小學(xué)科學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)策略研究.docx

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小學(xué)科學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)策略研究摘要：隨著數(shù)字技術(shù)水平的提高，影響及實踐應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中對數(shù)字技術(shù)的實踐逐漸成為了至關(guān)重要的教育教學(xué)方式。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，通過科學(xué)課程實驗?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生更好的掌握科學(xué)相關(guān)知識?？茖W(xué)課程實驗是小學(xué)科學(xué)課程中的重要教學(xué)組成部門之一。在小學(xué)科學(xué)課程實驗教學(xué)中通過對數(shù)字化技術(shù)的采用創(chuàng)新了教學(xué)方式，以便于更好的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)課程的積極性，讓科學(xué)課堂教學(xué)更加的具有吸引力，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提升。關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；數(shù)字化實驗；教學(xué)策略一、研究背景隨著數(shù)字技術(shù)日新月異，在信息時代的教學(xué)活動中，各類相關(guān)的教學(xué)創(chuàng)新活動頻繁開展，其中數(shù)字化實驗教學(xué)是以數(shù)字媒介和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的實驗教學(xué)活動，在這種教學(xué)活動中相關(guān)數(shù)字化實驗設(shè)備及數(shù)字技術(shù)的采用給教學(xué)改革制造了良好的契機(jī)，從而可以運(yùn)用很多嶄新的現(xiàn)代數(shù)字教學(xué)方式去完成實驗教學(xué)信息的儲存和分析。例如，在小學(xué)科學(xué)課程的教學(xué)的過程中，通過數(shù)字化的實驗教學(xué)方式，小學(xué)科學(xué)課的實驗過程將可以獲得更加精準(zhǔn)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(xué)改革，破解了人為觀察的局限性，通過調(diào)研可以確認(rèn)小學(xué)科學(xué)課程實驗教學(xué)活動的各種規(guī)律，結(jié)合數(shù)字技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，就可以總結(jié)小學(xué)科學(xué)課程實驗的數(shù)字化教學(xué)改革的基本規(guī)律。這種融合課程特點(diǎn)和數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢，必然需要一定數(shù)量的數(shù)字化硬件設(shè)備和信息軟件及技術(shù)，才能進(jìn)一步以提高科學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量和水平。在小學(xué)科學(xué)課程的改革中根據(jù)課程特點(diǎn)融合信息設(shè)備及數(shù)字技術(shù)對進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新具有實踐價值，這也是數(shù)字化實驗教學(xué)改革和其他教學(xué)改革的重要區(qū)別之一。實驗活動是小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)活動的必備構(gòu)成之一，但是信息時代小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生重大改變，所以小學(xué)科學(xué)數(shù)字化實驗改革將能直接向小學(xué)生展示抽象的科學(xué)理論知識及科學(xué)課程實驗的基本原理，這樣就能更切合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，讓小學(xué)生更好地認(rèn)知和熟悉科學(xué)課程相關(guān)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(xué)傳統(tǒng)的科學(xué)課程實驗教學(xué)方式進(jìn)行徹底的改革，通過現(xiàn)象認(rèn)知本質(zhì)，讓小學(xué)生能夠更好的在科學(xué)課程實驗中發(fā)揮自己的積極性，小學(xué)生要進(jìn)一步提高科學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性，需要契合數(shù)字技術(shù)的特點(diǎn)，提升數(shù)字化教學(xué)改革下的科學(xué)課程教學(xué)的有效性。這就是數(shù)字化改革對科學(xué)課程的重要貢獻(xiàn)。Error!Referencesourcenotfound.同時，能夠幫助科學(xué)課程學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)精神和數(shù)字化技術(shù)的基本素養(yǎng)。 