程中，學生的探究活動會受到這樣那樣的限制，這就使得探究實驗的可操作性大大降低。例如在做“熱是怎樣傳遞”的實驗時，學生需要準備火柴棒和凡士林，同時還要保證凡士林的量基本一致。這樣一來，學生在實驗操作過程花費了大量的精力和時間，從而缺乏充足的時間進行觀察、思考及提出問題。隨著科學技術的快速發展，數字化逐漸出現在人們的視線中。手機、電腦等電子設備的使用已非常普及。現如今，數字化的發展給小學科學探究實驗帶來了福音。以傳感器、平板電腦等為核心的數字化設備開始逐漸進入小學科學課堂中。

一、傳感器與小學科學探究實驗

大量的教學實踐證明，在小學科學探究中引入數字傳感器可以有效地提高小學科學探究實驗的教學質量，可以為探究實驗從定性到定量，為學生認知從感性認識上升到理性認識，為方便學生在進行探究實驗活動中更好地解釋實驗現象、歸納實驗結論、理解接收實驗原理、靈活運用科學知識提供強有力的保障。

筆者在小學科學探究實驗的課堂實踐中發現，讓學生“看到現象”是探究實驗成功的關鍵，但是我們在小學科學課程中一些探究實驗往往會涉及光學、聲學、力學等實驗所要求的基本數據。這些數據的獲得往往比較困難，很多教師選擇通過觀看視頻或仿真代替等方式進行教學，最終的結果差強人意。比如在進行“護眼燈真的護眼嗎？”探究實驗時，我們靠的是眼睛的觀察，根本無法準確地感知到燈光的頻閃。怎樣放大微小的現象使之變得直觀易獲是傳統實驗需要解決的。在本節課的教學過程中，筆者采用光能傳感器套件，利用傳感器、采集器、軟件等組成的數字化測量實驗系統快速、精確、實時的采集并記錄燈光的頻閃數。學生能夠明顯地從屏幕上看到日光燈兩次頻閃的時間間隔，而護眼燈的頻閃基本沒有，這樣方便學生直觀地觀察現象，印象深刻，有效地幫助學生進行實驗探究及分析。

二、平板電腦與小學科學探究實驗

眾所周知，學生的學習能力及學習度是有差異的，而傳統的小學科學課堂教學過程傾向于全班教學，學生共用課件、視頻等教學資源，這就限制了差異化教學的實施。隨著技術的發展，平板電腦的普及率逐漸提高，使其融入課堂教學的可能性大大增加。

在進行小學科學探究實驗教學活動中，平板電腦的使用給教學活動帶來顯著優勢。比如《食物中的營養》一課，筆者在實施該課探究實驗教學過程中，給每位學生配備了一臺平板電腦，里面附有食物六大營養及各種營養的具體介紹視頻。在課堂教學初期，筆者先讓學生進行統一自主學習，學有余力的同學可選擇擴展內容進行個性學習。此外，還可以在教學實施過程中借助網絡和客戶端軟件當堂測驗，實現高效反饋。平板電腦的使用使得教學內容在內在結構和表現形式上都發生了根本性的改變。以往在《食物中的營養》一課中，學生只能通過閱讀書本中的文字表述，了解相關內容及知識點，而筆者通過使用平板電腦將知識由原來的文字形式變成數字形式，轉化為直觀簡單易懂的視頻模式，更利于學生觀察接收相關知識點，提高學習效率的同時加深印象及激發學習興趣。此外，平板電腦擴展了書本的信息容量和廣度，使得教師的教學內容得到拓展。最后，在教學管理平臺支持下，平板電腦使得學生學習反饋高效化。它可以支持學生將其實驗過程進行拍攝并上傳以供教師及全班進行分享，還可以向其他同學展示自己的學習成果，方便學生對實驗現象及結果進行探究學習，而且還能實現教師對學生的學習程度進行評估，對其學習成果進行點評和展示，使得每位學生都能獲得老師及其他同學的關注，提高學生學習的積極性。

數字化對小學探究實驗的教學實施無疑是促進的。傳統的教師講授很大程度上限制了學生對科學概念的認識、理解和掌握，而數字化實驗器材的引入較好地解決了這一問題。學生在提出自己猜想的基礎上使用數字化實驗儀器進行驗證，利用其精確、快捷、實時地呈現實驗數據對科學知識進行理解和掌握。數字化實驗儀器促進了學生由實驗驗證向實驗探究轉變，可以有效地提高學生的科學素養。其避免人為和自然干擾的精準實驗數據方便學生理解的同時，還促進學生專注于實驗的討論和分析，而且，數字化實驗儀器的直觀表述更有利于學生的感性認識過渡到理性認識，使他們能夠更好地認識到事物的表象和內在的聯系，認識科學本質。

三、結語

將課堂教學活動部分數字化有利于教師更好地實施教學活動。小學生對事物的認知很大程度上依賴于感性認識。將文字表述轉換為數字表述，利用文本、圖形、聲音、視頻、動畫可以有效地增強學生的注意力，加強學生的直觀感受，提高學生的學習興趣，方便學生進行知識的拓展，有利于開展個性化學習，幫助教師實現差異化教學。同時，數字化的教學過程更加促進學生與學生、學生與老師之間的學與教的互動，展開廣泛的學習、交流與借鑒。

當然，事物總是有利有弊的。數字化的引入給小學科學探究實驗帶來福音的同時，我們也應該注意到它的弊端。比如數字化實驗教材、課例等教學資源不足，使用平板電腦進行教學活動時如何以平板電腦為載體，創造有利于學生學習的數字化學習環境和教學模式。這些都是我們應該思考并解決的問題。筆者認為，順應時代發展需求，將新科技引入課堂教學活動，有效提高小學生科學實驗教學是非常必要的。社會科學在迅猛發展，如何讓小學生的科學與社會科學的發展保持步調一致，這是我們共同努力的方向。

【作者單位：蘇州工業園區星洋學校江蘇】