小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字技術(shù)介入及可視化研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字技術(shù)介入及可視化研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：當(dāng)今社會(huì)，科技發(fā)展是以信息科技發(fā)展為先導(dǎo)的，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展已成為當(dāng)今科技發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，科技的發(fā)展離不開數(shù)字技術(shù)的發(fā)展。而小學(xué)科學(xué)課程中，數(shù)字技術(shù)的介入，為學(xué)生在科學(xué)課堂中的發(fā)展增加了更多的可能。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)字技術(shù)的介入更是直接將學(xué)生的科學(xué)探究變得更為可視、直觀，有利于學(xué)生獲得豐富的直觀感知，讓學(xué)生的思維發(fā)展有理可依、有序可循，讓學(xué)生的思維訓(xùn)練更為有效，科學(xué)能力更為高效發(fā)展。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);數(shù)字技術(shù);可視化

小學(xué)科學(xué)課程學(xué)習(xí)中，科學(xué)探究是主要的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生的科學(xué)探究與數(shù)字信息技術(shù)有眾多聯(lián)系點(diǎn)，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有效利用數(shù)字技術(shù)的直觀性、多元性、靈動(dòng)性等特點(diǎn)，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)設(shè)更為適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在有學(xué)習(xí)困難時(shí)，通過數(shù)字技術(shù)的介入，使實(shí)驗(yàn)更為直觀、可視，讓學(xué)生在這樣優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)中獲得更為豐富的感知，促進(jìn)學(xué)生更全面、更深入的認(rèn)知，獲得更為有效的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，孕育更為科學(xué)的思維發(fā)展基礎(chǔ)，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及探究能力在數(shù)字技術(shù)介入下實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)。

在此，筆者對(duì)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字技術(shù)介入及可視化路徑進(jìn)行了一定的研究，力求通過數(shù)字技術(shù)的介入及可視化，促成可視化的觀察，豐富經(jīng)歷性的感知，提升科學(xué)素養(yǎng)。

路徑一：數(shù)字技術(shù)介入，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視

（一）看清，讓學(xué)生在清晰觀察中思考

小學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)崇尚“眼見為實(shí)”，可在具體教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是微觀變化累積形成的宏觀表象，從微觀到宏觀的過程中，學(xué)生有著巨大的認(rèn)知鴻溝，這就需要我們適時(shí)地運(yùn)用數(shù)字技術(shù)地介入，突破學(xué)生看不清的微觀觀察，讓學(xué)生把看不清的看清，在看不清的微觀觀察中實(shí)現(xiàn)看得清、看的明。

例如我們都知道，在教學(xué)物理變化與化學(xué)變化的初步認(rèn)識(shí)時(shí)，最本質(zhì)的理解是“新物質(zhì)”的產(chǎn)生，而蠟燭燃燒是經(jīng)典的認(rèn)識(shí)“是否有新物質(zhì)產(chǎn)生”的最便捷的實(shí)驗(yàn)之一。但筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)蠟燭火焰上方的鐵片“變黑了”這一現(xiàn)象的感知存在偏差，部分學(xué)生認(rèn)為是蠟燭燃燒產(chǎn)生的“黑煙”，部分學(xué)生認(rèn)為是鐵片被烤焦而發(fā)黑。此時(shí)，常規(guī)的引導(dǎo)方式是引導(dǎo)學(xué)生觀察黑灰的分布的區(qū)域、特點(diǎn)，再用小刀刮一刮，可以看到“黑灰”，我們還可以告知學(xué)生“黑灰”即蠟燭燃燒產(chǎn)生的“碳”。但仍有一部分學(xué)生堅(jiān)持，黑灰是被刮下來的烤焦的“鐵”，此時(shí)，我們將“電子顯微鏡頭”對(duì)準(zhǔn)鐵片“黑煙”聚集區(qū)域，學(xué)生在數(shù)字技術(shù)的介入下，直觀地看到“黑色的小顆粒一點(diǎn)一點(diǎn)聚集、堆積，直至整片發(fā)黑”，讓學(xué)生在肉眼看不清、搞不明、有混淆的“黑煙”和“烤焦的鐵”中，不再會(huì)有“烤焦的鐵”這一感知，完全是“蠟燭燃燒產(chǎn)生黑煙”的直接觀察和科學(xué)認(rèn)知。

