尤志津

小學科學是一門以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為宗旨的學科，在數(shù)字化時代，小學科學的數(shù)字化學習將表現(xiàn)出怎樣的特征，呈現(xiàn)出何種魅力是值得我們思考和實踐的重點。

數(shù)字化實驗系統(tǒng)能夠直接將測得的物理量以數(shù)據(jù)表格、坐標圖像等形式呈現(xiàn)，具有可視性、直觀性的特點，配合手持分析儀使用還具有戶外拓展性。下面主要以案例形式探討數(shù)字化實驗在小學科學實驗探究中的應用。

一、數(shù)字化實驗使實驗數(shù)據(jù)更準確

在小學科學教學中，傳統(tǒng)實驗的數(shù)據(jù)采集不可避免地受到很多外在因素的干擾，導致測不準。數(shù)字化探究儀器利用簡單的數(shù)字化技術(shù)與實驗教學相結(jié)合，可以將數(shù)據(jù)集的時間大大縮短，能快速、準確、實時地采集數(shù)據(jù)，讓學生將更多的時間用到分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論中去，提高實驗本身的精確度和可信度，使實驗數(shù)據(jù)更準確。

案例一：探究一杯熱水變涼的規(guī)律

在蘇教版小學科學四年級《冷熱與溫度》一課中，連續(xù)測量一杯熱水10分鐘溫度的變化，繪制圖像，探討溫度變化的規(guī)律。

傳統(tǒng)的實驗：學生在教師的統(tǒng)一計時下（每2分鐘記錄一次溫度），學生使用溫度計連續(xù)測量水溫，由于學生讀取溫度計不及時，最后整理數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)熱水降溫的規(guī)律有幾種：（1）有的呈現(xiàn)先快后慢的規(guī)律；（2）有的呈現(xiàn)均勻下降的規(guī)律；（3）甚至有的出現(xiàn)了時快時慢的無規(guī)律現(xiàn)象。教師這時只能告訴學生.熱水降溫規(guī)律只有一種：先快后慢。

在數(shù)字化實驗課堂上，使用了溫度傳感裝置，給每個小組在實驗探究室中配備電腦（或平板電腦），安裝數(shù)字化實驗所需的專用軟件，可以實時顯示溫度的變化（也可以記錄下2分鐘時的瞬時溫度）。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)來繪制圖像，最終都能得出熱水降溫呈現(xiàn)先快后慢的規(guī)律。

二、數(shù)字化實驗使實驗效果更明顯

數(shù)字化儀器在小學科學實驗中的應用，輕松地采集到了豐富的實驗數(shù)據(jù)，克服了傳統(tǒng)實驗儀器的局限，實現(xiàn)了學生的認識由感性向理性的飛躍。數(shù)字化設備在小學科學實驗探究中的應用，可以讓學生觀察到傳統(tǒng)實驗教學儀器無法觀察到的真實實驗現(xiàn)象、實驗過程、探究對象，有利于學生建立對實驗的感性認識，從而激發(fā)學生的實驗探究興趣，利于學生科學素養(yǎng)的提升。

案例二：利用紫甘藍水檢測物品的酸堿性

在蘇教版小學科學六年級《變色花》一課中，利用紫甘藍水檢測物品的酸堿性。學生利用紫甘藍水進行檢測，實驗中學生們能檢測出部分物品的酸堿性，白醋會看到明顯的變紅的現(xiàn)象，而小蘇打能看出讓紫甘藍變綠的現(xiàn)象。但對于一些如洗衣液、沐浴露、洗滌精等生活中的常用物品不易分辨。利用廣泛PH試紙來進行測試，但效果也不是特別的明顯。學生們對很多身邊物品的酸堿性并沒有直觀的感知。利用PH傳感器進行數(shù)字化實驗，可以直接測出物質(zhì)的pH酸堿度，從而判定物質(zhì)的酸堿性。在課后，學生有的利用PH傳感器對生活中其他物質(zhì)（如水果蔬菜等）的PH進行測量，判定酸堿性，并比較不同物質(zhì)酸堿性的強弱。

三、數(shù)字化拓展實驗使實驗形式多樣化

科學的學習要以探究為核心，細看小學生所開展的科學實驗，其實基本都屬于以探究為形式的驗證性實驗。真正的探究性實驗非常少， 是原因小學生現(xiàn)有的水平不太可能有探究性實驗，還有小學生所用的實驗器材相對比較落后。全新的實驗儀器來采集數(shù)據(jù)，根據(jù)可見的數(shù)字做實驗分析，這樣才能從重視知識傳授的驗證性實驗向重視培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的探究性實驗轉(zhuǎn)變。

案例三：探究影響擺快慢的因素

在蘇教版小學科學四年級《擺》一課中，在探究影響擺快慢因素的實驗中，學生對計時和松開擺錘不能同步，常常會出現(xiàn)與實驗結(jié)論相悖的結(jié)果。往往對于錯誤的結(jié)果會再進行實驗，雖然最終同樣獲取了結(jié)果，但在課堂上浪費了大量的時間。在利用力學傳感器（限于條件，沒有專用傳感器）完成該實驗時，可以無視擺錘松開的時間，只需要在實驗結(jié)束后對15s的圖像進行分析就可以了，使實驗的難度大大降低，結(jié)果的準確性卻大大增加。

四、數(shù)字化探究儀器可以彌補普通實驗設備的不足

小學科學課上，大多數(shù)教師因使用傳統(tǒng)的實驗器材，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(chǎn)生困惑等問題。數(shù)字化探究實驗在更新測量、分析工具的同時，顯著地提升了實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量，有利于學生構(gòu)建正確的科學知識。

案例四：案例四：探究固體的熱脹冷縮

在蘇教版小學科學四年級《加熱與冷卻》一課中，探究固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。選擇銅球和一個鐵環(huán)的實驗裝置，期待的實驗效果是：銅球加熱前可以穿過鐵環(huán)，加熱后發(fā)現(xiàn)不能穿過鐵環(huán)，冷卻后銅球又可以穿過鐵環(huán)。但實際實驗結(jié)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)，也有幾個小組的銅球不能穿過鐵環(huán)。學生們的意見不一，教師只能告訴學生們這些器材設計規(guī)格不是特別精密，實驗中存在一些誤差。

數(shù)字化實驗采用一套固體熱脹冷縮感應設備，然后對銅絲進行加熱，屏幕上很明顯地呈現(xiàn)出銅絲的粗細變化，數(shù)據(jù)直觀地顯示出來，再將銅絲放入冷水中，銅絲的直徑也不斷地變化。學生們在此過程中直觀感受到了固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。

五、結(jié)語

在設計數(shù)字化實驗時實驗原理、方法要科學，實驗要符合小學科學教學規(guī)律，遵循小學生的認知特點，避免使實驗復雜化，這樣才能提高學生的學習興趣；數(shù)字化實驗實驗設計應該圍繞實驗教學的目標，針對教材中的重難點，不能因為要刻意使用數(shù)字化實驗設備而改變探究實驗活動的主旨；要正確地認識數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗之間的關(guān)系，實驗的設計要能夠使學生更易于接受，使得數(shù)字化實驗更直觀。

總之，在信息化實驗教學的大環(huán)境中，教師要充分利用數(shù)字化優(yōu)勢，巧妙地將數(shù)字化實驗設備參與到小學科學實驗教學中，發(fā)揮其優(yōu)勢作用，體現(xiàn)其獨特價值，小學科學實驗將更“科學”。

【作者單位：句容市華陽實驗小學 江蘇】