数字化的小学科学探究实验教学

小学科学是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。一般而言，儿童经验的局限及认知发展的不稳定性给小学阶段的儿童科学教育的开展带来了一定的难度。在小学科学课堂教学中如何最大限度地引发儿童对科学探索学习的内在兴趣，如何成功将已制定的教学内容付诸实施，使学生更易接受学习科学知识、体验科学活动，这就涉及教学方法的问题。

在诸多教学方法中，为我们所熟知的是开展探究实验，调动学生学习的主动性和积极性。教师可以通过探究实验再现科学的发展及发现过程，可以有效地让学生体验“猜想―验证―归纳”过程。但由于技术信息的落后，传统的探究实验过程中，学生的探究活动会受到这样那样的限制，这就使得探究实验的可操作性大大降低。例如在做“热是怎样传递”的实验时，学生需要准备火柴棒和凡士林，同时还要保证凡士林的量基本一致。这样一来，学生在实验操作过程花费了大量的精力和时间，从而缺乏充足的时间进行观察、思考及提出问题。随着科学技术的快速发展，数字化逐渐出现在人们的视线中。手机、电脑等电子设备的使用已非常普及。现如今，数字化的发展给小学科学探究实验带来了福音。以传感器、平板电脑等为核心的数字化设备开始逐渐进入小学科学课堂中。

一、传感器与小学科学探究实验

大量的教学实践证明，在小学科学探究中引入数字传感器可以有效地提高小学科学探究实验的教学质量，可以为探究实验从定性到定量，为学生认知从感性认识上升到理性认识，为方便学生在进行探究实验活动中更好地解释实验现象、归纳实验结论、理解接收实验原理、灵活运用科学知识提供强有力的保障。

笔者在小学科学探究实验的课堂实践中发现，让学生“看到现象”是探究实验成功的关键，但是我们在小学科学课程中一些探究实验往往会涉及光学、声学、力学等实验所要求的基本数据。这些数据的获得往往比较困难，很多教师选择通过观看视频或仿真代替等方式进行教学，最终的结果差强人意。比如在进行“护眼灯真的护眼吗？”探究实验时，我们靠的是眼睛的观察，根本无法准确地感知到灯光的频闪。怎样放大微小的现象使之变得直观易获是传统实验需要解决的。在本节课的教学过程中，笔者采用光能传感器套件，利用传感器、采集器、软件等组成的数字化测量实验系统快速、精确、实时的采集并记录灯光的频闪数。学生能够明显地从屏幕上看到日光灯两次频闪的时间间隔，而护眼灯的频闪基本没有，这样方便学生直观地观察现象，印象深刻，有效地帮助学生进行实验探究及分析。

二、平板电脑与小学科学探究实验

众所周知，学生的学习能力及学习度是有差异的，而传统的小学科学课堂教学过程倾向于全班教学，学生共用课件、视频等教学资源，这就限制了差异化教学的实施。随着技术的发展，平板电脑的普及率逐渐提高，使其融入课堂教学的可能性大大增加。

在进行小学科学探究实验教学活动中，平板电脑的使用给教学活动带来显著优势。比如《食物中的营养》一课，笔者在实施该课探究实验教学过程中，给每位学生配备了一台平板电脑，里面附有食物六大营养及各种营养的具体介绍视频。在课堂教学初期，笔者先让学生进行统一自主学习，学有余力的同学可选择扩展内容进行个性学习。此外，还可以在教学实施过程中借助网络和客户端软件当堂测验，实现高效反馈。平板电脑的使用使得教学内容在内在结构和表现形式上都发生了根本性的改变。以往在《食物中的营养》一课中，学生只能通过阅读书本中的文字表述，了解相关内容及知识点，而笔者通过使用平板电脑将知识由原来的文字形式变成数字形式，转化为直观简单易懂的视频模式，更利于学生观察接收相关知识点，提高学习效率的同时加深印象及激发学习兴趣。此外，平板电脑扩展了书本的信息容量和广度，使得教师的教学内容得到拓展。最后，在教学管理平台支持下，平板电脑使得学生学习反馈高效化。它可以支持学生将其实验过程进行拍摄并上传以供教师及全班进行分享，还可以向其他同学展示自己的学习成果，方便学生对实验现象及结果进行探究学习，而且还能实现教师对学生的学习程度进行评估，对其学习成果进行点评和展示，使得每位学生都能获得老师及其他同学的关注，提高学生学习的积极性。

数字化对小学探究实验的教学实施无疑是促进的。传统的教师讲授很大程度上限制了学生对科学概念的认识、理解和掌握，而数字化实验器材的引入较好地解决了这一问题。学生在提出自己猜想的基础上使用数字化实验仪器进行验证，利用其精确、快捷、实时地呈现实验数据对科学知识进行理解和掌握。数字化实验仪器促进了学生由实验验证向实验探究转变，可以有效地提高学生的科学素养。其避免人为和自然干扰的精准实验数据方便学生理解的同时，还促进学生专注于实验的讨论和分析，而且，数字化实验仪器的直观表述更有利于学生的感性认识过渡到理性认识，使他们能够更好地认识到事物的表象和内在的联系，认识科学本质。

三、结语

将课堂教学活动部分数字化有利于教师更好地实施教学活动。小学生对事物的认知很大程度上依赖于感性认识。将文字表述转换为数字表述，利用文本、图形、声音、视频、动画可以有效地增强学生的注意力，加强学生的直观感受，提高学生的学习兴趣，方便学生进行知识的拓展，有利于开展个性化学习，帮助教师实现差异化教学。同时，数字化的教学过程更加促进学生与学生、学生与老师之间的学与教的互动，展开广泛的学习、交流与借鉴。

当然，事物总是有利有弊的。数字化的引入给小学科学探究实验带来福音的同时，我们也应该注意到它的弊端。比如数字化实验教材、课例等教学资源不足，使用平板电脑进行教学活动时如何以平板电脑为载体，创造有利于学生学习的数字化学习环境和教学模式。这些都是我们应该思考并解决的问题。笔者认为，顺应时代发展需求，将新科技引入课堂教学活动，有效提高小学生科学实验教学是非常必要的。社会科学在迅猛发展，如何让小学生的科学与社会科学的发展保持步调一致，这是我们共同努力的方向。