数字化实验在小学科学中的运用.doc

数字化实验在小学科学中的运用小学科学是一门以实验探究为基础的学科，探究实验是培养学生科学精神的重要手段。但由于教材内容的综合性、开放性和灵活性，加上科学探究仪器设备的不足，引起精确程度不高，导致实验效果不明显的弊端。针对这种情况，小学科学引入了数字化实验，以弥补传统实验的不足。一、数字化实验的特点数字化实验由传感器和数据采集器、计算机及相关计算软件组成，简称DIS。在使用数字化实验时，由各类传感器探测科学探究实验数据信息，并实时传输到数据采集器，数据采集器将有关信息转化成数字形式传输到计算机，由电脑运行，实验软件包完成对实验过程和结果的实时显示、监控、记录、图像绘制、数据处理与分析，使学生摆脱了繁琐的计算过程，让学生能够将更多的时间、精力用到实验设计、分析和探究上面，为学生创新思维动手能力及探索发现提供了崭新的科学实验探究环境。二、使用数字化实验的优势与传统实验精度低、误差大、效率低等不足相比，数字化实验具有以下优势：1、能即时采集数据，提供精确的数字。在过去与测量有关的课堂上，有的学生常常因为测量工具的不足，产生错误的数据记录，得出与事实相反的结论。在学习三年级科学哪杯水热、水温的变化时，需要用红液温度计测量水的温度，在活动过程中，虽然不同的学生用相同的实验器材，但得出的结论差别很大。原因就在于温度计插在水中，需要读数的刻度在水面下，视线不清楚，再加上水的折射等诸多因素的影响。针对这个问题，如果用探针式数显温度计代替红液温度计，就会解决上面的问题。因为数显温度计的探针插入液体中时，数显部分在上端，读数时不需把温度计取出就可即时采集数据，大大提高了数据的准确性。2、抽象问题形象化，轻松突破重难点。 在小学科学中，有一些内容十分抽象，又不便于实际观察、操作和理解。在传统教学中，通过教师讲一讲，学生画一画、记一记，就算完成了任务。最后学生知道了什么？了解了哪些知识？最后还是未知数。针对这种情况，教师要发挥数字化技术的优势，让学生充分体验和学习。在教学心脏和血管时，借助数字化技术，让学生在屏幕上去看一看心脏是怎样有规律地收缩和舒张及血液在体内的运行路径，这样虚实互补，让学生看到心脏活动规律及血液运行的情景，教师再在重点处进行点拨，这样及其抽象的问题便轻松解决了。既让学生学习了科学知识，又激发了学生对科学知识进行探索的欲望。在岩石的科学这一单元中，只有借助数字化技术，引导学生从每种岩石出现的化学反应中认识岩石和矿物质，将无法解决跨越时间和空间的限制，经过漫长时间的变化成各种岩石、矿物质，缩短至几分、几秒，展现在学生面前，从而提高了学生学习的能力。3、缩短实验过程，使教学重心回归探究。小学科学课的重心应着力培养学生的思维能力，提升学生的科学智慧。但是在传统的科学实验课上，学生由于实验设备的限制，实验过程复杂，步骤繁琐，往往使学生在实验中扮演了一个参加机械劳动的“机器”，结果常常是刚刚记录完数据，实验时间也已结束，根本没有时间去分析、探究，造成“忙碌有余，思维不足”，根本没有关注到科学教育的核心价值。随着数字技术在科学课中的有效应用，科学教师要充分发挥数字实验室“实时采集、实时处理”的优点，加大学生对数据的分析力度，使实验的重心落在问题的假设及探究活动上。例如，在传统的科学实验斜面中学生需要测量三次测量并取其平均值进行比较，所以实验时间长，学生没有探究的机会。引进数字技术设备后，用“传感器”把研究在不同坡度的斜面上物体运动直接转化成电信号，经过计算机运算，可以在萤光屏上显示不同坡度的斜面物体提升的省力规律，而不用进行每个坡度做3次试验，取平均值，学生可以在实验课上节省很多时间，进而提高了课堂效率。4、打破时、空限制，更显自由性、开放性。在小学科学课中，有很多实验内容受到时间或空间的限制，传统实验难以进行或根本无法进行实验，而有了数字技术的协助，这些问题就迎刃而解了。例如，教学植物生长这一单元中，由于时间上的限制，学生不可能长时间对植物进行观察和记录，即使多次进行观察，学生也会因为时间过长而失去耐心，进而会产生无所谓懂的态度，影响学生科学素养能力的培养。采用数字化技术后，教师可以利用数码摄像技术和视频采集系统，将植物的生长情况如实地拍摄下来，再运用视频编辑软件，将拍摄的视频进行加工处理，指导学生探究植物的生长。又如讲雨的形成、行星等知识，就可以利用网络技术形象生动地再现给学生观看，这样虚实互补，学生对这类知识就不会只知理论却茫茫然了。5、数字化实验中的虚拟体验，加深学生对科学知识的理解。对于小学生而言，对科学知识的理解不会要求过深，传统的科学教学中往往是通过静态的图片或动画以提高学生学习科学的兴趣，尽管这样做看似提高了教学效率，但是由于学生存在很多的科学概念，只通过这样的学习，学生很难真正改变对这些概念的认识和理解。而数字化实验利用数字化虚拟仿真技术可以用造出真实感、交互式体验的模拟实验场景，是传统实验无法实现的。学生在虚拟的环境中不仅模拟实验操作、体验交互过程，通过自主操作，从而理解、掌握科学知识，而且可以在软件智能化的提示下进行科学探究。例如在教学青岛版小学科学五年级下册第四单元春夏星空时，用虚拟3D技术真实再现北斗七星、仙后座、猎户座、天蝎座等星座在茫茫天际中的变化规律，引起学生极大的兴趣，并激发学生探究星空的欲望。6、引导学生认识科学的价值科学来源于生活，又服务于生活，在生活中处处可见数字化的应用。例如，智能化手机、电视，自动感应门、烟雾报警器、洗手自动出水开关、立体电影等等，实际上都是运用了数字化探究中的传感器。因此，在运用数字化技术的过程中，将探究实验扩展到与生活息息相关的领域，将会使学生认识到科学技术的价值，培养学生的科学素养。三、数字化实验对教师、学生的影响1、数字化实验的引入，提高了学生学习科学的兴趣，增强了学生学习科学的主动性，体现了现代教育以学生为本，以学生为主体的教育理念。同时数字化实验更加关注方法、技能的掌握，关注科学事实、概念、原理和规律在日常生活中的应用。2、为学生提供在玩中做事情的情景，有利于提高学生对于科学实验的兴趣，激发学生学习的内在动力，从而乐于探究、热爱科学。3、数字化实验是一种教学辅助工具，如何发挥数字化实验的教学功能，关键在教学设计上下工夫，使它成为促使学生有效学习的手段。4、增加对教师的专项培训，让更多的人关注数字化实验，认识到数字化实验的优势。四、正确理解数字化实验与传统实验的关系传统实验能够锻炼 学生的观察能力、动手操作能力及分析思考能力，但同时也有着精度低、误差大浪费时间等不足，而数字化实验正好弥补了传统实验的不足，但这并不意味数字化实验完全取代传统实验，小学科学实验并非全部适于数字化实验。数字化实验比较适合用在那些过程比较复杂，要采集的数据量比较多，数据处理中计算量比较大的实验，同时数字化实验系统对数据的采集、处理都是在幕后进行的，这在实际工作中可能带来很多便利，而在教学中却是一个不足。因此，在