數字化實驗幫助教學提質增效

〔摘" "要〕" 數字化實驗指運用現代信息技術設備，實現實驗過程的數字化、科學化、信息化。在小學科學實驗教學中，教師合理運用數字化實驗，引導學生直觀地感受科學原理，對實驗的數據、過程、成果等進行觀察、思考、總結，不僅為學生提供了豐富的學習資源，還有助于學生科學思維的發展。這種新興的實驗方式，無須局限于環境、溫度、時間，且更為精準、科學、高效、安全，可以激發學生的學習興趣，使學生感受科學的神奇。其更符合新時代的教學實施理念，是提高小學科學實驗教學效率的重要途徑，可幫助科學實驗教學實現提質增效。

〔關鍵詞〕" 小學科學；數字化實驗；提質增效；科學素養

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）14" " 0076-03

小學科學作為一門實踐性、科學性、綜合性極強的學科，在小學教學中占有重要的地位。但是，傳統的實驗方式常常會因為設備、環境、器材等原因，無法有效開展，在嚴重的情況下還伴有一定的安全隱患，影響了科學實驗教學的效果。數字化教育作為一種高效手段，已經被逐步地應用到了科學實驗教學中。其以高效、實時、精準、直觀等獨特的優勢，推進了小學科學教育的發展，可以有效地解決各種實驗問題，提高科學實驗的質量，助力小學科學教學的持續發展，實現實驗教學的提質增效。

一、數字化實驗概述

數字化實驗是一種集成了傳感器、數據采集器和計算機應用等現代信息技術的新型實驗技術。它精準地記錄了實驗的過程，采集了各種有效的實驗數據，主要以圖文、圖表、視頻等直觀的方式進行呈現。其主要由傳感器、數據采集器、計算機應用軟件等組成，具有一定的穩定性，能夠高清地記錄、采集、播放各種實驗數據，直觀地展示實驗的過程、數據、結果。相較于傳統的實驗，信息更為準確和可靠，更加清晰和明確，更符合年齡、思維、認知、經驗等有限的小學生，使其對實驗的本質和規律進行深入理解，助力實驗教學質量的提升。而且，數字化實驗的靈活性、可擴展性、便捷性極強，可以滿足不同的實驗目的和需求，降低實踐實驗過程中的安全風險，突破時間、地點、空間、環境等限制，為小學科學實驗教學提供了豐富的資源，有助于學生科學素養、創新精神、實踐能力、思維能力等有效發展，有助于推動科學技術的進步。

二、數字化實驗促進教學的意義

（一）有助于學生科學素養的形成

數字化實驗的數據更加精準，內容十分豐富，具有一定的實時性，能夠有效避免傳統實驗因為步驟、讀數、記錄等操作誤差產生的問題。將這種精準性和科學性極強的實驗數據以圖表、動畫、視頻等形式展示，能夠使學生更直觀地了解整個實驗的過程、現象、成果、數據，調動學生的興趣，提高學生的專注力，引導學生分析其中的科學原理，理解其過程和形成的成果，有助于學生科學素養的形成，提升了學生學習的自主性和合作能力。

（二）提高小學科學的教學質量

數字化實驗涉及的范圍和知識庫更豐富，是傳統實驗所無法比擬的。而且，小學生年齡較小，更喜歡新鮮有趣的事物，很難專注地投入整個實驗的過程中，這將直接影響學生的學習效果和感受。但是，數字化實驗卻能夠通過模擬和仿真技術，帶給學生身臨其境的感受，并運用網絡優勢，實現數據共享和反復利用，為科學教學提供了豐富的資源和案例。這是拓展學生知識庫的重要方式，為其他教師提供了可靠的參考資料和學習資料，能夠促進教師之間相互交流，督促教師共同進步，提高小學學科的教學質量。

（三）保障科學實驗過程的安全

數字化實驗為小學科學實驗過程的安全提供了有力的保障。因為小學生經驗有限，實操能力薄弱，很容易在實驗的過程中出現失誤，造成安全隱患。但是，傳統的實驗教學需要學生動手實操，具有較強的危險性，一旦操作不當，很容易對學生造成傷害，影響其人身安全。然而，數字化實驗具有遠程、模擬、仿真等特點，能夠通過模擬復雜、危險的實驗場景，有效規避不必要的風險，確保整個實驗的安全性，保障學生的健康。

三、數字化實驗幫助教學提質增效的策略

（一）應用數字化實驗的精準性

在以往的實驗操作中，由于許多外在的因素和人為原因，導致實驗采集的數據不準確。數字化實驗作為數字化技術與實驗教學結合的成果，能夠更加清晰、準確、高效地采集和反映試驗數據。教師在小學科學教學中將其應用，可有效縮短實驗數據采集的時間，引導學生從對實驗的過程、結果、數據的分析中，精準地掌握相關知識點，理解科學實驗的現象，這將有助于學生科學素養的培養。相較傳統的實驗過程，這樣的方式更加輕松、便捷、精準，助力了小學科學實驗教學的提質增效。

例如：在教學《哪杯水熱》的內容時，因為小學生思維比較固化，教師如果采取傳統的實驗教學法，讓學生先用感官進行溫度對比，再運用溫度計進行水溫的測量，很容易因為氣溫、環境、時間等各方面的因素導致偏差，學生記錄和收集的數據也會存在一定的差異。這十分不利于后續科學教學的開展，會使學生的思維停留在對各種問題的思考中，產生許多不必要的質疑。而數字化實驗的開展，則可以讓學生通過相關的數字化設備，對統一的實驗數據、過程、內容、成果進行分析和思考，其過程更為清晰、直觀、簡潔，能夠精準地記錄不同容器中的水溫。這種直觀、便捷的方式，可以使學生感受科學的重要性，學會運用溫度計測量溫度，對水溫進行觀察，掌握溫度的書寫單位，收集相關的實驗數據，培養學生的科學素養，提升小學科學實驗教學的質量和效率。

