小學科學數(shù)字化實驗教學策略研究.docx

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小學科學數(shù)字化實驗教學策略研究摘要：隨著數(shù)字技術水平的提高，影響及實踐應用領域越來越廣，小學科學課堂教學中對數(shù)字技術的實踐逐漸成為了至關重要的教育教學方式。在小學科學教學中，通過科學課程實驗能夠幫助學生更好的掌握科學相關知識。科學課程實驗是小學科學課程中的重要教學組成部門之一。在小學科學課程實驗教學中通過對數(shù)字化技術的采用創(chuàng)新了教學方式，以便于更好的調(diào)動學生學習科學課程的積極性，讓科學課堂教學更加的具有吸引力，促進學生的科學素養(yǎng)的提升。關鍵詞：小學科學；數(shù)字化實驗；教學策略一、研究背景隨著數(shù)字技術日新月異，在信息時代的教學活動中，各類相關的教學創(chuàng)新活動頻繁開展，其中數(shù)字化實驗教學是以數(shù)字媒介和信息技術為基礎的實驗教學活動，在這種教學活動中相關數(shù)字化實驗設備及數(shù)字技術的采用給教學改革制造了良好的契機，從而可以運用很多嶄新的現(xiàn)代數(shù)字教學方式去完成實驗教學信息的儲存和分析。例如，在小學科學課程的教學的過程中，通過數(shù)字化的實驗教學方式，小學科學課的實驗過程將可以獲得更加精準的觀察和更全面的數(shù)據(jù)記錄，這將是一個革命性的教學改革，破解了人為觀察的局限性，通過調(diào)研可以確認小學科學課程實驗教學活動的各種規(guī)律，結合數(shù)字技術的特點和優(yōu)勢，就可以總結小學科學課程實驗的數(shù)字化教學改革的基本規(guī)律。這種融合課程特點和數(shù)字化技術優(yōu)勢，必然需要一定數(shù)量的數(shù)字化硬件設備和信息軟件及技術，才能進一步以提高科學課堂教學質(zhì)量和水平。在小學科學課程的改革中根據(jù)課程特點融合信息設備及數(shù)字技術對進行教學創(chuàng)新具有實踐價值，這也是數(shù)字化實驗教學改革和其他教學改革的重要區(qū)別之一。實驗活動是小學科學課程教學活動的必備構成之一，但是信息時代小學生的認知特點已經(jīng)發(fā)生重大改變，所以小學科學數(shù)字化實驗改革將能直接向小學生展示抽象的科學理論知識及科學課程實驗的基本原理，這樣就能更切合學生的認知特點，讓小學生更好地認知和熟悉科學課程相關理論知識和實驗技巧，以形象和直觀的方式展示實驗過程，對小學傳統(tǒng)的科學課程實驗教學方式進行徹底的改革，通過現(xiàn)象認知本質(zhì)，讓小學生能夠更好的在科學課程實驗中發(fā)揮自己的積極性，小學生要進一步提高科學課程學習的積極性，需要契合數(shù)字技術的特點，提升數(shù)字化教學改革下的科學課程教學的有效性。這就是數(shù)字化改革對科學課程的重要貢獻。Error!Referencesourcenotfound.同時，能夠幫助科學課程學生培養(yǎng)科學精神和數(shù)字化技術的基本素養(yǎng)。 二、小學科學傳統(tǒng)實驗教學存在的問題及數(shù)字化實驗教學的現(xiàn)狀小學科學傳統(tǒng)實驗教學存在以下常見問題：實驗演示并在觀察者誤差，部分數(shù)據(jù)不能定量分析；教學資源存在形式多樣，不能在實驗教學中統(tǒng)籌使用；因為各類科學課程實驗的特殊性，很多只能觀察外在現(xiàn)象，不能直達本質(zhì)；因為實驗活動的時間限制，部分科學課程實驗教學在有限時間內(nèi)無法完成完整實驗；實驗操作因為人類行為精準度的限制，存在一些誤差，影響科學課程實驗。