數(shù)字化的小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)

何康

小學(xué)科學(xué)是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程。一般而言，兒童經(jīng)驗(yàn)的局限及認(rèn)知發(fā)展的不穩(wěn)定性給小學(xué)階段的兒童科學(xué)教育的開(kāi)展帶來(lái)了一定的難度。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中如何最大限度地引發(fā)兒童對(duì)科學(xué)探索學(xué)習(xí)的內(nèi)在興趣，如何成功將已制定的教學(xué)內(nèi)容付諸實(shí)施，使學(xué)生更易接受學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、體驗(yàn)科學(xué)活動(dòng)，這就涉及教學(xué)方法的問(wèn)題。

在諸多教學(xué)方法中，為我們所熟知的是開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。教師可以通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展及發(fā)現(xiàn)過(guò)程，可以有效地讓學(xué)生體驗(yàn)“猜想—驗(yàn)證—?dú)w納”過(guò)程。但由于技術(shù)信息的落后，傳統(tǒng)的探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的探究活動(dòng)會(huì)受到這樣那樣的限制，這就使得探究實(shí)驗(yàn)的可操作性大大降低。例如在做“熱是怎樣傳遞”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需要準(zhǔn)備火柴棒和凡士林，同時(shí)還要保證凡士林的量基本一致。這樣一來(lái)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程花費(fèi)了大量的精力和時(shí)間，從而缺乏充足的時(shí)間進(jìn)行觀察、思考及提出問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化逐漸出現(xiàn)在人們的視線中。手機(jī)、電腦等電子設(shè)備的使用已非常普及。現(xiàn)如今，數(shù)字化的發(fā)展給小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了福音。以傳感器、平板電腦等為核心的數(shù)字化設(shè)備開(kāi)始逐漸進(jìn)入小學(xué)科學(xué)課堂中。

一、傳感器與小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

大量的教學(xué)實(shí)踐證明，在小學(xué)科學(xué)探究中引入數(shù)字傳感器可以有效地提高小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，可以為探究實(shí)驗(yàn)從定性到定量，為學(xué)生認(rèn)知從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，為方便學(xué)生在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中更好地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論、理解接收實(shí)驗(yàn)原理、靈活運(yùn)用科學(xué)知識(shí)提供強(qiáng)有力的保障。

筆者在小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的課堂實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生“看到現(xiàn)象”是探究實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，但是我們?cè)谛W(xué)科學(xué)課程中一些探究實(shí)驗(yàn)往往會(huì)涉及光學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)等實(shí)驗(yàn)所要求的基本數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的獲得往往比較困難，很多教師選擇通過(guò)觀看視頻或仿真代替等方式進(jìn)行教學(xué)，最終的結(jié)果差強(qiáng)人意。比如在進(jìn)行“護(hù)眼燈真的護(hù)眼嗎？”探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們靠的是眼睛的觀察，根本無(wú)法準(zhǔn)確地感知到燈光的頻閃。怎樣放大微小的現(xiàn)象使之變得直觀易獲是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)需要解決的。在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)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(shù)字化測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)快速、精確、實(shí)時(shí)的采集并記錄燈光的頻閃數(shù)。學(xué)生能夠明顯地從屏幕上看到日光燈兩次頻閃的時(shí)間間隔，而護(hù)眼燈的頻閃基本沒(méi)有，這樣方便學(xué)生直觀地觀察現(xiàn)象，印象深刻，有效地幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究及分析。

二、平板電腦與小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

眾所周知，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)度是有差異的，而傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程傾向于全班教學(xué)，學(xué)生共用課件、視頻等教學(xué)資源，這就限制了差異化教學(xué)的實(shí)施。隨著技術(shù)的發(fā)展，平板電腦的普及率逐漸提高，使其融入課堂教學(xué)的可能性大大增加。