二、小學(xué)科學(xué)傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題及數(shù)字化實驗教學(xué)的現(xiàn)狀小學(xué)科學(xué)傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在以下常見問題：實驗演示并在觀察者誤差，部分?jǐn)?shù)據(jù)不能定量分析；教學(xué)資源存在形式多樣，不能在實驗教學(xué)中統(tǒng)籌使用；因為各類科學(xué)課程實驗的特殊性，很多只能觀察外在現(xiàn)象，不能直達(dá)本質(zhì)；因為實驗活動的時間限制，部分科學(xué)課程實驗教學(xué)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(zhǔn)度的限制，存在一些誤差，影響科學(xué)課程實驗?？梢娦W(xué)科學(xué)課程實驗教學(xué)亟待進(jìn)行創(chuàng)新和改革，同時部分已經(jīng)開展科學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的學(xué)校的現(xiàn)狀具有以下特點(diǎn)：對科學(xué)課程的實驗教學(xué)進(jìn)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(xué)的優(yōu)點(diǎn)更多明顯，教學(xué)效率更高，有助于學(xué)生深入了解科學(xué)課程實驗的內(nèi)在規(guī)律Error!Referencesourcenotfound.；科學(xué)課程的數(shù)字化實驗教學(xué)硬件設(shè)備相對昂貴，前期投入成本較高，維護(hù)成本也比較高，對相關(guān)小學(xué)的經(jīng)濟(jì)條件具有一定要求；借助信息設(shè)備和數(shù)字技術(shù)才能改革實驗教學(xué)的教學(xué)方式，這需要提升小學(xué)科學(xué)教師的科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)能力，因此亟需進(jìn)一步加強(qiáng)對相關(guān)教師的數(shù)字化技術(shù)和數(shù)字化實驗教學(xué)設(shè)備使用的培訓(xùn)。三、小學(xué)科學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的應(yīng)對策略（一）實驗演示定量化小學(xué)科學(xué)數(shù)字化實驗的觀察需要借助現(xiàn)代化信息設(shè)備及相關(guān)數(shù)字技術(shù)，在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)課程實驗活動和科學(xué)知識的求索及學(xué)習(xí)。在數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上，小學(xué)科學(xué)課程的學(xué)生即使有時未能參與科學(xué)課程實驗任務(wù)，但在現(xiàn)代化信息設(shè)備的幫助下能夠?qū)茖W(xué)課程實驗現(xiàn)象進(jìn)行全面細(xì)致的觀察，根據(jù)感應(yīng)器等科學(xué)設(shè)備對科學(xué)課程實驗項目的各個實驗信息和實驗活動進(jìn)行存儲和分析，從而可以更加深入的掌握內(nèi)在的科學(xué)規(guī)律。作為具有較高科學(xué)素養(yǎng)及信息技術(shù)手段的小學(xué)科學(xué)教師，根據(jù)信息時代學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，幫助學(xué)生在科學(xué)課程實驗中進(jìn)行前所未有的全面觀察，借助信息設(shè)備能夠及時發(fā)現(xiàn)科學(xué)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(xué)改革的大潮中，與傳統(tǒng)的科學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行比較，數(shù)字化實驗?zāi)軌驅(qū)崟r存儲和分析實驗數(shù)據(jù)，生動全面地展示科學(xué)課程的內(nèi)在知識規(guī)律，滿足每個學(xué)生的定量分析的需求，幫助學(xué)生在定量的數(shù)據(jù)分析活動中理解科學(xué)知識。學(xué)生可以精準(zhǔn)、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(xué)科學(xué)教學(xué)《擺的快慢》中，在此前一課的學(xué)習(xí)中，根據(jù)教師的講授，學(xué)生對擺已有了初步的認(rèn)識，了解了基本的科學(xué)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(guān)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(xué)生通過觀察了解到這個事實。在該節(jié)課中學(xué)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(guān)”進(jìn)行探究，探究是非常重要的學(xué)習(xí)方式，在探究的過程中需要對現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行大膽猜測，這需要質(zhì)疑的精神和想象的能力，在科學(xué)課程的實驗教學(xué)的過程中，利用相關(guān)信息設(shè)備，通過運(yùn)用數(shù)字化實驗教學(xué)的方式，按照數(shù)字化實驗的基本程序，學(xué)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(xué)科學(xué)教師要結(jié)合科學(xué)課程實驗的特點(diǎn)，以及學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和心理規(guī)律，通過對數(shù)字化實驗的運(yùn)用，實時存儲和分析數(shù)據(jù)，用精準(zhǔn)和定量的方法對實驗演示方法進(jìn)行優(yōu)化，讓學(xué)生進(jìn)行更好的學(xué)習(xí)科學(xué)知識，提高科學(xué)素養(yǎng)。