0 引言

小學科學教育強調(diào)學生的親身體驗和實踐操作，教師組織實驗探究等實踐活動，使學生參與科學探究全過程，感受科學知識的產(chǎn)生，提高科學探究能力[1]。小學科學實驗具有啟蒙性、綜合性和實踐性的特點，是學生學習科學知識的開端，能夠激發(fā)學生科學探究的興趣。同時，小學科學實驗課程融合了多學科的知識與方法，涵蓋生命科學、物質(zhì)科學等領域的內(nèi)容，學生需要從多維度、綜合性的視角去認識事物和探究問題。數(shù)字技術為小學科學實驗教學帶來全新的模式，也為學生創(chuàng)造了全新的體驗。教師要主動應用數(shù)字技術手段，在數(shù)字化賦能下創(chuàng)新實驗教學方法，構建新型實驗教學模式。

1數(shù)字化賦能小學科學實驗教學的優(yōu)勢

1.1增強科學實驗的趣味性

數(shù)字化賦能小學科學可以讓實驗更加生動和形象，吸引學生注意力。利用數(shù)字技術手段可以將科學實驗的內(nèi)容以動畫和視頻等直觀方式呈現(xiàn)出來。比如在開展與太陽系有關的科學實驗活動時，教師可以在數(shù)字技術的支持下使用3D動畫向?qū)W生展示太陽系中行星的大小、特征和運行軌跡，絢麗的色彩和動態(tài)的畫面深深吸引學生的注意力，讓他們主動參與實驗，探索宇宙的奧秘。

在融合應用數(shù)字技術的情況下，教師還可以借助實驗軟件營造逼真的實驗情境，為學生創(chuàng)造身臨其境的學習體驗，增強實驗課程的趣味性。比如在模擬火山噴發(fā)的科學實驗中，教師可以利用實驗軟件展示火山噴發(fā)的壯觀場景，使學生真實地感受火山噴發(fā)，認識自然力量的強大。在有趣的實驗場景中，學生對所學知識產(chǎn)生期待感，主動參與后續(xù)的學習活動[2]。

1.2突破實驗教學的重難點

在數(shù)字技術的支持下，小學科學實驗教學效果顯著增強。科學是一門綜合性學科，在實驗探究過程中會涉及一些微觀世界或者宏觀宇宙的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象大多是學生無法直接觀察到的，僅僅通過教師的口頭講解也難以理解?；跀?shù)字技術，教師可以在實驗教學中運用動畫模擬、動畫演示等方式展現(xiàn)微觀或者宏觀現(xiàn)象，幫助學生深化對相關知識點的理解。如在觀察細胞結構科學實驗中，教師可以利用多媒體設備向?qū)W生展示電子顯微鏡拍攝的微觀圖像，配合動畫演示講解植物細胞和動物細胞的結構特點，介紹各種細胞器的形態(tài)與功能。通過這種方式，學生對細胞的生命活動形成直觀認識，對細胞結構留下深刻印象。

還有一些科學實驗涉及抽象的概念和原理，學生理解起來有難度。在數(shù)字技術手段的支持下，教師可以將這些抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為直觀的視覺信息。比如在摩擦力主題的實驗教學中，摩擦力的概念和影響因素是教學重點，也是難點所在。教師可以使用數(shù)字動畫演示兩個物體接觸表面的微觀結構，呈現(xiàn)摩擦力產(chǎn)生的過程。這樣一來，學生既可以理解摩擦力的概念，也可以從摩擦力產(chǎn)生的角度思考摩擦力大小的影響因素。

1.3培養(yǎng)學生的科學技能

1.3.1數(shù)字化工具的使用有利于培養(yǎng)學生的科學思維和實驗探究能力

數(shù)字化工具在小學科學實驗教學中的使用，可以為學生的科學探究創(chuàng)造條件。在開展科學實驗時，教師可以在實驗數(shù)據(jù)收集與分析環(huán)節(jié)使用智能傳感器和智能分析軟件，做到對數(shù)據(jù)的準確獲取與快速處理[3]。比如在物體的摩擦力實驗中，教師可以使用智能傳感器精準測量不同材質(zhì)表面與物體之間的摩擦力大小，然后使用軟件對摩擦力數(shù)據(jù)進行分析，最終以圖表的形式呈現(xiàn)出來。通過這種方式，學生可以基于科學思維對摩擦力的影響因素進行探究。