（二）看全，讓學(xué)生在宏觀架構(gòu)中探索

人類獲得的90%的信息來源于眼睛，但人眼有局限，很多現(xiàn)象我們都無法看全，但是，利用數(shù)字技術(shù)的介入，就可以將學(xué)生觀察螞蟻的活動(dòng)變得更為深入和全面。

例如，學(xué)生除了觀察螞蟻身體的結(jié)構(gòu)，我們還可以讓學(xué)生觀察電子顯微鏡下的螞蟻，電子顯微鏡的應(yīng)用，讓學(xué)生可以將螞蟻的身體結(jié)構(gòu)特征看的更全，讓螞蟻的肢體活動(dòng)的特點(diǎn)及規(guī)律看得更明白，對(duì)螞蟻的觀察興趣更強(qiáng)烈。

看透，讓學(xué)生在現(xiàn)象本質(zhì)間體悟

在小學(xué)階段，學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)，進(jìn)行的科學(xué)探究中，都特別強(qiáng)調(diào)“親身經(jīng)歷”，但在實(shí)際教學(xué)中，從“親身經(jīng)歷”到“真實(shí)感知”再到“科學(xué)認(rèn)知”，存在著一定的障礙。借助數(shù)字技術(shù)的介入，就可以突破這一障礙。

例如“聲音的傳播”的認(rèn)知中，學(xué)生要通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“聲源振動(dòng)產(chǎn)生聲音”、“固體振動(dòng)引起空氣振動(dòng)傳播聲音”這兩步，前一現(xiàn)象是顯而易見的，后一現(xiàn)象卻很難明顯觀察到，因此，筆者借鑒了一些實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，借助強(qiáng)光筆和反光膜，讓學(xué)生在各種不同的聲源振動(dòng)下，看到空氣振動(dòng)引起的反光膜振動(dòng)，并通過強(qiáng)光筆，將振動(dòng)現(xiàn)象放大，學(xué)生在一只強(qiáng)光筆的介入下，對(duì)“固體振動(dòng)引起空氣振動(dòng)傳播聲音”有了直觀、深刻的感知。

此外，我們學(xué)習(xí)音量的大小時(shí)，借助手機(jī)的揚(yáng)聲器功能，不僅可以保障實(shí)驗(yàn)音量的一致，還能讓學(xué)生對(duì)聲音的大小一目了然。

路徑二：數(shù)字技術(shù)介入，讓實(shí)驗(yàn)過程可視

（一）長(zhǎng)期觀察凝縮——高效

小學(xué)生的科學(xué)觀察，大多是短時(shí)的實(shí)驗(yàn)觀察，但在很多情況下，長(zhǎng)期觀察是必要的，例如學(xué)生在學(xué)習(xí)《太陽(yáng)與影子》一課時(shí)，學(xué)生利用指南針確定方位擺好日影記錄紙后，要做到每小時(shí)記錄一次時(shí)有很大困難的，但在無風(fēng)的陽(yáng)臺(tái)，利用網(wǎng)格紙，放上手機(jī)延時(shí)攝影，學(xué)生的日影觀察記錄就可以輕松獲得。在延時(shí)攝影中，我們可以看到自己的日影觀察裝置在一天中呈現(xiàn)的日影運(yùn)動(dòng)變化，學(xué)習(xí)收獲更多。六年級(jí)觀察霉時(shí)，利用手機(jī)的延時(shí)攝影，也能讓學(xué)生看到霉菌生長(zhǎng)的全過程，對(duì)于部門霉變的食物是否可食用學(xué)生也有明確的直觀感知，有了準(zhǔn)確強(qiáng)烈的判斷。

（二）瞬時(shí)觀察重復(fù)——強(qiáng)化

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察中，生物觀察是難點(diǎn)，生物的很多行為是瞬時(shí)完成的，但利用數(shù)字技術(shù)，卻可以讓這些瞬時(shí)完成的動(dòng)作可重復(fù)觀察。例如觀察蝸牛的爬行，觀察蝸牛的吃食，都可以利用手機(jī)的顯微攝影功能，讓小型動(dòng)物瞬時(shí)完成的動(dòng)作可以重復(fù)觀看。

（三）巨型現(xiàn)象建?！斫?/p>