（二）教學(xué)資源集成化小學(xué)課程中實驗教學(xué)資源的運(yùn)用規(guī)范化操作是實驗的基本要求，實驗教學(xué)資源的狀況關(guān)于實驗的成敗，因此為了實現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)課程中借助實驗教學(xué)資源完成實驗操作過程的有效訓(xùn)練，必須解決實驗教學(xué)資源不足的問題，幫助學(xué)生掌握有效的科學(xué)課程實驗的操作方法，實驗實驗資源是教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)條件，實驗教師必須能夠利用數(shù)字技術(shù)整合現(xiàn)有各種實驗教學(xué)資源，并對學(xué)生進(jìn)行有關(guān)的信息知識的培訓(xùn)，數(shù)字化實驗教學(xué)有助于集成各類資源Error!Referencesourcenotfound.。數(shù)字化教學(xué)設(shè)備可以集合各種資源并進(jìn)行直觀展示。在實際的數(shù)字化實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)資源的整合依賴硬件設(shè)備，小學(xué)科學(xué)課程教師可以利用數(shù)字化實驗設(shè)備，提高實驗教學(xué)資源的集成度，例如多媒體教學(xué)設(shè)備，向?qū)W生展示科學(xué)課程實驗的各種教學(xué)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(xué)活動。讓學(xué)生能夠更好的了解科學(xué)課程實驗的注意事項，熟知各種實驗教學(xué)資源的特點(diǎn)，能夠更好的激發(fā)學(xué)生對科學(xué)課程實驗學(xué)習(xí)和探究的欲望，提高實驗教學(xué)資源的利用率，能夠積極參與到科學(xué)課程實驗操作活動中，運(yùn)用有關(guān)教學(xué)資源開展實驗Error!Referencesourcenotfound.。在科學(xué)課程實驗中進(jìn)行積極的觀察、思考和分析，體現(xiàn)了實驗教學(xué)資源集成的優(yōu)點(diǎn)，提高數(shù)字化實驗教學(xué)的有效性，加大數(shù)字化教學(xué)改革的力度。（三）實驗過程情境化小學(xué)科學(xué)課程通過數(shù)字畫構(gòu)建該課程的實驗情境，這種情境是數(shù)字化教學(xué)改革的重要特點(diǎn)之一，在小學(xué)科學(xué)課堂中提升實驗教學(xué)的有效性和仿真性，可以改造科學(xué)知識學(xué)習(xí)的方式，但是需要做好實驗課前的數(shù)字化知識的導(dǎo)入，在導(dǎo)入中明確實驗情境的價值。這種引導(dǎo)讓學(xué)生能夠快速的進(jìn)入到科學(xué)實驗的操作過程中來，實境和情境結(jié)合提高教學(xué)效率。借助數(shù)字化設(shè)備創(chuàng)制情境，契合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，讓學(xué)生沉浸于數(shù)學(xué)課程之中，傲游在科學(xué)的“海洋”里，引導(dǎo)科學(xué)課程的學(xué)生獨(dú)立思考和深入求索，在科學(xué)的天空中自由“飛翔”，加深對科學(xué)知識和規(guī)律的認(rèn)知和了解，在情境里探索科學(xué)的奧秘。與傳統(tǒng)科學(xué)課程實驗教學(xué)進(jìn)行對比， 情境就是仿真的多維世界，小學(xué)科學(xué)的數(shù)字化實驗?zāi)軌蜻M(jìn)行直觀地觀察時間和空間里復(fù)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(yùn)用數(shù)字化實驗創(chuàng)造課堂教學(xué)情境，讓學(xué)生探究小燈泡不亮的背后原理，運(yùn)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(xué)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(xué)科學(xué)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法已經(jīng)和信息時代脫節(jié)，因為主要是教師向?qū)W生講解與科學(xué)課程實驗相關(guān)的理論知識，主要是“滿堂灌”的傳統(tǒng)方式，然后進(jìn)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(dǎo)學(xué)生根據(jù)科學(xué)理論的結(jié)論設(shè)計實驗項目，各個項目實驗過程的復(fù)雜度不一樣，然后對科學(xué)課程的各類實驗進(jìn)行實操來進(jìn)行相關(guān)驗證，缺乏數(shù)字技術(shù)的情況下，如果要求連續(xù)記錄和完成科學(xué)課程的相關(guān)實驗過程、原理及結(jié)果就存在困難，這就需要數(shù)字化的教學(xué)方式引進(jìn)。在時間長度有限的科學(xué)課堂教學(xué)中，加之有些科學(xué)實驗的特殊性，有時無法完成整個實驗過程，學(xué)生的課內(nèi)時間無法充分利用。隨著小學(xué)課程改革的推進(jìn)，教師可以改革原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式下的時間安排方式，進(jìn)一步充分利用數(shù)字化實驗教學(xué)，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(xué)生掌握科學(xué)課程實驗。