以STEAM理念玩轉小學科學實驗數字化教學

梅成

【摘 要】良好的科學實驗數據準確測量的實踐能力是STEAM理念的重要體現。科學課要培養孩子的實證意識，用準確的數據來分析研討，培養學生的科學核心素養。本文從“課堂觀察，教學思考”“ 有效測量，精準數據”兩方面進行闡述，將結合教學實例分析原因，找到測量數據偏差的實際因素，采取措施，使數據更準確，從而改進課堂教學。

【關鍵詞】STEAM理念? 實驗數據? 準確測量

小學科學實驗數據準確測量在注重學生動手實踐能力的基礎上是STEAM教學理念的重要體現。科學數據準確測量和小學科學課程是從一年級開始的，這正是培養孩子們科學興趣的好時候，也是培養孩子們“ 用數據說話”的實證意識啟蒙階段。

一、課堂觀察，教學思考

[課堂觀察] 在三年級《溫度和水的變化》單元的教學過程中時常遇到一些問題，使原本的“理和據”變得不那么可靠。這一單元前半部分主要學習正確使用溫度計，從而將溫度從感性認識階段往理性認識邁進，而后半部分主要是在體會了溫度變化的基礎上，認識溫度變化（本質因素是熱量變化）引起的物質——水的形態變化。

水的形態變化是由于其內部的熱量變化引起的，而熱量的變化是可以通過外在表現——溫度的測量而顯現的。在整個單元中，《冰融化了》就是這樣很典型的一課，冰吸收熱量，溫度升高，到 0℃開始融化，融化過程中吸收熱量為融化提供能量，所以溫度不再變化，直到全部融化。為了讓學生體驗這個變化的過程，需要學生使用溫度計測量冰塊在融化過程中的變化，可是精心準備的一節課，結果不盡如人意，因為孩子們的記錄單上的數據與理論值之間的差距。

[教學思考]實驗數據的測量與預期的理想值之間有一定的差距，這是不可避免的，唯有不斷的思索形成這種差距的因素，使之減小，測量值向理想值不斷靠近，從而得到一個更加精確的數據。而造成這種差距的因素主要有：

（一）測量工具欠精準

溫度計是常用的測量工具，靈敏度和辨識度均不是非常高。隨即挑選十支溫度計放在同一環境下讀數，最高的溫度值和最小的溫度值相差 3℃。

（二）實驗本身顯缺陷

打碎的冰塊比較大，放入杯中后冰塊與冰塊之間的空隙也比較大，插入溫度計進行測量時，紅色的玻璃泡與冰塊之間往往沒有完全接觸，造成溫度計實際測量的可能是冰塊與冰塊的縫隙中空氣的溫度。

（三）動手操作呈失誤

四人小組分工時有一名同學會負責使用溫度計進行溫度的測量，而他一個人的測量結果代表的是整個小組，另一方面是記錄時可能造成的失誤，實驗時整個氛圍又比較嘈雜，可能會存在聽錯、記錯情況。二、有效測量，精準數據

[課堂觀察]在教學《擺的秘密》時，學生大多認為擺的快慢和擺錘重量及擺角大小有關，學生疑惑不解的問：“老師，怎么輕的擺錘和重的擺錘擺的次數一樣啊？”遇到這樣的情況，老師不能輕易放過，一定要“小題大做”，要求學生進行多次實驗。

[教學思考]實驗數據更加準確是可以實現的，反思課堂對癥下藥，從而提高數據的準確性。本人從以上課例為出發點，將其中為改進數據做的努力嘗試進行了總結，并應用于不同科學課堂：

（一）上下求索 ， 測量材料會進步

雖然我們不能完全的消除測量值和預期理想值之間的距離，但是可以通過一些方法來縮短，而測量材料的改進無疑是其中非常重要的一個方法，一個合適的實驗測量材料能夠讓學生得出的數據更加趨近于理想值。

如在《機械擺鐘》一課中，對于同一個單擺進行四次10秒鐘的連續測量這一實驗。在教學過程中，筆者發現本來應該每個10秒擺動次數應該一樣的數據，在實際測量時多個小組都出現了第二個或者第三個10秒多一次的情況。學生的數數沒有問題、實驗操作也是準確地，百思不得其解究竟問題出在哪里。后來有學生提到“10秒到了有半次該怎么辦？”才恍然大悟，原來問題在測量次數的單擺上，單擺本身擺動是沒有對錯的，但是作為研究等時性的一個工具，在連續測量的情況下，如果前一個10秒多了半次甚至小半次出來，那么就會遺留給下一個10秒，從而使下一個10秒比上一個10秒多擺動一次。如表1 ：

如表2：根據單擺運動周期公式計算出整次的擺繩長度，使10秒內擺動的剛好是整次的，改進了單擺這個測量工具后，果然就沒再出現上面的情況了。可見，對于測量材料的“計算”是可以增進實驗數據準確度的。

（二）巧妙設置，實驗方法能變幻

完全照搬課本上的方法勢必會導致實驗數據出現偏差，因此改善實驗方法可以提高實驗的有效性，從而使實驗所得數據更加的可靠。

如《磁鐵的兩極》一課中，如圖（一個小組的數據）：

學生對五個點的測量結果略有偏頗，A 和 E 點最多，有 30幾個，但B、C 和 D 難以掛上。究其原因，可能是實驗用磁鐵的磁力分布在兩端，而往內幾乎沒有。這樣的特點使得磁鐵兩端磁力強這一結論表現很明顯，而向中間漸弱直至正中間磁力最弱的漸變過程很難體現出來。筆者根據實際存在的問題，對實驗方法進行了改變。

如圖（與上同一組的數據）：

將原本均勻分布的五個點略微作了調整，B 和 D 點往外移了一點，并且將五個點的位置固定了往下垂的回形針，將掛回形針的鉤子直接吸引在了垂下來的回形針上，如此一來 B 和 D 吸引回形針的數量有了提升，漸弱的變化趨勢顯現出來了，學生的體會也深了。一次方法的小小改進，促進了數據向預計理論值的大步邁進。

（三）無縫對接，小組合作很親密

小組合作探究是科學學習的常見學習方式，在實驗開始前不僅需要落實好每個小組成員的任務，還需要明白相互之間傳達指令的含義。如《下沉的物體會受到水的浮力嗎》一課，我們可以通過實驗記錄單看到實驗要求測量的主要是“在水中的重力”和“排開的水量”這兩項。這兩項在測量時需要同時進行的，這個難度比較大，需要小組成員的密切配合。如果其中一個人沒有跟上節奏，那么得出的數據很有可能就是相錯開的，所以需要小組的高度配合。

總之，科學課堂上測量值和預期的理想值之間的差距是必然存在的，我們可以通過分析事實，找到隱藏在差距背后的價值，從而受到新的啟發，改進我們的課堂教學，不斷提高學生的科學核心素養，使學生收獲寶貴的經驗價值。

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