（二）應用數字化實驗的多樣性

科學實驗的開展理應以探究為主。但在小學科學教學中，因為應試教育的長期影響，教師還是習慣性占據主體地位，時常將成績放在第一位實施實驗教學，忽視了探究的重要性。數字化實驗的資源更加豐富，內容相對更為廣泛、多樣。教師借助數字化實驗系統的多樣性，開展小學科學實驗教學，可以使學生更加積極、自主、樂觀地參與實驗探究，主動了解實驗過程中出現的問題，并嘗試運用互動、探討、交流、分析、思考、總結等方式解決問題。這樣的方式，在一定程度上提升了小學科學實驗教學的效率，有效地彰顯了學生的主體地位，能夠促進學生的全面發展，助力小學科學實驗教學的提質增效，是培養學生探究能力的重要方式。

例如：“導體和絕緣體”這一章節的教學目標，就是讓學生掌握關于導體和絕緣體的知識，落實電路安全教育。相較于以往實操性的實驗，數字化實驗的應用，使這一過程更為安全，可以讓學生直觀地觀察電流形成、電流維持、電荷傳導等過程。這是數字化實驗多樣性的體現，有助于學生在實驗的過程中掌握相關的數據和知識，清晰地辨別絕緣體和導體，了解導體導電、絕緣體不導電的原因，以及在什么樣的條件下，絕緣體可以轉換為導體。同時，也避免了以往實驗教學過程中出現的安全隱患，有效地豐富了學生的學習經驗，拓展了學生的眼界和知識庫，可以使學生對科學實驗形成更為全面的認知。

（三）應用數字化實驗的直觀性

數字化實驗具有生動、直觀、清晰的特性，可以使學生在聲圖并茂的視覺沖擊下，直觀地感受實驗的過程，采集相應的實驗數據。這一優勢，克服了以往因實驗儀器、效果、記錄等各方面問題造成的偏差，可以實現學生認知的轉換。因此，在小學科學的實驗教學中，教師要想提升科學實驗的效率，助力科學實驗提質增效，就要適當結合教材的內容轉變以往的實驗過程，運用數字化實驗的直觀優勢，引導學生對科學實驗進行觀察、記錄、思考等，確保實驗教學的有效性，避免實驗效果不夠理想。這樣的方式，將使學生直觀地感受實驗的過程和內容，對統一的數據進行分析和比較，體驗科學的神奇和魅力，提升實驗探究的興趣，促進科學素養的有效提升。

例如：在教學《彩虹的秘密》時，教師便需要引導學生對彩虹形成的實驗進行觀察，并從彩虹實驗這一過程的記錄中，思考彩虹形成的重要因素。但是，因為氣候、光線、過程、操作等各方面的原因，使以往的實驗很容易出現問題，導致實驗失敗。然而，應用數字化實驗直觀性的優勢，可讓學生直觀地觀看成功的科學實驗案例，從而提高科學實驗的有效性，激發學生的實驗探究樂趣，使學生感受到科學的魅力，了解彩虹形成的原理，清晰地觀察太陽光的七種顏色。這將有助于學生實現對科學知識的深入學習，不遺余力地反復實踐，在成功中體驗科學實驗帶來的快樂和成就感。

（四）應用數字化實驗彌補不足

因為實驗器材、步驟、條件等多方面的影響，實驗的成果、數據、現象往往會形成差異，這是學生在數據分析、觀察、思考中產生困惑的根本原因。特別是對于思維比較直觀、變通能力不足、思考能力有限的小學生，他們很難分清那些差異和問題。因此，在小學科學的實驗教學中，教師可以運用數字化實驗彌補這些不足，規避掉這些不必要的問題。得以讓學生通過統一的實驗數據、器材、效果、內容、過程等進行對比和分析，更加直觀地進行思考和學習，構建正確、嚴謹、清晰的科學理念，提升科學素養，落實數字化實驗，助力小學科學實驗提質增效。

例如：在學習“熱傳導”這一內容時，學生可能會因為時間、溫度、素材等原因，導致數據記錄、整體感受、實驗成果等產生差異。這樣的現象，會導致學生的意見和想法存在不同。教師如果片面地給學生講解是因為器材規格、實驗素材、實驗時間等各方面的差異導致數據不夠精準而存在一定誤差，很難讓學生信服，將直接影響學生的實驗興趣和后續的學習效果。而數字化實驗可以有效解決這一問題。通過播放精選的實驗視頻供學生反復觀察、記錄、分析，更好地統一了實驗的數據和內容，助力科學實驗教學的提質增效，能夠引導學生順利地進行思考，樹立正確的情感態度和科學觀念，體會數據論證的重要性。

四、結語

數字化實驗作為當前實驗教學的重要手段，具有直觀性、精準性、多樣性等優勢，在小學科學的實驗教學中具有不可替代的作用。因此，教師一定要順應數字化時代的進步，將其合理地加以應用，轉變以往實驗教學存在的不足，促進學生科學素養、思維能力、實踐能力等有效發展，實現科學實驗的智能化、便捷化、高效性，提高小學科學教學效率，助力小學科學實驗教學提質增效。

【本文系桓臺縣教育科學“十四五”規劃課題2023年度一般課題“小學科學數字化實驗開發與應用研究”的階段性研究成果，課題編號2023HGJ038】

參考文獻

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