科學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生在充分觀察的基礎(chǔ)上，得到原始數(shù)據(jù)，再通過歸納、推理等思維活動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致分析，盡可能挖掘數(shù)據(jù)中包含的有用信息，形成一個(gè)符合科學(xué)的結(jié)論。在小學(xué)科學(xué)課堂上，教師要特別重視數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析

人從出生開始，就用觀察的方法認(rèn)識(shí)周圍五光十色的世界。學(xué)生日常生活中的觀察主要是定性觀察，定性觀察給他們提供了對(duì)事物的豐滿認(rèn)識(shí)。在幼兒園和小學(xué)低年級(jí)階段，教師應(yīng)盡量使每個(gè)探究活動(dòng)都能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的各種感官共同作用，以此增加他們獲取信息的途徑。

從體驗(yàn)、感官認(rèn)知開始到借助測(cè)量工具并用數(shù)字表述觀察結(jié)果，這就是定量觀察。定量觀察，是運(yùn)用科學(xué)方法獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析，能鍛煉學(xué)生的觀察和推理能力。

實(shí)驗(yàn)是有趣的，現(xiàn)象是多姿多彩的，數(shù)據(jù)卻是枯燥的。我們常常見到活躍的實(shí)驗(yàn)課堂上，孩子們對(duì)數(shù)據(jù)熟視無睹，或者興趣淡然。教師應(yīng)該設(shè)計(jì)符合學(xué)生年齡特征的數(shù)據(jù)采集方法，如圖表、圖形，提高學(xué)生對(duì)科學(xué)圖的預(yù)測(cè)能力，以及對(duì)圖呈現(xiàn)信息的理解、解釋能力，從而發(fā)展學(xué)生的高階思維并促進(jìn)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)。而數(shù)據(jù)采集以圖表、圖形的方式呈現(xiàn)，對(duì)抽象思維水平較低、年齡較小的學(xué)生影響顯著。

有沒有一種方式，能便捷地采集數(shù)據(jù)，并以圖表、圖形的方式呈現(xiàn)？

數(shù)字化數(shù)據(jù)采集與分析

數(shù)字化設(shè)備能實(shí)時(shí)、可視化地收集、呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和呈現(xiàn)方式更能使學(xué)生集中注意力，能促進(jìn)他們迅速地建立起實(shí)驗(yàn)與圖的聯(lián)系，并以理性思維方式去讀懂圖，建立思維模型。

例如，在“測(cè)量水溫變化”內(nèi)容教學(xué)中，溫度傳感器可根據(jù)需要設(shè)置為10秒甚至更短的數(shù)據(jù)采集周期，并同步上傳到顯示終端，形成變化曲線。這比起用傳統(tǒng)溫度計(jì)、秒表獲取數(shù)據(jù)再繪制折線圖來分析，更加快捷、準(zhǔn)確。

實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，數(shù)字傳感器起到了決定性的作用。數(shù)字傳感器是數(shù)字采集系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字采集系統(tǒng)一般由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和探究實(shí)驗(yàn)套件等組成。

在科學(xué)教育領(lǐng)域，數(shù)字采集系統(tǒng)是一種用于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取、顯示和分析的軟件和硬件集成系統(tǒng)?；趥鞲衅骷夹g(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由用于檢測(cè)變量的傳感器（探頭）、用于數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集器以及用于數(shù)據(jù)管理和分析的配套軟件等構(gòu)成（配套軟件一般安裝于電腦、平板等）。

在小學(xué)科學(xué)力學(xué)內(nèi)容的探究實(shí)驗(yàn)中，許多實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和分析可以借助數(shù)字采集系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。通過數(shù)字傳感器的使用，實(shí)驗(yàn)探究過程更清晰，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作更精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，不僅能有效提高學(xué)生數(shù)據(jù)采集和處理能力，還能讓他們把更多精力放在對(duì)探究過程的分析和研究上，大大提高科學(xué)探究的實(shí)效。例如用力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)，讀數(shù)更精確，圖像顯示更直觀，可直接得出某一因素影響力的大小變化的規(guī)律，并鍛煉學(xué)生讀取各種不同形式數(shù)據(jù)的能力。

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)探究由于受教材、器材以及師資等局限性的影響，學(xué)生常遇到數(shù)據(jù)采集偏差大、實(shí)驗(yàn)操作煩瑣等問題，數(shù)字傳感器以其精確、智能、易于操作等優(yōu)勢(shì)，能大大提高探究的實(shí)效。

（本文是廣東省教育科學(xué)十二五規(guī)劃課題《基于數(shù)字化探究的小學(xué)科學(xué)素養(yǎng)教育研究》及廣州市小學(xué)科學(xué)雷曉暉名師工作室研究成果。）