例如，在學(xué)習(xí)《食物鏈和食物網(wǎng)》時，教師可以通過數(shù)字化實驗室教學(xué)模式，讓學(xué)生更好的研究生物與生物之間的關(guān)系，并對動植物間的食物關(guān)系進(jìn)行重點(diǎn)研究，熟練掌握食物鏈的表達(dá)方式，并能區(qū)分生產(chǎn)者和消費(fèi)者。（五）實驗操作精準(zhǔn)化實驗操作精準(zhǔn)不足是多重原因?qū)е碌?，在傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課程實驗教學(xué)中，很多實驗活動數(shù)據(jù)并不精準(zhǔn)，科學(xué)教師主要是由演示操作來對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗指導(dǎo)，并未將流程精準(zhǔn)地環(huán)節(jié)展示出來，讓學(xué)生了解科學(xué)實驗中會發(fā)生的相關(guān)各類現(xiàn)象，但是有關(guān)數(shù)據(jù)并無實時記錄，對科學(xué)課程實驗原理進(jìn)行解析和闡述，卻缺乏定量的分析，增加對科學(xué)課程相關(guān)實驗知識和注意事項的理解及掌握，不過基本的科學(xué)操練不足。這種傳統(tǒng)的教學(xué)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(fù)雜，學(xué)生有時無法及時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并對實驗活動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，所以實驗操作的精準(zhǔn)性不足。在數(shù)字化的科學(xué)實驗中，因為信息設(shè)備的大量采用，通過傳感器等數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)用，使得實驗人員可以進(jìn)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(yīng)用，并結(jié)合實驗操作實際情況，例如實驗操作導(dǎo)致的細(xì)微變化，對實驗操作進(jìn)行動態(tài)及時調(diào)整，保證了實驗操作的精準(zhǔn)性和靈活性，以確保實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及科學(xué)性。這樣的精準(zhǔn)化實驗操作，與傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式進(jìn)行對比， 需要引入更多信息設(shè)備和數(shù)字技術(shù)，對實驗室設(shè)備和技術(shù)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(zhǔn)確性和實驗操作的精準(zhǔn)性，這樣才是科學(xué)實驗的優(yōu)勢，加深了學(xué)生對科學(xué)實驗操作的熟練度，進(jìn)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(xué)生觀看實驗視頻，然后才能完成數(shù)字化教學(xué)。在短時間內(nèi)，借助信息設(shè)備幫助了解整個科學(xué)實驗過程，掌握科學(xué)實驗原理，通過數(shù)字化技術(shù)了解地震和火山噴發(fā)與地球結(jié)構(gòu)內(nèi)部運(yùn)動的關(guān)系。這樣才能使得原來無法完成的實驗操作借助信息設(shè)備來完成，在某些科學(xué)課程的實驗任務(wù)中，教師利用數(shù)字技術(shù)預(yù)先錄制實驗視頻，視頻要求符合科學(xué)實驗的要求，或者通過信息技術(shù)獲取相關(guān)科學(xué)實驗視頻，要求尊重有關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生觀看實驗視頻，生動的實驗操作視頻促進(jìn)了理解的精準(zhǔn)度，了解實驗過程中的不同實驗操作步驟及相關(guān)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(shè)備，教師可以通過改變實驗進(jìn)度的方式讓學(xué)生對實驗操作過程進(jìn)行仔細(xì)的觀察，根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后調(diào)整實驗操作，這樣才能對課程教學(xué)內(nèi)容有更好的認(rèn)知，完成設(shè)定的實驗教學(xué)目標(biāo)，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(xué)科學(xué)課堂實驗室操作活動，讓實驗操作精準(zhǔn)化，實時的數(shù)據(jù)變化能調(diào)動學(xué)生對科學(xué)實驗進(jìn)行操作的興趣，獲取更多的知識和信息，構(gòu)建完整的科學(xué)理論體系?？傊鳛樾W(xué)科學(xué)教學(xué)的重要構(gòu)成部分之一，信息設(shè)備和數(shù)字技術(shù)的引入，讓科學(xué)實驗教學(xué)免受多種不可控因素的影響，其教學(xué)質(zhì)量的提升比較不穩(wěn)定。小學(xué)科學(xué)課程數(shù)字化實驗教學(xué)的方式是一種新的嘗試，但是以數(shù)字技術(shù)及信息硬件設(shè)備為必備教學(xué)條件的改革要進(jìn)行下去，其目的是提高學(xué)生的科學(xué)思維和質(zhì)疑的精神，提高小學(xué)科學(xué)課程實驗教學(xué)的質(zhì)量和水平。