創新實驗教學與數字化技術的融合

◇胡海濤 王晶晶（山東：煙臺市芝罘區黃務小學煙臺市芝罘區珠璣小學）

將數字化技術應用于小學科學實驗教學，能將詳細的實驗過程直觀呈現出來，學生對于實驗內容的感知明顯增強。隨著國家教育數字化戰略的推進，教育數字化貫穿師生備課、課堂互動以及課堂評價等各個環節。教育數字化不僅豐富了課堂形式，拓寬了教學方式，也為培養創新人才型提供了有力保障。

一、實驗教學和數字化技術相融合的含義及目標

實驗教學和數字化技術的融合，是在課堂教學中，把信息技術、信息方法、信息資源等和實驗過程有機結合，共同完成實驗教學的一種新方式。融合能促進以下幾種方式的變革：一是數字化技術支持下教學內容呈現方式的變革；二是數字化技術支持下學生學習方式的變革；三是數字化技術支持下教師教學方式的變革；四是數字化技術支持下師生互動方式的變革。把數字化技術運用到實驗教學中，能有效提高實驗教學的效率。實現數字化技術輔助教學的目標，教師要熟練應用各種軟件，準確把握課堂教學重點和學情，更要突破傳統思維，敢于創新，打破數字化技術與實驗教學的壁壘，最終在數字化技術的支持下更好地進行實驗教學活動。

實驗教學與數字化技術融合，不是僅僅把數字化技術作為輔助實驗教學的工具，而是強調把數字化技術作為促進學生自主實驗探究的工具和情感激勵工具。以《認識光》為例，課堂中充分利用數字化技術所提供的多重交互的學習環境，借助希沃白板的拖動功能，教師可以將自然光源和人造光源分類的過程與結果完整地展示給全體學生。這一巧妙的課堂互動充分激發了學生的參與積極性。利用數字化技術所提供的自主探索、小組合作交流，可以使學生的創新思維與實踐能力在融合過程中得到有效鍛煉。數字化技術與實驗教學的融合，不僅僅是為了解決教師如何教的問題，而是要把數字化技術作為學生實驗探究的工具，推動實驗教學改革與創新。

靈活地運用數字化技術，有利于學生直觀地觀察實驗過程，構建知識體系，更深刻地理解實驗重難點，更有利于發展學生的動手操作能力和分析推理、合作創新等綜合實踐能力。

二、數字化技術與實驗教學融合中出現的問題

（一）過于注重數字化技術，忽視學生的實際操作過程

在實驗教學過程中，教師沒有及時關注學生的學習過程，而是照本宣科地演示課件，導致教師的教和學生的學不同步，學生的學習效果不盡如人意。

（二）數字化技術應用困難，無法輔助課堂教學

數字化技術能快速獲取信息及傳遞、處理信息，可以大大提高課堂效率。但部分教師固守傳統教學經驗，無法快速接受和靈活應用數字化技術，導致數字化技術和課堂教學的結合度不高，更有甚者，因為數字化技術操作不熟練而影響課堂進程。

三、創新實驗教學和數字化技術的融合

小學科學實驗教學與數字化技術的融合，既減少了實驗對于場地的依賴，又增強了實驗的直觀性和演示的過程性，使學生對實驗操作細節的觀察更細致準確，切實提高了學生科學實驗的嚴謹性和科學性。

（一）通過教育數字化為學生構建自主學習環境

在傳統教學模式下，幫助學生自主學習的資料只有教材、練習冊等，學生學習資源有限，學習效率不高。鑒于此，教師可充分利用國家智慧教育公共服務平臺、國家職業教育智慧教育平臺等多種平臺提供的相關資源，對本課重難點以及學生的認知困難有初步的認識。同時，教師課前利用網絡為學生展示本節課的學習任務，引導學生課前選擇并準備合適的實驗材料，進行實驗思路準備和器材準備。

（二）通過數字化技術和實驗的融合實現直觀教學

本課在導入環節播放煙臺海上燈光秀，學生非常震撼，同時對光的傳播也有了更直觀的感受。課堂互動中，重視數字化技術以及科學、數學相關知識的遷移應用。對于光的傳播路線，大多數學生猜想：光是沿直線傳播的。那如何創造一條光的直線通道呢？課上學生運用希沃白板尺規功能中d的虛擬直尺進行圖形的測量與畫圖，將2個小孔相連形成一條直線通道，使整個教學過程更加方便、更富有趣味。學生在參與圖形的制作中，有效降低了學習與理解的難度，學生的思維一步步從抽象走向具象。

（三）通過數字化技術和實驗的融合加強師生互動

科學課要全面貫徹黨的教育方針，聚焦學生核心素養發展。教材中原來的實驗方法是在紙片上打孔，將3個小孔調整到同一直線上。由于孔較小，看到的現象不夠明顯；同時調整的過程用時較多；另外，紙片比較輕，不便于固定。所以，我們設計了光的傳播多功能演示器。（如圖1）

圖1

在小組討論后，學生順利將其拼裝成功，將3個小孔調整在一條直線后，在屏上看到了清晰的圓光斑。（如圖2）

圖2

同時，為學生提供了兩種不同材質的軟管。學生發現，第一根軟管擺成的曲線通道，屏上沒有光，而第二根軟管擺的曲線通道，屏上有光。（如圖3）

圖3

兩次實驗現象的不同，導致學生質疑“光沿直線傳播”這一結論，教師鼓勵學生大膽質疑，充分討論。經過仔細對比觀察和動手動腦，學生發現，穿軟管時，光并不是沿著空氣傳播的，而是沿著軟管壁傳播。教師立即追問：這一發現有什么作用？學生大膽猜想：這樣光就不僅能沿直線傳播，而且還可以翻墻，可以根據需要設計傳播路線。此時，教師發揮數字化技術的作用，播放光纖的視頻。學生驚喜地發現，原來科學家的發現和自己的發現一樣，極大鼓舞了學生科學探究的興趣和探究科學的信心。學生在探究過程中，能以事實為依據做出獨立判斷；面對有說服力的證據，愿意調整自己的想法；善于有依據地質疑別人的觀點；樂于嘗試運用多種思路和方法完成探究和實踐。有利于學生養成科學的態度和創新發現的科學思維。

（四）通過數字化技術的互動功能為學生提供展示的空間

學生在完成實驗之后，有迫切地展示自己實驗效果的愿望。此環節利用電子白板的傳屏技術可以將整個實驗過程投屏在大屏幕上，將學生分組實驗操作的過程和結果清晰地展現給全班學生，方便學生進一步觀察實驗現象、分析實驗結果，恰當地呈現生生互評和師生共評，從而激發學生探究的興趣。這也是培養學生自信心的好機會。

總之，數字化技術所追求的，不是實驗教學的機械化，而是實驗教學的最優化。在小學科學實驗教學中，根據學生實驗情況，正確運用傳屏、多媒體、網絡等數字化教學手段，可彌補實驗教學環境的不足，從而提高教學效果。在數字化教學過程中，教師要樹立正確的數字化技術應用觀念，當用則用，并積極響應國家開展終身數字教育的方針政策，在教學過程中將數字化技術、智能技術與教學融合，為黨和國家培養更多拔尖的創新型人才。