数字化实验在小学科学高段实验教学中的应用研究

数字化实验在小学科学高段实验教学中的应用研究

李建新

乌鲁木齐市第 108中学， 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：数字化实验DIS(Digital Information System)正在发展，通过教师培训让我们对数字化实验有了一定的认识，作为小学科学教师，小学科学教育正在改革，科学课以实验为核心，实验操作占据主导作用，但是部分传统实验存在着探究用时多、实验效率不高、数据的误差较大、操作不方便；数字化实验仪器利用传感器、数据采集器、无线传输模块、数据显示模块，并依托丰富的配套器材搭建起了多套数字化实验装置，有效地解决传统实验不直观、不准确、探究花时间、实验效率低的问题，同时高段学生熟悉系统操作，更快接受新型数据采集工具，充分利用现代化新型技术，使得实验的数据和结果更为准确。

关键词：数字化实验、高效教学、小学科学、应用研究、有效性

一、背景和意义

《小学科学课程标准》强调，激发学生学习兴趣，引导学生主动探究，积累生活经验；利用数字化实验教学可以激发学生的学习兴趣，有效突破小学科学实验教学的重难点，提高学生动手操作能力，强化学环节将教与学有机的结合，提高实验教学的有效性。

二、传统实验方法的优势

（一）传统实验能提高学生的观察能力，例如，学生在做《怎样测量气温》的实验时，学生自己动手拿起温度计，去测量室内外的温度，用肉眼观察温度的变化，从而知道不同地方的温度不同，他们还能提出自己的疑惑和见解：为什么其他同学测的温度不一样？只有亲身经历，学生才会发现、提出疑问。

（二）传统实验能提高学生的动手能力，例如，学生在上《点亮小灯泡》一课时，通过观察实验器材，让学生会绘制出能点亮小灯泡的电路图，根据电路图组装实验器材，点亮小灯泡提高动手操作能力，同时也可以分析灯泡不亮的原因，不仅锻炼观察能力，还能提高逻辑思维分析思考能力。

三、传统实验方法的弊端

（一）部分传统实验重复性大、探究效率低

有一些传统实验因为过程复杂，学生在课堂上话费大量的时间都在组装仪器，没有足够的时间来观察现象、思考问题和提出问题。例如，在做《摆的研究》，学生需要组装器材，利用控制变量确定摆长与摆动快慢的变化规律，摆幅与摆动快慢的变化规律以及摆锤重量与摆动快慢的变化规律，实重复性高，比较耽误时间。

（二）部分传统实验操作不精确、数据的误差较大

在实际教学中，很多传统的实验仪器，例如弹簧秤、托盘天平、温度计等普遍精确度低、误差大、可重复性差，影响学生对小学科学实验现象规律的深入理解，导致学生用不好、用不准、不会使用等问题，从而使实验效果不佳，例如在《测量浮力》，还有在《浮力的大小与什么有关》，学生对实验装置操作不当会改变弹簧测力计的数据大小，误差较大。

四、数字化实验的优势

在实际应用中，在经典实验加入数字化教学后，能够更明显地观察到实验现象和结果，大大提高了实验的可操作性和可视化，更有利于激发学生实验探究的兴趣，进而培养学生的核心科学素养，我们看到它的优势。

（一）提高实验的创造性

目前，小学很多实验室使用的实验器材比较落后，比如温度计、测力计等，在开展实验活动时多数是进行让学生进行验证实验，学生的科学素养的探究实验开展比较少，进入数字化时代，数字化实验仪器对学生来说也不陌生，比如一些常用的电子温度计、电子称等，如今在小学科学课堂上，我们可以用温度传感器、光传感器、pH 传感器等，这些新型的仪器有效地培养了学生的科学素养，提高实验的探究效率。

在测量《溶液的酸碱性》一课中，大多数学生只会用pH试纸进行检测，检测现象不如理想，如果介入pH传感器，让学生感受酸碱性的数值变化，可以直观的探究酸碱性的问题，激发探究实验的兴趣，也可以提高实验数据的准确性。 

（二）提高实验数据的准确性

促进学生更专注于实验的讨论和分析在小学科学教学中，传统实验的数据采集不可避免地受到很多外在因素的干扰，导致测不准。比如我们测量《水的蒸发和水的沸腾》实验中，水沸腾的时间过长，在使用传统温度计测量过程中，既耽误时间，数据的准确性也不高，也不能直观分析，使用传统实验不易理解水沸腾时温度维持在100℃不变，我印象深刻的是《计量时间》单元试教，在《制作一个一分钟计时器》的活动内容，在这个内容制作要求比较高，目标难以完成，如果通过数字化实验教学，能快速突破教学要求。

（三）提高学生逻辑思维能力

大多数中小学生不重视科学课，家长对科学逻辑思维能力要求也不高，如果通过数字化实验就很方便，例如“铜铁铝导热性能比较”这节课在组装器材时很耽误时间，利用传统实验不易得到实验结果，运用数字化测量仪器可以把温度变成直观的数字，学生通过数据对比，进而分析的出铜，铁，铝导热性能的快慢；较好的符合学生的认知观念，并且利用直观的图像能让学生更好地认识到事物的表象和内部结构之间的关系，更加深刻地认识科学的本质。

（四）高效完成探究实验

数字化传感器能通过电脑快速分析，准确得出采集数据，并自动记录和分析处理，比如做《不同颜色的材料与吸热能力的比较》的实验，只需要利用温度传感器、采集器，设置好采样和时长，采集器就会每小时记录数据，充分发挥数字实验实时采集、实时记录的优点，让学生在数据梳理的过程中分析、归纳、得出实验结论。

五、结束语

总之，数字化实验可以让学生观察到传统实验仪器无法观察到真实的实验现象、实验过程、探究对象，做到了及时采集，及时记录，但也不能完全替代传统实验，因为传统实验可以让学生经历读数、记录、组装、绘制图表等，培养了学生的动手、观察、思考分析能力，这些探究都是学生亲身经历体验的。数字化实验和传统探究实验各有长处和短处，二者要做到互补，不能互相取代，应根据教学的具体要求，将数字实验和传统实验相结合进行教学。

参考文献：

[1]张新莲.数字化实验在初中物理实验教学中的应用分析,2019(18)

[2]王培宇.数字化实验在化学中的应用研究. 2018(16)

[3]小学科学数字化实验与传统实验的利与弊[J]. 卢福棠.教育信息技术(教学研究).2015(02)