数字技术：优化小学科学实验教学的利器

胡 林

作者单位：江苏省江阴市青阳实验小学

小学科学课程是一门重视实践的基础性课程，它把综合性探究活动作为学生学习的重要方式，强调在教师的组织和支持下，让学生主动参与。教师应在学生参与科学探究的过程中进行点拨，让学生开动脑筋，积极进行科学探究。随着信息技术的发展，现代数字教育技术逐渐进入课堂，直观形象的多媒体图片、视频、网络资源、学习软件等成为学生进行科学探究的重要方式。数字技术与科学实验教学的有机融合，是逐步培养学生观察能力、分析能力和解决问题能力的最佳方式，是当今小学科学实验教学的最佳模式[1]。

一、运用数字技术，激发实验兴趣

兴趣在学习中的重要性不言而喻，兴趣促使学生去追求知识、探索知识的奥秘。苏霍姆林斯基曾说：“如果老师不想方设法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，就急于传授知识，不动感情的脑力劳动就会带来疲倦。没有欢欣鼓舞的心情，没有学习的兴趣，学习就会成为学生的负担。”因此，在教学过程中，教师应根据小学生的特点，运用信息技术创设学习情境，通过声音、录像、动画等直接作用于学生的多种感官，激发学生的学习兴趣，丰富教学内容，活跃课堂气氛，调动学生求知的自觉性和积极性[2]。

例如，在苏教版小学科学五年级下册“橡皮泥在水中的沉浮”一课的教学中，为了更好地吸引学生的注意力，激发他们的实验兴趣，笔者运用了“乌鸦喝水”这个故事的动画视频导入新课，让学生边看边思考问题：“乌鸦为什么能喝到水呢？”为学生理解后续教学中出现的“物体排开的水量”这一概念做铺垫。教师可以找一些类似的动画作为导入。动画具有直观性、形象性和生动性，能刺激学生的感官，激发他们探究的兴趣。同时，它能在短时间内呈现与本课学习主题相关的内容，让学生的注意力聚焦[3]。

二、妙用数字技术，突破实验难点

（一）实验前，明确要点

教师应在信息技术的支持下，明晰实验方法，辨析实验要点，让实验前的指导和准备落到实处。如在苏教版小学科学四年级下册“摩擦力的秘密”一课的教学中，教师组织学生研究“摩擦力的大小与什么有关”。学生用测力计测量拉动一个木块用多少力。学生第一次用测力计测量力的大小，教师应让其明确操作要点，可用手机将操作演示投影到大屏幕上，学生通过观看短片明确操作方法。实验前，教师还可以图片的形式出示操作方法的步骤，让学生进一步明确该怎么操作。

（二）实验中，突破盲区

在科学课堂中，利用数字技术能够清晰地呈现实验过程，能有效突破传统演示实验过程中学生对细微实验现象的观察盲区。例如，在苏教版小学科学四年级下册“物体的形状改变以后”一课中，在探究形变微小的玻璃瓶弹性这一难点时，笔者做了演示实验。为了让学生更清晰地看到玻璃管中水位的变化，笔者借助实物展台和电子白板将实验过程完整地呈现在电子屏幕上，放大聚焦现象。学生对形变微小的玻璃瓶弹性有了深刻的认识，突破了教学难点。在交流环节，借助视频中的图片截取，有针对性地进行分析，使学生打破思维瓶颈，思维顺应发展，更好地理解实验过程[4]。

（三）实验后，展示过程

在小学科学实验教学中，交流环节肯定是在对实验现象的观察、分析的基础上进行的。尤其对于周期长的实验，通过图片、视频的形式将主要实验现象进行收集整理，有机展示，对于实验分析交流特别重要。例如，在苏教版小学科学六年级下册“铁钉生锈了”一课中，学生为了研究铁钉生锈的原因，进行了对比实验。这个实验观察时间长，学生在最后交流时，仅凭记忆和文字，交流汇报明显不实。为了弥补这一不足，教师可以将学生拍摄的实验现象图片整理成PPT 课件，学生作交流汇报时，图文结合，循序渐进，清晰地呈现铁钉生锈的过程、铁钉生锈速度的变化特点，包括表面的铁锈加速内部铁的生锈这样的难点，也在信息技术的支持下变得更容易理解。

三、运用数字传感技术，提高定量实验的精准性

小学科学中包含一些复杂的定量实验。对于小学生来说，定量实验操作起来比较烦琐。如果实验失败，对于学生的学习无疑是不利的。教师可以在定量实验课上运用数字传感技术辅助教学，这样可以让学生顺利做好实验，并且印象深刻。此外，数字传感技术可以把实验数据精确地呈现在学生面前，可以培养学生严谨的科学思维。但是，教师在使用数字传感技术时要注意以下问题。第一，数字传感技术相关的仪器比较昂贵，教师在课堂上要让学生小心操作，避免产生不必要的破坏。第二，数字传感技术相关的仪器在推出时是面向市场的，而教材中的实验是纯理论的，所以数字传感设备在有些情况下并不能完成、佐证所有的实验内容。教师应有选择地使用[5]。

四、巧用数字技术，提高实验效率

在传统教学中，教师的板书、教具的演示、实验数据的计算等，往往占用了一节课中不少的时间，学生没有足够的时间完成实验，实验数据不够准确，导致实验误差较大。实验过程中运用数字技术进行数据采集和汇总分析，可以在较短的时间内完成对实验数据的分析，并通过图表的形式直观呈现在学生面前，以便给学生充足的实验时间，提高实验效率。

