探究性實驗活動設計與數字化實驗室建設

唐聯開

（湖南省永州市道縣第五小學，湖南永州 425300）

隨著課程改革的優化以及新教材的進一步實施，賦予了實驗內容和形式新的含義，當前數字化技術是培養學生科學素養和創新探索能力的重要手段，實驗室是開展實驗教學的必要物質條件，為實驗教學提供了場地和實驗資源。因此，當前如何更快地建設探究性試驗室，滿足新課改對學校教育技術設備和實驗教學的最新要求，促進數字化技術在小學實驗教學、實驗室建設、教育技術設備中的實際應用，有力促進新課程教學，具有重大的研究意義。

1 探究性實驗教學現狀概述

在探究性實驗教學過程中，教師需帶領學生觀察許多現象和指導學生進行實驗活動，逐步引導學生體驗實驗的整體探究過程。在實際教學過程中添加了其它學科的不同元素。其中，將信息技術運用到探究實驗教學過程中，為小學實驗教學提供了豐富多樣的模式和學習方法。當前探究性實驗教學的理念和方法得到了廣大教育者的廣泛認可和支持，但在實際的探究性實驗教學過程中，大部分教師往往比較在意探究活動形式，從而忽略了學生思維的深入參與。恰恰因為探究實驗教學中未突顯“學生自主進行知識建構的權力”的本質，所以這種理論和觀念上的模糊，自然就決定了其在實踐中會出現種種誤區。

2 小學探究性實驗活動設計的誤區及對策

誤區一，實驗活動設計過于依賴教材，進而導致了學生思維參與探究活動的缺失。有的教師經常會讓學生直接參考課本上的實驗設計方案，然后機械地照搬課本上的設計進行實驗操作和記錄，于是毫不費力地得出結論。中間忽視了學生發現問題提出問題的環節，與教材活動呈現替代了學生在探究實驗活動中的思維參與，剝奪了學生的主體學習地位。而在教學活動中，更多時候需要的是教師根據學生真實的認知水平和實際發展狀態重新進行設計，過于依賴教材會導致學生在實驗活動設計中思維的參與缺失，探究則成為了一句空話；誤區二，實驗活動設計中過于依賴教師指導，進而導致學生思維參與探究活動的弱化。有的教師比較注重利用學生的生活經驗，并針對性地設計了一些問題，以問答式引導暗示過于明顯，導致學生根本不經思考直接就得出了答案，整個設計除了驗證學生的生活經驗以外，再無其它意義。這期間缺少了學生參與、思考及設計的整體思維訓練過程。教師過于指導，致使思維訓練成為形式，最終導致了學生思維發展淺薄以及探究時效低的不良后果；誤區三，實驗活動設計中教師過于依賴教學預案，進而抑制學生思維在參與探究活動中的進一步發展。對教師而言，教師只愿意選擇自己愿意接受的答案是常見誤區之一。教師在教授新知識時往往會將答案限制在自己所熟練掌握的范圍以內，而對于此范圍之外的答案，教師則是拒絕接受的。但在和學生交流時，教師應多聽取學生自己的想法、觀點，讓他們真切地感受到自己想法的價值，教師應尊重每個學生的想法，并允許他們毫無顧慮地表達，即使在其答案不合理的情況下，也不應當場強化對錯，我們應給予學生以最基本的尊重和提供學生嘗試的機會。之后通過分組實驗讓他們發現問題，這樣才能更好地促進學生主動思考和選擇，從而形成自己的觀點。

針對以上探究實驗活動中常見的誤區，我們應分別從基本活動設計過程、詳細的操作步驟、方法技能等實踐過程中的具體細節轉換到學生心理機制的探究上，重視學生思維的深入發展，促使各學科教學轉為邏輯心理學化，以此來作為實驗設計教學的主要核心。

