U-S合作模式下數(shù)字化探究?jī)x器在教學(xué)中的應(yīng)用

林麗

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提到，科學(xué)課要積極倡導(dǎo)讓學(xué)生親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)他們的好奇心和探究欲，發(fā)展他們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，使他們學(xué)會(huì)探究解決問(wèn)題的策略，為他們終身的學(xué)習(xí)和生活打好基礎(chǔ)。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以有效激發(fā)學(xué)生的探究興趣，讓學(xué)生經(jīng)歷探究科學(xué)的過(guò)程，從而培養(yǎng)其探究科學(xué)的思維，學(xué)會(huì)探究的方法。隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化探究?jī)x器在學(xué)生探究性學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

一、數(shù)字化探究?jī)x器與U-S合作模式概述分析

（一）數(shù)字化探究?jī)x器

數(shù)字化探究?jī)x器是一類(lèi)新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及實(shí)驗(yàn)軟件包（專(zhuān)用軟件、通用軟件）等構(gòu)成。傳感器是系統(tǒng)的核心，可以測(cè)量pH酸堿度、光強(qiáng)度、氧氣含量等各種數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)采集器則是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的“顯示器”，它能夠直接顯示各種測(cè)量數(shù)據(jù)，以數(shù)字的形式最直觀地呈現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)者，也可以顯示繪制數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置進(jìn)行保存，生成實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹?duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行保存。

（二）U-S合作模式

U-S合作模式，即大學(xué)和小學(xué)在共享的合作理念指導(dǎo)下，通過(guò)建立一定的合作機(jī)制履行自身角色并進(jìn)行互動(dòng)的基本樣式。U-S合作中的“U”是“university”的簡(jiǎn)稱(chēng)，特指大學(xué);“S”是“school”的簡(jiǎn)稱(chēng)，特指小學(xué)。因此，本文中的U-S合作模式是指大學(xué)與小學(xué)在科學(xué)資源共享的合作理念指導(dǎo)下，建構(gòu)多元化合作平臺(tái)，以學(xué)生發(fā)展為本，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)，充分利用大學(xué)的人力資源、智力資源、場(chǎng)地資源及相關(guān)科學(xué)技術(shù)資源，引導(dǎo)小學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，提升科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)而改革學(xué)校課程。在此過(guò)程中，雙方相互配合、相互支持，為實(shí)現(xiàn)建立新科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)而進(jìn)行合作。

二、數(shù)字化探究?jī)x器在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)字化探究?jī)x器及技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合。數(shù)字化儀器裝備與小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，不僅可以讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)化，有效減少實(shí)驗(yàn)誤差，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，而且更加高效化、科學(xué)化，可以大幅度提高課堂效率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主動(dòng)性。這也體現(xiàn)了現(xiàn)代教育以學(xué)生為本、以學(xué)生為主體的教育理念。

例如，在《蠟燭燃燒過(guò)程的變化》一課中，我們通過(guò)數(shù)字化傳感技術(shù)，將二氧化碳傳感器、相對(duì)濕度傳感器和氧氣傳感器等綜合應(yīng)用，能夠快速測(cè)得確切實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)“顯示器”，以數(shù)據(jù)、圖表或曲線表的形式動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓他們直觀理性地認(rèn)識(shí)到蠟燭燃燒過(guò)程中確實(shí)包含不易看到、不易捕捉到的兩種氣體及水蒸氣的變化。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不僅拓寬了學(xué)生選擇科學(xué)探究工具的視野，也使他們進(jìn)一步感受了現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)科學(xué)探究的重要影響。

三、數(shù)字化探究?jī)x器在小學(xué)科學(xué)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

當(dāng)前，數(shù)字化儀器設(shè)備及技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用還處于探索發(fā)展階段，因此在全國(guó)范圍普及數(shù)字化探究?jī)x器探究教學(xué)還存在很多問(wèn)題。