在苏教版小学科学四年级上册“冷热与温度”一课的教学中，连续测量一杯水温度变化的规律时，由于首次使用水银温度计测量水温，学生操作时还不够熟练，所以课上来不及完成测量，而且读数时误差较大，最终热水降温的规律只能由教师总结归纳。数字温度计的加入，使操作简单方便，读数零误差，给数据分析提供了充分的时间和准确的数据，热水降温变化规律的得出也就水到渠成。后来，笔者还尝试运用了带有计时功能的温度传感器，它可以根据需求设置不同的时间间隔，异组异质（1 分钟间隔、2 分钟间隔）开展实验，自主获取温度数据，自动生成热水降温曲线图，更直观地展示出热水降温的变化规律。

实验中，运用数字技术手段，可以帮助师生节省时间，降低实验操作难度，弥补了传统实验中更关注定性实验，忽略定量实验的不足，引导学生更多地关注定量分析。同时，让学生学会如何借助先进的仪器设备、数字技术，做好定量分析，帮助学生发现、认识规律，从而提高实验教学效率。

五、利用数字技术，拓宽实验时空

数字技术把声、光、形、色融于一体，动静结合，直观形象，充分调动了学生的多种感官，打破了原有课堂时空的制约，延伸和拓宽了教学时空，解决了教师难以讲明白、课堂无法实现、学生难以听懂的问题，从而有效实现了精讲，帮助学生更快、更容易、更生动地理解教学内容。

在苏教版小学科学五年级上册“昼夜交替”一课的教学中，笔者先利用静态图片展示太阳东升西落、昼夜交替等现象，学生思维受到限制，不易明白现象背后的规律。于是，笔者搜索了大量的动态视频代替静态的画面，有机结合展示，学生思维变得顺畅活跃，跨越了理解障碍，很容易就理解了昼夜交替等现象都是由地球的自转形成的。在随后的教学过程中，笔者发现涉及宇宙的知识大多枯燥、艰涩、难懂，学生没有直观的体验很难理解。流行的VR 眼镜可以给学生带来直观的体验，科学课堂实现了学习时空的拓展，原本很难理解的宇宙知识变得有趣易学，这些都是数字技术带给科学课堂的改变。

六、运用App，提高自主探究的有效性

运用App 进行教学活动，不仅能够突破时间和空间的限制，而且能将教学实验以更加直观形象的形式展现在学生面前。同时，App 上有丰富的学习资源，学生可以运用App 来进行自主学习，从而促使学生更加积极主动地进行小学科学的探究活动。但是，教师也不宜过度运用App，教学的本质是师生、生生的互动过程，而过度使用App 无疑会让师生在“精神上”分离。同时，大部分App 为了抢占市场，都或多或少地带有一定的娱乐性质，会分散学生的注意力，导致事与愿违。

例如，在教科版小学科学四年级上册“声音的传播”一课的教学中，包含“声音在固体中的传播”环节。在实验中，笔者指导学生利用“分贝仪”App，实验的效果非常好。在信息化时代下，教师应该充分利用手机上的相关App，让自己的课堂丰富多彩。

七、适用数字技术，提升实验素养

随着《全民科学素质行动计划纲要》的实施，一个全新的概念——“公民科学素质”，逐渐走进人们的生活。《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学课程以培养学生科学素养为宗旨，而提升科学素养的核心任务之一就是提升实验素养。过去机械化的实验操作、技能训练，束缚了学生科学素养的发展，如今伴随着数字技术的不断发展、教学数字化手段的提高，学生的科学探究意识、实验能力、科学素养得到了熏陶、培养和提升[6]。

（一）运用数字技术，提升学生实验操作技能

俗话说，“少成若天性，习惯成自然”。因此，在学生开始实验时就要让学生学到规范的操作，避免让不规范的操作成了习惯。为了达到这个目的，在日常实验教学中，可以充分发挥数字技术的作用，让学生对实验操作的正确方法、步骤有明确的认知。明辨对错，分清先后，明确要求，学生就能将正确的操作规范牢记在心，掌握正确的操作技能。

在讲授苏教版小学科学五年级下册“橡皮泥在水中的沉浮”一课时，让学生通过实验观察并记录橡皮泥放入水中后水面的变化情况。由于水面变化幅度较小，学生读数又不规范，很容易出现较大误差，影响实验效率。这时，笔者就及时用高拍仪捕捉学生实验时错误读数的画面，将它呈现在屏幕上，通过直观展示仰视和俯视两种不规范的读数方法，让学生知道仰视和俯视时读数会出现误差，使学生认识到自己读数时的错误，从而教给学生正确规范的平视的读数方法。这一过程也让学生意识到实验时操作要规范，否则就会采集到与实际数据误差较大的实验数据，影响实验结果。

（二）运用数字技术，培养学生严谨的实验态度和求真的科学精神

科学精神包括勤奋、坚持、严谨、质疑、求真、冷静、客观、创新、不畏困难、不唯书、不唯上、不唯古、不被现象所迷惑、思考问题不停留表面等，教师可以通过有目的地运用数字技术使学生的科学素养得到培养和熏陶。在日常教学中，很多教师更习惯于接受符合常规的实验数据与结论，但在具体的实际操作中，往往会出现一些与已有实验结论不相符的结论与数据。教师如果能将这些异常数据进行罗列和呈现，组织学生进行分析、思考，让学生探讨实验发生“异常”的原因，则会使学生对实验的操作规范、步骤安排有更为明晰的感知。在这个过程中，学生会很自然地养成严谨的实验态度。

总之，信息时代的到来为科学教学注入了新的动力，数字技术作为辅助教学手段与传统实验教学相结合，互相补充和完善，为小学科学教学带来了新的方式方法，确保了学生形象思维和抽象思维的同步培养，为科学实验教学提供了新型的学习资源环境和方法，提升了学生的科学素养。因此，教师还要不断探索，挖掘潜力，让数字技术在小学科学实验教学中发挥更大的作用。