蔣波

[摘要]小學科學實驗課堂上，大多數(shù)教師因使用傳統(tǒng)的實驗設備和器材，往往會碰到許多微小的實驗現(xiàn)象學生難以發(fā)現(xiàn)、學生自主實驗后整理的數(shù)據(jù)與理論上的數(shù)據(jù)存在出入、實驗現(xiàn)象不明顯或模糊不清讓學生產生困惑等問題。這種情況下，許多教師常用的做法往往是將書中描述的實驗現(xiàn)象或者相關結論告訴學生，敷衍了事。本文通過教學實踐探討這種情況下數(shù)字化探究儀器的應用方法及優(yōu)勢。

[關鍵詞]小學科學實驗 數(shù)字化探究儀器 傳統(tǒng)實驗設備

一、引入數(shù)字化探究儀器釋疑實驗爭議數(shù)據(jù)

數(shù)字化探究儀器因其精密性高，穩(wěn)定性強，在實驗中往往起到關鍵性的作用。如在蘇教版小學科學四年級《冷熱與溫度》一課，教材中有這樣一個實驗，連續(xù)測量一杯熱水10分鐘降溫時的溫度變化，并能發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。A教師在課堂中使用常規(guī)的紅液溫度計進行實驗，在教師的統(tǒng)一計時下（每2分鐘記一次溫度），學生連續(xù)測量水溫，最后整理數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)熱水降溫的規(guī)律有幾種，既有先快后慢的規(guī)律，也有沒有規(guī)律的情況，更有均勻下降的規(guī)律。教師在面對學生實驗數(shù)據(jù)時顯得手足無措，匆忙中只好亮出自己的結論：熱水降溫規(guī)律只有一種——開始降得快后來降得慢。出現(xiàn)不同規(guī)律的原因是因為實驗中操作的失誤。學生們只好在被動中接受教師給出的結論。B老師在執(zhí)教這節(jié)課時，使用了溫度傳感裝置，并給每小組配置平板電腦配合電腦軟件實時顯示溫度的變化。學生通過精確的溫度傳感裝置，清晰地看到溫度的變化，并得到了準確的數(shù)據(jù)，最終都得出了熱水降溫有先快后慢的趨勢。同樣的實驗，B老師使用數(shù)字化探究設備，讓學生對于溫度細小的變化都能準確地捕捉到，從而解決了學生使用傳統(tǒng)實驗設備所產生的爭議數(shù)據(jù)的問題。

再如蘇教版小學科學六年級《節(jié)約能源與開發(fā)新能源》一課中，有這樣一個對比實驗：對比白熾燈與熒光燈哪個發(fā)光效率高。A老師這個實驗中，一般會選擇相同功率的兩只白熾燈和熒光燈，然后在相同的條件下，讓學生感覺發(fā)光的效果。實驗中學生只能通過感覺去分辨，結果許多學生對哪個發(fā)光的效率更高難以判斷。有的說是白熾燈，有的說是熒光燈。此時傳統(tǒng)的實驗方式已經使學生對實驗結論產生了爭議。而B老師在此處引入了能顯示熱量的數(shù)字化傳感器，然后指導學生將數(shù)字化傳感器分別放在白熾燈與熒光燈兩側，然后隨著電源接通，電腦軟件上顯示著亮度值與發(fā)光輻射距離兩個數(shù)值。隨著時間的推移，學生看著電腦上的數(shù)據(jù)并討論，不一會就得到了結論：熒光燈發(fā)光效率更高，因為亮度值更大，發(fā)光輻射的距離更遠。同樣的實驗，B老師通過引入數(shù)字化的探究儀器，學生很容易的感知以前用傳統(tǒng)儀器無法直觀感受到的現(xiàn)象。將現(xiàn)象由感性的認知上升到理性的數(shù)據(jù)分析，更能激發(fā)學生的科學探究熱情，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W探究態(tài)度。