首先，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)費(fèi)投入較大。目前全國(guó)大部分小學(xué)，尤其是廣大農(nóng)村小學(xué)還沒(méi)有相關(guān)經(jīng)費(fèi)投入購(gòu)買(mǎi)數(shù)字化儀器，制約了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的研究和在教學(xué)中的普及應(yīng)用。其次，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)課堂的使用率不高。我們開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)更多是在課外興趣小組或社團(tuán)活動(dòng)，在課堂的應(yīng)用率還不高。這需要數(shù)字化實(shí)驗(yàn)器材與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材互補(bǔ)，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合融入小學(xué)科學(xué)課堂中進(jìn)行教學(xué)，開(kāi)發(fā)更多符合小學(xué)生的數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)。最后，小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教材、課例、設(shè)計(jì)等教學(xué)資源還嚴(yán)重不足。當(dāng)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)入小學(xué)課堂時(shí)，我們利用網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊去搜索數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方面的資源還比較少。因此我們?cè)谕菩姓n改、鋪開(kāi)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，要注意積累經(jīng)驗(yàn)、整理資源、構(gòu)建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)精品資源庫(kù)。

四、數(shù)字化探究?jī)x器在小學(xué)科學(xué)應(yīng)用的解決方法

首先，通過(guò)U-S合作模式，借用儀器設(shè)備，加強(qiáng)人才培養(yǎng)。大學(xué)提供可靠的教研技術(shù)支持以及數(shù)字化探究?jī)x器設(shè)備，加大數(shù)字化探究?jī)x器及技術(shù)的開(kāi)發(fā)，老師密切聯(lián)系教材及教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)掘教學(xué)過(guò)程中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器及技術(shù)的使用潛能，發(fā)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)能夠切實(shí)提高教學(xué)效果的產(chǎn)品。

從理論上來(lái)說(shuō)，U-S合作模式下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)新體系，能夠豐富科學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論。從實(shí)踐上來(lái)看，第一，U-S合作模式有利于操作性地指導(dǎo)老師如何更好地落實(shí)科學(xué)實(shí)驗(yàn);第二，通過(guò)U-S合作模式對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的落實(shí)、推進(jìn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力，培育學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新精神，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升;第三，U-S合作模式的實(shí)踐能夠培育學(xué)校的品牌特色。學(xué)校長(zhǎng)期秉持U-S合作的理念，不斷探究滿(mǎn)足學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)需求的教育理念，是學(xué)校育人理念的進(jìn)一步彰顯，有利于培育學(xué)校的品牌特色。

建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)新體系，幫助學(xué)生提升科學(xué)素養(yǎng)。多維構(gòu)建U-S合作模式下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)新體系，并在該體系框架下，開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生能夠真正走進(jìn)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，利用大學(xué)專(zhuān)業(yè)化、多元化的科學(xué)教育資源，像科學(xué)家一樣進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，提高科學(xué)素養(yǎng)。

在新體系的基礎(chǔ)上，探索U-S合作模式下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐路徑、方法策略，提高老師教學(xué)指導(dǎo)能力，促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效開(kāi)展。

開(kāi)展U-S合作模式下科學(xué)新體系的實(shí)踐路徑探索，并以此建設(shè)學(xué)校的品牌特色。

其次，做好教學(xué)設(shè)計(jì)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備不是課堂的主角，而是絕對(duì)的配角。老師在充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，要做好教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析力度，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，獲得對(duì)科學(xué)概念深入有效的理解，從而促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)中引入數(shù)字化探究?jī)x器，能夠提高實(shí)驗(yàn)可視化程度，拓展實(shí)驗(yàn)探究范疇，為學(xué)生提供更加真實(shí)的實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境，從而拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野，激發(fā)學(xué)生的興趣，更有利于學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)及小學(xué)科學(xué)教學(xué)。數(shù)字化探究?jī)x器在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，但也存在因投入不足導(dǎo)致設(shè)備不完善，實(shí)驗(yàn)課程偏少而資源利用率不高，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教材、課例、設(shè)計(jì)等教學(xué)資源不足的實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)U-S合作模式，可以有效整合多方資源，充分發(fā)揮數(shù)字化探究?jī)x器在小學(xué)科學(xué)的實(shí)際作用，只有這樣才能讓小學(xué)科學(xué)課真正發(fā)揮其積極作用。