可見小學科學課程實驗教學亟待進行創(chuàng)新和改革，同時部分已經(jīng)開展科學數(shù)字化實驗教學的學校的現(xiàn)狀具有以下特點：對科學課程的實驗教學進行數(shù)字化改革能夠把內(nèi)在本質(zhì)呈現(xiàn)為生動的形象，讓實驗教學的優(yōu)點更多明顯，教學效率更高，有助于學生深入了解科學課程實驗的內(nèi)在規(guī)律Error!Referencesourcenotfound.；科學課程的數(shù)字化實驗教學硬件設備相對昂貴，前期投入成本較高，維護成本也比較高，對相關小學的經(jīng)濟條件具有一定要求；借助信息設備和數(shù)字技術才能改革實驗教學的教學方式，這需要提升小學科學教師的科學素養(yǎng)和技術能力，因此亟需進一步加強對相關教師的數(shù)字化技術和數(shù)字化實驗教學設備使用的培訓。三、小學科學數(shù)字化實驗教學的應對策略（一）實驗演示定量化小學科學數(shù)字化實驗的觀察需要借助現(xiàn)代化信息設備及相關數(shù)字技術，在信息技術的基礎上進行科學課程實驗活動和科學知識的求索及學習。在數(shù)字技術的基礎上，小學科學課程的學生即使有時未能參與科學課程實驗任務，但在現(xiàn)代化信息設備的幫助下能夠對科學課程實驗現(xiàn)象進行全面細致的觀察，根據(jù)感應器等科學設備對科學課程實驗項目的各個實驗信息和實驗活動進行存儲和分析，從而可以更加深入的掌握內(nèi)在的科學規(guī)律。作為具有較高科學素養(yǎng)及信息技術手段的小學科學教師，根據(jù)信息時代學生的認知特點，幫助學生在科學課程實驗中進行前所未有的全面觀察，借助信息設備能夠及時發(fā)現(xiàn)科學實驗中存在的問題及特殊規(guī)律，并提出有效的數(shù)字化方案Error!Referencesourcenotfound.。在教學改革的大潮中，與傳統(tǒng)的科學實驗教學進行比較，數(shù)字化實驗能夠實時存儲和分析實驗數(shù)據(jù)，生動全面地展示科學課程的內(nèi)在知識規(guī)律，滿足每個學生的定量分析的需求，幫助學生在定量的數(shù)據(jù)分析活動中理解科學知識。學生可以精準、直觀、高效地收集數(shù)據(jù)，節(jié)省實驗時間，減少實驗環(huán)節(jié)的錯誤。例如，在小學科學教學《擺的快慢》中，在此前一課的學習中，根據(jù)教師的講授，學生對擺已有了初步的認識，了解了基本的科學知識，并在測量擺擺動次數(shù)的時候已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有關的規(guī)律，不同的擺1分鐘內(nèi)擺的次數(shù)是不一樣的，這個基本的區(qū)別。也就是說，有的擺得快，有的擺得慢，學生通過觀察了解到這個事實。在該節(jié)課中學生就將對他們發(fā)現(xiàn)的問題“鐘 擺擺動的快慢與什么因素有關”進行探究，探究是非常重要的學習方式，在探究的過程中需要對現(xiàn)象及其本質(zhì)進行大膽猜測，這需要質(zhì)疑的精神和想象的能力，在科學課程的實驗教學的過程中，利用相關信息設備，通過運用數(shù)字化實驗教學的方式，按照數(shù)字化實驗的基本程序，學生對實驗會有更加清晰的理解，因為展示方式多元，所以可以加深對實驗知識的了解和熟知。這些新型的實驗活動要求小學科學教師要結合科學課程實驗的特點，以及學生的認知特點和心理規(guī)律，通過對數(shù)字化實驗的運用，實時存儲和分析數(shù)據(jù)，用精準和定量的方法對實驗演示方法進行優(yōu)化，讓學生進行更好的學習科學知識，提高科學素養(yǎng)。