3 數字化實驗室建設

3.1 實驗室存在問題

首先，實驗室配備數量不足。在課改形勢下的新教材內容大量地增添了學生“活動與探究”的內容，幾乎每節新課都需要在實驗室中參與實驗活動。為了保障新課程教學活動的順利開展，學校應配備充足的實驗室滿足學生實驗活動的基本需求。但傳統教學形勢下的實驗室遠遠不能滿足當前新課程下的實驗教學需求。有些學校因為無法達到國家實驗室標準配備要求，造成超負荷運作，根本無法順利開展實驗課程，嚴重影響了實驗教學活動的進行；其次，實驗室設備太過陳舊，許多皆成了擺設。很多學校實驗室設備水平極為落后，只有鐵架臺、酒精燈等簡單器材，儀器室內放置設備的櫥柜密封效果極差，大量儀器根本未拆箱而胡亂疊放，不僅達不到探究目的，甚至是成了擺設。另外，儀器設備陳舊，存在極大的安全隱患；最后，儀器配備不完善，重點不突出。現有儀器與新教材要求不匹配，新課程中有許多的探究實驗，探究實驗中學生可自行選擇試驗內容和器材，實驗室中有很多器材根本不具備探究性質，實驗器材單一不夠完善。

3.2 實驗室出現問題的原因

實驗室出現以上問題：一方面是由于客觀因素，例如新課改下，學校條件不能緊跟發展趨勢。學校上層領導頻繁調動和教師隊伍不穩定，導致學校無長遠規劃安排。另一方面是由于主觀因素，例如學校領導忽視實驗室建設，招新生時未曾考慮到學校的承受力，實驗設備經費十分有限。實驗教師缺乏，由體育老師補充或由語數教師兼任，無法充分調動教師的工作積極性。

3.3 實驗室建設的探索

其一，加強校舍建設。合理調整學校結構和學校規劃布局。充分利用教學資源。學校建設應具備超前意識，加大校舍建設中實驗室的經費投入。廣泛吸引社會投資，提升辦學水平，優化辦學環境；其二，改善實驗室設備。在資金允許的情況下，為探究實驗室進行簡單的裝修和室內裝飾，為學生提供一個科技、溫馨的實驗室環境；其三，開展自制教具，補充實驗設備。新課程教學中所缺少的儀器不可能一下子補齊，我們可以發動學生進行自制教具，以此來豐富實驗室的儀器資源；其四，加強實驗教師隊伍建設。實驗室建設是離不開實驗老師的，所以需建設一支集素質、技能、服務為一體的高質量的實驗教師隊伍；其五，提升實驗室管理水平。實驗室工作，最主要的就是管理，只有優秀的管理才能出效益和水平，更好地為實驗教學提供優質高效的服務。

4 小學數字化實驗室建設的實踐及數字化實驗教學的相關思考

學校數字化實驗室中所引用的數字化實驗系統，分別是由數據采集器、系列傳感器以及相關軟件所構成的。可以測量心率、速度、溫度等不同類別的數據，并運用豐富的實驗模版和完整的數據處理功能，還可以繪制數據趨勢，保存實驗設置。將數字化實驗設備運用到實驗教學中去，充分發揮新技術在實驗教學中的拓展實驗教學路徑、優化教學環境以及快速解決教學難點等優勢。通過數字化實驗室建設進一步開展探究性實驗室課堂教學活動，可有效提升探究性實驗教學質量的水平。具體措施：第一，根據學生實際學習情況，引出數字化教學設備，借助數字化實驗操作系統進行深入的實驗探究。第二，重視實驗過程中數字化設備的操作演示，促使學生了解其基本功能，較快接受其快捷的呈現形式，使數字化設備的作用得到最大程度的發揮。第三，利用數字化設備的優勢，收集數據，在實驗后進行總結，并通過教師引導學生如何進一步地分析數據，從而發現數據變化規律和實驗對象之間的聯系。第四，實驗活動設計中運用數字化教學設備，通過探究活動前期學習的積累，學生具備了教師指導下進行實驗的基礎，對傳感器已相當熟練，此時再利于數字化設備進行設計實驗，可讓學生在參與探究性實驗活動中發現問題，增強學生處理問題的能力，激發學生學習的創造力。

5 結語

通過小學探究性實驗活動設計及數字化實驗室建設的實踐，我們可以發現，信息技術是當前新課程教學形勢下實現現代化教學的有效途徑之一。設備不僅是技術上的現代化，同時也是思維的現代化。借助數字化設備實驗室建設，把硬件優勢轉為學校教學手段優勢，從而實現學校各科文化的整體提升。