在進(jìn)行小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，平板電腦的使用給教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)。比如《食物中的營(yíng)養(yǎng)》一課，筆者在實(shí)施該課探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，給每位學(xué)生配備了一臺(tái)平板電腦，里面附有食物六大營(yíng)養(yǎng)及各種營(yíng)養(yǎng)的具體介紹視頻。在課堂教學(xué)初期，筆者先讓學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一自主學(xué)習(xí)，學(xué)有余力的同學(xué)可選擇擴(kuò)展內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性學(xué)習(xí)。此外，還可以在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中借助網(wǎng)絡(luò)和客戶端軟件當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)高效反饋。平板電腦的使用使得教學(xué)內(nèi)容在內(nèi)在結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)形式上都發(fā)生了根本性的改變。以往在《食物中的營(yíng)養(yǎng)》一課中，學(xué)生只能通過(guò)閱讀書(shū)本中的文字表述，了解相關(guān)內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)，而筆者通過(guò)使用平板電腦將知識(shí)由原來(lái)的文字形式變成數(shù)字形式，轉(zhuǎn)化為直觀簡(jiǎn)單易懂的視頻模式，更利于學(xué)生觀察接收相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率的同時(shí)加深印象及激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。此外，平板電腦擴(kuò)展了書(shū)本的信息容量和廣度，使得教師的教學(xué)內(nèi)容得到拓展。最后，在教學(xué)管理平臺(tái)支持下，平板電腦使得學(xué)生學(xué)習(xí)反饋高效化。它可以支持學(xué)生將其實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行拍攝并上傳以供教師及全班進(jìn)行分享，還可以向其他同學(xué)展示自己的學(xué)習(xí)成果，方便學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，而且還能實(shí)現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度進(jìn)行評(píng)估，對(duì)其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和展示，使得每位學(xué)生都能獲得老師及其他同學(xué)的關(guān)注，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

數(shù)字化對(duì)小學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施無(wú)疑是促進(jìn)的。傳統(tǒng)的教師講授很大程度上限制了學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的認(rèn)識(shí)、理解和掌握，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)器材的引入較好地解決了這一問(wèn)題。學(xué)生在提出自己猜想的基礎(chǔ)上使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行驗(yàn)證，利用其精確、快捷、實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解和掌握。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器促進(jìn)了學(xué)生由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證向?qū)嶒?yàn)探究轉(zhuǎn)變，可以有效地提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。其避免人為和自然干擾的精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方便學(xué)生理解的同時(shí)，還促進(jìn)學(xué)生專注于實(shí)驗(yàn)的討論和分析，而且，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的直觀表述更有利于學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)過(guò)渡到理性認(rèn)識(shí)，使他們能夠更好地認(rèn)識(shí)到事物的表象和內(nèi)在的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)。

三、結(jié)語(yǔ)

將課堂教學(xué)活動(dòng)部分?jǐn)?shù)字化有利于教師更好地實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。小學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知很大程度上依賴于感性認(rèn)識(shí)。將文字表述轉(zhuǎn)換為數(shù)字表述，利用文本、圖形、聲音、視頻、動(dòng)畫(huà)可以有效地增強(qiáng)學(xué)生的注意力，加強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，方便學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的拓展，有利于開(kāi)展個(gè)性化學(xué)習(xí)，幫助教師實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。同時(shí)，數(shù)字化的教學(xué)過(guò)程更加促進(jìn)學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與老師之間的學(xué)與教的互動(dòng)，展開(kāi)廣泛的學(xué)習(xí)、交流與借鑒。

當(dāng)然，事物總是有利有弊的。數(shù)字化的引入給小學(xué)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)帶來(lái)福音的同時(shí)，我們也應(yīng)該注意到它的弊端。比如數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教材、課例等教學(xué)資源不足，使用平板電腦進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)時(shí)如何以平板電腦為載體，創(chuàng)造有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)模式。這些都是我們應(yīng)該思考并解決的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，將新科技引入課堂教學(xué)活動(dòng)，有效提高小學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常必要的。社會(huì)科學(xué)在迅猛發(fā)展，如何讓小學(xué)生的科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的發(fā)展保持步調(diào)一致，這是我們共同努力的方向。

【作者單位：蘇州工業(yè)園區(qū)星洋學(xué)校江蘇】