二、引入數(shù)字化探究儀器使實驗效果更加明顯

蘇教版小學科學六年級《變色花》一課，有一個實驗環(huán)節(jié)：利用紫甘藍汁檢測自己帶的物品的酸堿性。A教師按照課本的要求，制作了紫甘藍汁。學生利用紫甘藍汁進行檢測，實驗中學生們能檢測出部分物品的酸堿性，如白醋會看到明顯的變紅的現(xiàn)象；如小蘇打也能看出讓紫甘藍變綠的現(xiàn)象。但對于一些如可樂、洗發(fā)水、洗潔精等就不那么容易分辨了。這時教師利用PH試紙來進行測試，但效果也不是特別的明顯。學生們對身邊物品的酸堿陛并沒有直觀的感知。B教師在這個環(huán)節(jié)中，引入了數(shù)字化PH測試儀，可以明確測出物質的酸堿性，在課堂中，學生一旦使用紫甘藍汁和PH試紙無法測試時，教師就讓他們使用數(shù)字化PH測試儀進行檢測，學生很快就能發(fā)現(xiàn)相應的酸堿陛。課堂效率得到提高，學生也收獲了成功。

使用數(shù)字化探究設備，可以幫助學生觀察到難以觀察到的實驗現(xiàn)象，從而激發(fā)學生的實驗探究興趣，獲得科學素養(yǎng)的提升。

三、引入數(shù)字化探究儀器拓展探究的多樣性

蘇教版小學科學四年級《小車的運動》一課，有一個實驗環(huán)節(jié)：有哪些因素影響小車的運動速度？課堂中，學生通過討論列舉出幾種因素如：拉力的大小、小車的載重量大小、輪子的多少，都可能會影響到小車的運動。面對這么多的假設，A教師是這樣處理的，利用傳統(tǒng)器材如秒表、線、鐵圈，讓學生根據(jù)自己喜歡研究的問題進行研究，結果每一小組研究的都不一樣，最終結論就花樣很多，看似百花齊放，其實每個小組探究的只是自己研究的一塊，對其他小組研究的不甚了解，也不關注，最后反而失去了實驗的初衷。B教師是這樣處理的：規(guī)定學生一個因素一個因素的利用傳統(tǒng)器材去實驗去研究。由于時間關系，一節(jié)課的時間學生只能研究一個問題。教師只好將其他因素留給學生課外去探究。學生大多帶著遺憾離開了課堂。而C教師則在本課中引入光電門感應設備，不采用傳統(tǒng)的秒表記錄的方式，把計算的時間交由電腦完成，自動繪制時間表。學生很快就能看到實驗結果，然后能得出自己的結論。學生們興致盎然地一個因素一個因素去探究，一節(jié)課下來，學生利用數(shù)字化感應設備完成了多種因素的探究，收到了很好的效果。

適當?shù)囊霐?shù)字化探究設備，可以在一節(jié)課的時間中，讓學生經歷多種科學探究。豐富學生的經歷，提升學生的科學素養(yǎng)。

四、在普通探究設備無法完成實驗時引入數(shù)字化探究儀器

蘇教版小學科學四年級《加熱與冷卻》一課，有這樣的探究環(huán)節(jié)：探究固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。A教師選擇銅球和一個鐵環(huán)的實驗裝置，期待的實驗效果是：把銅球加熱后發(fā)現(xiàn)不能穿過鐵環(huán)，冷卻后銅球就可以穿過鐵環(huán)。實際教學效果卻是：不管學生加熱多久，總是有幾個小組的銅球可以穿過鐵環(huán)。接著冷卻后，也有幾個小組的銅球無法穿過鐵環(huán)。學生們的意見不一，教師只好告訴學生們這些器材質量不好，事實是固體有熱脹冷縮的特性。而B老師則采用一套固體熱脹冷縮感應設備，然后對銅絲進行加熱，設備上很明顯地顯示出銅絲的粗細變化，加熱時銅絲的直徑在不停地變化，數(shù)據(jù)直觀地顯示出來，接著再將銅絲放入冷水中，銅絲的直徑也在不停地變化。學生們在此過程中感受到了固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。

綜上所述，在小學科學實驗過程中，當使用傳統(tǒng)設備無法幫助我們更好地進行實驗觀察的情況下，使用數(shù)字化探究設備可以幫助我們更仔細地觀察到現(xiàn)象，得到正確的結論。