1.3.2數(shù)字技術的應用可以提高學生的技術素養(yǎng)和適應社會的能力

將數(shù)字技術應用于小學科學實驗課程，可以讓學生更早地接觸數(shù)字化技術，提前適應技術環(huán)境。在課程中，學生可以了解大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術、云計算技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等先進的數(shù)字技術，并在教師的引導下合理使用數(shù)字技術，以辯證的眼光看待數(shù)字化。這不僅可以提升學生的技術素養(yǎng)，還可以幫助他們更好地應對科技變革帶來的挑戰(zhàn)，為他們今后的成長和發(fā)展奠定基礎。

2數(shù)字化賦能小學科學實驗教學的路徑

2.1基于智能教學系統(tǒng)開展個性化學習，豐富教學資源

當前，智能教學系統(tǒng)是數(shù)字技術融入小學科學實驗教學的常見形式。智能教學系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新型技術手段，可以為教學活動的開展提供智能化的支持與服務，典型代表為科大訊飛的星火智能教學系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能完善，能夠滿足學生在科學實驗課程中的學習需要，教師可以利用系統(tǒng)組織學生開展個性化學習并推送多樣化的學習資源[4]

2.1.1使用智能教學系統(tǒng)引導學生進行個性化學習

具體來說，教師可以使用系統(tǒng)廣泛收集并深入分析學生的實驗數(shù)據(jù)，精準了解每一位學生在科學實驗課程中的學習狀況，明確他們對科學知識的掌握程度和對實驗操作的興趣偏好等。在此基礎上，教師通過系統(tǒng)的智能化功能為那些理解困難或者頻繁出錯的學生推送相關講解視頻、動畫演示、拓展性學習資料，幫助他們通過自主學習查漏補缺。同時，教師還可以在智能教學系統(tǒng)的支持下根據(jù)學生的實驗進度和操作水平為他們量身定制個性化的學習計劃。比如在開展植物的生長系列實驗時，可以為學習能力強、進度快的學生設置“設計實驗探究植物生長與環(huán)境因素的復雜關系”的任務，為基礎薄弱、進度較慢的學生設置“觀察植物的發(fā)芽過程并做好記錄”等簡單任務。

2.1.2使用智能教學系統(tǒng)獲取更多的教學資源

過去，教師在開展實驗教學時主要圍繞教材提供的資源展開，拓展性的資源較少。在數(shù)字技術融合應用的支持下，教師可以根據(jù)課程內(nèi)容挖掘和使用多樣的網(wǎng)絡教學素材，基于這些素材開展跨學科實驗教學，為學生提供拓展性實驗素材。具體來說，教師可以使用智能教學系統(tǒng)的教學資源庫獲取文字、圖片、音頻、視頻、動畫等多種形式的實驗素材，滿足不同教學環(huán)節(jié)和不同學生的需要。比如在開展地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)相關實驗教學時，教師可以使用智能教學系統(tǒng)中的動畫演示資源，通過動畫向?qū)W生展示地球在太陽系中的運動軌跡，并講解由此產(chǎn)生的晝夜交替與四季變化現(xiàn)象，不僅可以增強科學實驗的趣味性，還可以幫助學生直觀地理解抽象的科學概念。

2.2基于傳感器技術增強實驗直觀性，培養(yǎng)科學探究能力

在數(shù)字化時代，傳感器技術的使用成為獲取信息的重要手段之一。傳感器技術能夠?qū)⑽锢砹俊⒒瘜W量、生物量等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號或者其他便于傳輸?shù)男盘枺M而使被測對象更好地被感知和被監(jiān)測。將傳感器技術用于小學科學實驗教學，可以增強實驗的生動性和直觀性，為學生科學探究能力、實踐操作能力的培養(yǎng)創(chuàng)造條件。

2.2.1充分運用傳感器技術使科學實驗的過程和結果變得更為直觀

1）可以依托傳感器技術實現(xiàn)對實驗數(shù)據(jù)的實時呈現(xiàn)。教師要根據(jù)小學科學實驗的不同需求，挑選精準度好、穩(wěn)定性強且設備性能良好的傳感器，比如，在對溫度變化進行探究的科學實驗中，要選擇高精度的溫度傳感器；在對物體運動進行探究的科學實驗中，則要選擇靈敏的速度傳感器。在此基礎上還要配備相應的數(shù)據(jù)采集器、計算機等設備，這樣才能保證數(shù)據(jù)的準確傳輸和實時顯示。

2）使用傳感器技術將實驗數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)，比如利用專業(yè)的數(shù)據(jù)創(chuàng)立軟件將傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為折線圖、柱狀圖等。

2. 2.2 合理運用傳感器技術培養(yǎng)學生的科學探究能力

1）在提出問題與假設環(huán)節(jié)，要引導學生根據(jù)傳感器所呈現(xiàn)的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行思考。比如在光照對植物生長的影響這一實驗中，教師要向?qū)W生展示光照傳感器收集的植物生長狀態(tài)的數(shù)據(jù)，要求他們在對數(shù)據(jù)進行分析的基礎上找到最適合植物生長的光照強度。

