探究性數字化實驗在初中理化教學中的運用

彭子槐

摘 要：主要闡述了探究性數字化實驗設備的界定及其構成，探究性數字化實驗設備運用的優勢與現狀，探究性數字化實驗在學校運用的方向與模式以及在新課程環境下如何進行數字化理化探究實驗室建設與學生探究能力培養的問題。

關鍵詞：探究性；數字化實驗；理化教學；運用

跨入21世紀的大門，信息化的潮流給整個社會帶來了巨大的沖擊，傳統的教育教學模式和個體的學習模式也正在受到巨大的沖擊。《中共中央、國務院關于深化教育改革，全面推進素質教育的決定》中強調：為實施素質教育，要充分發揮現代教育技術的作用，大力提高教育技術手段的現代化水平和教育現代化程度，繼續搞好多樣化的探究性實驗室教學和計算機輔助教學。可見初中理化探究性數字化實驗設備的應用在教育改革和發展中具有極其重要的作用，正面臨著前所未有的發展機遇。

一、探究性數字化實驗設備的界定及其構成

探究性數字化實驗是基于傳感器技術的數字化實驗設備和計算機等數字化設備的使用，并通過圖像、刻度、表格、視頻等多種形式來動態地顯示化學變化或物理現象的整個過程，能對變化過程的數據進行直觀、形象處理的實驗方法。數字化實驗設備從輸入、接收、轉化，到處理并輸出，主要包括這么幾類設備：（1）信息收集裝置。主要為各類傳感器：如，二氧化碳濃度傳感器等氣體濃度傳感器、pH傳感器（其實質為H+濃度傳感器）、溫度傳感器、力傳感器等。（2）數據接收傳輸裝置。（3）數據處理裝置。

二、探究性數字化實驗設備運用的優勢與現狀

課程改革的核心理念就是要強化學生的自主探究性學習，讓學生通過自主探究性學習，掌握新的知識，獲得新技能，培養科學探究的能力。傳統的理科實驗的缺陷，常常使教師在教學過程中產生困惑。最主要有以下幾個方面的問題：（1）傳統實驗儀器的分辨率不高，影響了探究實驗的結果。（2）傳統實驗中實驗數據的記錄只能采用手工記錄，數據采樣率不高，對實驗結果的精確度影響較大，更重要的是這種傳統的數據記錄方法面對一些快速連續變化的量時往往無能為力，導致一些實驗無法完成。（3）中學生分析處理數據的能力不強。長此以往，學生會覺得實驗難做，實驗意義不大，嚴重影響學生的學習興趣。在這種情況下，數字化探究實驗室設備應運而生，為中學理科實驗教學提供完美的解決方案。

對比傳統實驗室，數字化探究實驗室在上述幾個方面都擁有巨大的優勢。

近年來，我校逐步完善了現代多媒體教學設備設施和相應的教學系統，為實施素質教育提供了新的視野和前景。2011年，我區乘均衡教育的東風，區教育技術中心在全市率先為全區近29所

中學配備了理化探究性數字化實驗設備，這為研究提供了有力的技術支撐。但是在實際的教學過程應用中，我們深切地感受到如何發揮數字化實驗的優勢，如何促進數字化實驗與學科課程的整

合，實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具，最終提高學生的創新能力、實踐能力和廣大教師的素質等問題亟待解決。探索出適合我校學生實際的探究性數字化實驗設備及系統的操作方法尤為重要。

三、探究性數字化實驗在我校研究運用的方向與模式

1.數字化探究實驗在理化課堂上培養學生的探究能力

理化教師可根據教學的實際需要，將課堂引到數字化探究實驗室，讓學生在其良好的軟件環境中學習教材中的內容，加強對理化知識和原理的理解。筆者認為，將數字化理化探究實驗室應用于理化研究性學習，可從以下幾個方面解決問題：（1）解決傳統實驗難點。（2）降低學生的認知難點。（3）拓展實踐時空的維度。

2.充分利用好數字化實驗系統的使用時機

例如，實驗探究課、科技實踐活動課等，讓學生認識到數字化實驗設備使用的重要性，并激發學生的興趣，從而在思想上重視數字化實驗系統，產生使用數字化實驗設備的愿望。

3.構建新教學模式

結合我校實際，我們將構建以下初中理化教學體系的課程教學模式——情境探究模式。此模式可按以下四步進行：（1）創設情境。即應用多媒體課件創設需要探究的問題情境。（2）問題探究。在問題探究的過程中，應充分發揮現代教育技術的優勢，為學生提供豐富的信息資源，為學生的探究活動提供工具和幫助，為學生物化探究結果提供技術支撐。（3）交流驗證。（4）總結深化。

探究性數字化實驗在教學中的使用還是一個新生事物，還存在一個發展壯大的過程，它作為傳統實驗的有益補充，會讓越來越多的人接受它，而且，實驗手段的數字化和高科技化是整個實驗領域的發展方向，數字化實驗正符合這一趨勢，必能帶來理化實驗的新變革。

參考文獻：

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[3]李克東.教育技術學研究方法.北京師范大學出版社，2003-04.

（作者單位 重慶市巴南區南湖初級中學校）