“数字科学家”课程《测定反应时间》的教学设计与反思

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1、“数字科学家”课程《测定反应时间》的教学设计与反思——数据探究意识与能力的培养初探段捷毛澄杰吴俊杰北京景山学校joannaduanjie2008@hotmail.com【摘要】在科学研究过程中，数据分析是非常重要和关键的一步。数字科学家课程以学生发展为本，重点在于初步培养学生的科学思维方式、数据探究意识，介绍简单可操作性强的科学分析方法，使学生能本着严谨踏实的态度进行课堂上以及课外的科学研究活动。本文为一堂实际教学课的介绍和分析，其教学设计重在让学生了解科学研究方法的内涵并在教师的指导下进行简单的程序设计及数据处理。课程

2、内容涉及物理、信息技术、化学等学科，是对多学科交叉内容教学的大胆探究。【关键词】数字科学家、反应时间、数据探究意识、数据素养1.引言“数字科学家”是一门基于科学方法的可供推广的选修课程，旨在丰富基础教育阶段理科选修课程的种类，进一步推进信息技术与物理课程整合以及科学探究式教学，提高学生的数据素养水平乃至科学素养水平。信息时代的科学研究除了有传统的实验研究和理论研究，还出现一种新形态——计算。目前理科实验中，已经引入与计算机、多媒体、传感器相关的实验。这些实验的出现对学生和教师的问题处理能力提出了更高的要求。目前学校的信息

3、技术课程，缺乏与之相关的实际应用范例。这种教学模式难以激起学生对信息技术知识的兴趣和学习动力。以综合性的科学问题为载体，使学生在任务驱动下学习信息技术知识，提高科学探究能力，可以很好地促进信息技术课程的学习。随着社会的进步，科技手段的提高，越来越多的行业需要计算机辅助进行数据信息的收集和处理工作。该课程所强调的信息素养或者数据素养可以为学生步入社会做好必要的能力准备。数据素养的提出有其信息社会的基础，也有其理科特殊性的基础，还有其深层次信息技术与理科整合的基础。2.相关的数据素养理论分析所谓的数据素养（DataLiter

4、acy）是满足个体自身需求的获取数据或者信息、产生经验或者通过数据挖掘而产生知识的一种科学素养。它是科学教育目的、信息教育目的、人文教育目的的交集。数据素养的核心是数字环境下的科学思想、方法、习惯和精神。提高学生探索兴趣，帮助学生掌握科学方法，是提高数据素养水平的重要途径。数据素养是科学方法、信息技术和人文精神的整合。从科学的视角看，考察数据素养要特别关注两点：其一，科学属于经验学科。实验或者实践在物理学及其教育中处于特殊地位，应该注意挖掘数据的经验价值。其二，数学使得科学在逻辑道路上走得更远，数学也是一种重要的数据挖掘

5、方法，应该注意挖掘数据的逻辑价值。英国学者贝尔纳曾指出“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌。”在科学研究过程中，数据分析是非常重要和关键的一步。在现在的学科教育中，大部分学生们只会对简单的表格数据进行最基本的分析和处理，而忽略了实验的设计、数据的采集以及更有效的分析探究等对科学素养形成具有重要意义的过程。“数字科学家”以学生发展为本，重点在于初步培养学生的科学思维方式、数据探究意识，介绍简单可操作性强的科学分析方法，使学生能本着严谨踏实的态度进行课堂上以及课外的科学研

6、究活动。关于反应时间的探究是“数字科学家”选修课程的第一单元第一节，重在让学生了解科学研究方法的内涵并在教师的指导下进行简单的程序设计及数据处理。课程内容涉及物理、信息技术、化学等学科，是对多学科交叉内容教学的大胆探究。下面通过这节课的教学设计与实施来探讨数据意识和能力的培养问题。3.反应时间的测定教学设计与实施情况分析3.1．教学目标分析本课程在七年级数学实验班中开展，学生具有较强的数学分析能力，对科学知识的掌握有一定的广度，但缺乏深度探究；曾开展过简单研究性学习，效果良好；对计算机知识掌握程度差异较大，没有系统的进行

7、过数据处理方面的训练。鉴于这些基本条件，反应时间测定这节课的教学目标设定如下：（1）知识与能力：知道反应时间的概念；了解Scratch的基本功能，能够编写简单的Scratch程序并应用其解决实际问题；掌握Excel的求差、求平均值、选出最大值及最小值的方法。（2）过程与方法：通过小游戏得出反应时间的概念；通过课堂介绍及教师实际操作演示，学生能了解Scratch的基本功能，能独立完成简单程序的编写；通过教师演示及课堂实践掌握Excel的部分功能。（3）情感、态度与价值观：激发研究的热情，建立科学的思维方式。3.2.教学过程

8、的设计、实施情况分析鉴于学生的年龄和知识特点，利用课堂学生参与游戏调动课堂气氛，引出概念内涵；使用小型软件编写简单小程序，和学生一起测量按键时间并比较，在“竞争”中掌握真知；在适当重复的计算机工具的使用中，提高学生对计算机工具使用的熟练程度以及选择合适软件的能力，以提高学生的数据素养。重要的几步教学过程如下：3.2.