2）在分析結論環(huán)節(jié)，教師要引導學生使用科學的統(tǒng)計方法對傳感器所獲取到的實驗數(shù)據(jù)進行歸納和總結，在對數(shù)據(jù)進行正確分析的基礎上得出實驗結論[5]。

3數(shù)字化賦能小學科學實驗教學的保障措施

3.1 配齊硬件設施，保障實驗教學順利開展

在硬件設施方面，學校要為教師配備數(shù)字化硬件設備，為數(shù)字技術的融合應用提供支持，如引進實驗軟件為學生的實驗探究創(chuàng)造條件。同時，學校要為師生配備充足的平板電腦和筆記本電腦。由于數(shù)字化設備更新速度較快，學校還要定期更新硬件設備，保證優(yōu)良的設備性能，滿足實際教學需要。比如，每隔五年對數(shù)字化系統(tǒng)進行升級，使其可以支持更為復雜的科學實驗教學。同時，學校還要重視對網(wǎng)絡設施的建設，創(chuàng)造良好的網(wǎng)絡環(huán)境。要保證校園網(wǎng)絡覆蓋所有的科學實驗室，并確保網(wǎng)絡寬帶速度滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰Ｒ恍?shù)字化教學軟件需要實時連接云端服務器，為保證教學活動的流暢性，學?？梢圆捎脽o線和有線相結合的網(wǎng)絡布局形式，并配備專業(yè)的網(wǎng)絡維護人員定期對網(wǎng)絡設備進行檢查。

3.2篩選軟件資源，助力實驗教學服務學生

在軟件資源方面，一方面要篩選和采購優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化教學軟件。學校可以組織技術人員和教師對數(shù)字化教學軟件進行試用和篩選，找到符合小學科學課程標準的內(nèi)容準確、畫面質(zhì)感強、功能多樣的軟件。比如在篩選實驗軟件時，要確保軟件功能的完備性，還要保證軟件提供的實驗場景和實驗步驟都符合科學原理。此外，還要關注軟件的適用性和趣味性，使其在激發(fā)學生科學探究興趣的同時具有易于操作的優(yōu)點[6]。經(jīng)過對比評估選定數(shù)字化軟件后，學校還要根據(jù)小學科學教學的實際需要定期更新軟件內(nèi)容和版本。

另一方面要確保課程中使用授權的數(shù)字化軟件，避免出現(xiàn)侵權行為。這些軟件在運行過程中會收集學生的學習數(shù)據(jù)，包括學習進度、測試成績等，因此，要關注軟件的數(shù)據(jù)安全問題。學校可以與軟件供應商簽署數(shù)據(jù)安全協(xié)議，在其中明確數(shù)據(jù)的存儲、使用和保護方式，要求供應商將軟件收集的數(shù)據(jù)儲存到符合安全標準的服務器上，不能用于商業(yè)用途。

3.3提升教師能力，促進實驗教學改進完善

為使數(shù)字技術在小學科學課程教學中發(fā)揮應有的作用，教師要提高自身能力，在教育理念層面進行創(chuàng)新。

3.3.1 構建完善的教師培訓體系

學校應圍繞數(shù)字技術基礎知識和應用面向科學教師開展培訓活動，幫助教師將數(shù)字技術融入小學科學實驗課程教學，如引導教師使用智能輔導系統(tǒng)開展個性化實驗教學，組織學生使用實驗軟件開展實驗探究，等等。培訓方式主要包括校內(nèi)培訓、校外講座、在線課程學習等，幫助教師更新知識、提高能力[7]

3.3.2 建立教師激勵機制

學校應鼓勵教師在教學實踐中不斷探索數(shù)字技術的應用方法，為那些主動融合應用數(shù)字技術對小學科學實驗課程進行創(chuàng)新的教師提供資金支持，并在評優(yōu)評先中將數(shù)字化教學應用成果作為考核指標，從而激發(fā)教師的創(chuàng)造性，提高他們運用數(shù)字技術開展實驗教學改革的主動性。

4結束語

實驗是小學科學課程教學的重要手段。數(shù)字技術能夠?qū)⒏黝愋畔⑥D(zhuǎn)化為數(shù)字形式，不僅為小學科學實驗提供豐富多樣的教學資源，還對實驗內(nèi)容和實驗形式的呈現(xiàn)方式進行創(chuàng)新。在數(shù)字化賦能下，教師要在小學科學實驗教學中合理運用智能教學系統(tǒng)、傳感器技術、實驗軟件等不斷優(yōu)化教學效果，提高學生的科學素養(yǎng)。

5 參考文獻

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