（二）教學資源集成化小學課程中實驗教學資源的運用規(guī)范化操作是實驗的基本要求，實驗教學資源的狀況關于實驗的成敗，因此為了實現(xiàn)對學生科學課程中借助實驗教學資源完成實驗操作過程的有效訓練，必須解決實驗教學資源不足的問題，幫助學生掌握有效的科學課程實驗的操作方法，實驗實驗資源是教學環(huán)節(jié)的基礎條件，實驗教師必須能夠利用數(shù)字技術整合現(xiàn)有各種實驗教學資源，并對學生進行有關的信息知識的培訓，數(shù)字化實驗教學有助于集成各類資源Error!Referencesourcenotfound.。數(shù)字化教學設備可以集合各種資源并進行直觀展示。在實際的數(shù)字化實驗教學中，實驗教學資源的整合依賴硬件設備，小學科學課程教師可以利用數(shù)字化實驗設備，提高實驗教學資源的集成度，例如多媒體教學設備，向學生展示科學課程實驗的各種教學資源。例如，在《月相變化》一課中，教師可以利用數(shù)字化實驗方法優(yōu)化實驗教學活動。讓學生能夠更好的了解科學課程實驗的注意事項，熟知各種實驗教學資源的特點，能夠更好的激發(fā)學生對科學課程實驗學習和探究的欲望，提高實驗教學資源的利用率，能夠積極參與到科學課程實驗操作活動中，運用有關教學資源開展實驗Error!Referencesourcenotfound.。在科學課程實驗中進行積極的觀察、思考和分析，體現(xiàn)了實驗教學資源集成的優(yōu)點，提高數(shù)字化實驗教學的有效性，加大數(shù)字化教學改革的力度。（三）實驗過程情境化小學科學課程通過數(shù)字畫構建該課程的實驗情境，這種情境是數(shù)字化教學改革的重要特點之一，在小學科學課堂中提升實驗教學的有效性和仿真性，可以改造科學知識學習的方式，但是需要做好實驗課前的數(shù)字化知識的導入，在導入中明確實驗情境的價值。這種引導讓學生能夠快速的進入到科學實驗的操作過程中來，實境和情境結合提高教學效率。借助數(shù)字化設備創(chuàng)制情境，契合學生的認知特點，讓學生沉浸于數(shù)學課程之中，傲游在科學的“海洋”里，引導科學課程的學生獨立思考和深入求索，在科學的天空中自由“飛翔”，加深對科學知識和規(guī)律的認知和了解，在情境里探索科學的奧秘。與傳統(tǒng)科學課程實驗教學進行對比， 情境就是仿真的多維世界，小學科學的數(shù)字化實驗能夠進行直觀地觀察時間和空間里復雜的變化，因為實驗活動已經(jīng)情境化。例如，《電路出故障了》教師需要靈活運用數(shù)字化實驗創(chuàng)造課堂教學情境，讓學生探究小燈泡不亮的背后原理，運用創(chuàng)建的情境去模擬這些原理，用電路檢測器檢測電路中的故障并解決故障，在情境中求索真理和真相，從而提高學生解決問題的能力以及想象的能力。（四）實驗過程集約化小學科學課程傳統(tǒng)的教學方式和方法已經(jīng)和信息時代脫節(jié)，因為主要是教師向學生講解與科學課程實驗相關的理論知識，主要是“滿堂灌”的傳統(tǒng)方式，然后進行實驗過程及步驟要求的說明。而實驗過程時間長度的不規(guī)律性與課堂時間不匹配，按部就班地引導學生根據(jù)科學理論的結論設計實驗項目，各個項目實驗過程的復雜度不一樣，然后對科學課程的各類實驗進行實操來進行相關驗證，缺乏數(shù)字技術的情況下，如果要求連續(xù)記錄和完成科學課程的相關實驗過程、原理及結果就存在困難，這就需要數(shù)字化的教學方式引進。在時間長度有限的科學課堂教學中，加之有些科學實驗的特殊性，有時無法完成整個實驗過程，學生的課內(nèi)時間無法充分利用。隨著小學課程改革的推進，教師可以改革原有的傳統(tǒng)教學模式下的時間安排方式，進一步充分利用數(shù)字化實驗教學，將無法及時完成的實驗項目完成，以數(shù)字化的方式幫助學生掌握科學課程實驗。例如，在學習《食物鏈和食物網(wǎng)》時，教師可以通過數(shù)字化實驗室教學模式，讓學生更好的研究生物與生物之間的關系，并對動植物間的食物關系進行重點研究，熟練掌握食物鏈的表達方式，并能區(qū)分生產(chǎn)者和消費者。（五）實驗操作精準化實驗操作精準不足是多重原因導致的，在傳統(tǒng)的小學科學課程實驗教學中，很多實驗活動數(shù)據(jù)并不精準，科學教師主要是由演示操作來對學生進行科學實驗指導，并未將流程精準地環(huán)節(jié)展示出來，讓學生了解科學實驗中會發(fā)生的相關各類現(xiàn)象，但是有關數(shù)據(jù)并無實時記錄，對科學課程實驗原理進行解析和闡述，卻缺乏定量的分析，增加對科學課程相關實驗知識和注意事項的理解及掌握，不過基本的科學操練不足。這種傳統(tǒng)的教學方式和方法雖然沿襲日久，但整個演示操作過程及步驟比較復雜，學生有時無法及時記錄相關數(shù)據(jù)并對實驗活動進行動態(tài)調(diào)整，所以實驗操作的精準性不足。在數(shù)字化的科學實驗中，因為信息設備的大量采用，通過傳感器等數(shù)字化設備的運用，使得實驗人員可以進行實驗操作數(shù)據(jù)的存儲和分析，定量的方法得到更多應用，并結合實驗操作實際情況，例如實驗操作導致的細微變化，對實驗操作進行動態(tài)及時調(diào)整，保證了實驗操作的精準性和靈活性，以確保實驗數(shù)據(jù)的準確性及科學性。這樣的精準化實驗操作，與傳統(tǒng)實驗教學方式進行對比， 需要引入更多信息設備和數(shù)字技術，對實驗室設備和技術的需要更高，提出了多方面的提升需求，同時提升了實驗數(shù)據(jù)的準確性和實驗操作的精準性，這樣才是科學實驗的優(yōu)勢，加深了學生對科學實驗操作的熟練度，進而能更好完成實驗。例如，在《地震的成因及作用》和《火山噴發(fā)的成因及作用》中，可以通過數(shù)字實驗室的方法讓學生觀看實驗視頻，然后才能完成數(shù)字化教學。在短時間內(nèi)，借助信息設備幫助了解整個科學實驗過程，掌握科學實驗原理，通過數(shù)字化技術了解地震和火山噴發(fā)與地球結構內(nèi)部運動的關系。這樣才能使得原來無法完成的實驗操作借助信息設備來完成，在某些科學課程的實驗任務中，教師利用數(shù)字技術預先錄制實驗視頻，視頻要求符合科學實驗的要求，或者通過信息技術獲取相關科學實驗視頻，要求尊重有關的知識產(chǎn)權的規(guī)定，在教學過程中引導學生觀看實驗視頻，生動的實驗操作視頻促進了理解的精準度，了解實驗過程中的不同實驗操作步驟及相關數(shù)據(jù)的信息存儲情況。再實驗操作開始之后，對于實驗比較重要的部分，借助傳感器等信息設備，教師可以通過改變實驗進度的方式讓學生對實驗操作過程進行仔細的觀察，根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)進行分析，然后調(diào)整實驗操作，這樣才能對課程教學內(nèi)容有更好的認知，完成設定的實驗教學目標，這里數(shù)字化實驗的作用很大。因此，借助數(shù)字化實驗室活動優(yōu)化小學科學課堂實驗室操作活動，讓實驗操作精準化，實時的數(shù)據(jù)變化能調(diào)動學生對科學實驗進行操作的興趣，獲取更多的知識和信息，構建完整的科學理論體系?？傊鳛樾W科學教學的重要構成部分之一，信息設備和數(shù)字技術的引入，讓科學實驗教學免受多種不可控因素的影響，其教學質(zhì)量的提升比較不穩(wěn)定。小學科學課程數(shù)字化實驗教學的方式是一種新的嘗試，但是以數(shù)字技術及信息硬件設備為必備教學條件的改革要進行下去，其目的是提高學生的科學思維和質(zhì)疑的精神，提高小學科學課程實驗教學的質(zhì)量和水平。