小学科学数字化实验教学策略研究.docx

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小学科学数字化实验教学策略研究摘要：随着数字技术水平的提高，影响及实践应用领域越来越广，小学科学课堂教学中对数字技术的实践逐渐成为了至关重要的教育教学方式。在小学科学教学中，通过科学课程实验能够帮助学生更好的掌握科学相关知识。科学课程实验是小学科学课程中的重要教学组成部门之一。在小学科学课程实验教学中通过对数字化技术的采用创新了教学方式，以便于更好的调动学生学习科学课程的积极性，让科学课堂教学更加的具有吸引力，促进学生的科学素养的提升。关键词：小学科学；数字化实验；教学策略一、研究背景随着数字技术日新月异，在信息时代的教学活动中，各类相关的教学创新活动频繁开展，其中数字化实验教学是以数字媒介和信息技术为基础的实验教学活动，在这种教学活动中相关数字化实验设备及数字技术的采用给教学改革制造了良好的契机，从而可以运用很多崭新的现代数字教学方式去完成实验教学信息的储存和分析。例如，在小学科学课程的教学的过程中，通过数字化的实验教学方式，小学科学课的实验过程将可以获得更加精准的观察和更全面的数据记录，这将是一个革命性的教学改革，破解了人为观察的局限性，通过调研可以确认小学科学课程实验教学活动的各种规律，结合数字技术的特点和优势，就可以总结小学科学课程实验的数字化教学改革的基本规律。这种融合课程特点和数字化技术优势，必然需要一定数量的数字化硬件设备和信息软件及技术，才能进一步以提高科学课堂教学质量和水平。在小学科学课程的改革中根据课程特点融合信息设备及数字技术对进行教学创新具有实践价值，这也是数字化实验教学改革和其他教学改革的重要区别之一。实验活动是小学科学课程教学活动的必备构成之一，但是信息时代小学生的认知特点已经发生重大改变，所以小学科学数字化实验改革将能直接向小学生展示抽象的科学理论知识及科学课程实验的基本原理，这样就能更切合学生的认知特点，让小学生更好地认知和熟悉科学课程相关理论知识和实验技巧，以形象和直观的方式展示实验过程，对小学传统的科学课程实验教学方式进行彻底的改革，通过现象认知本质，让小学生能够更好的在科学课程实验中发挥自己的积极性，小学生要进一步提高科学课程学习的积极性，需要契合数字技术的特点，提升数字化教学改革下的科学课程教学的有效性。这就是数字化改革对科学课程的重要贡献。Error!Referencesourcenotfound.同时，能够帮助科学课程学生培养科学精神和数字化技术的基本素养。 二、小学科学传统实验教学存在的问题及数字化实验教学的现状小学科学传统实验教学存在以下常见问题：实验演示并在观察者误差，部分数据不能定量分析；教学资源存在形式多样，不能在实验教学中统筹使用；因为各类科学课程实验的特殊性，很多只能观察外在现象，不能直达本质；因为实验活动的时间限制，部分科学课程实验教学在有限时间内无法完成完整实验；实验操作因为人类行为精准度的限制，存在一些误差，影响科学课程实验。可见小学科学课程实验教学亟待进行创新和改革，同时部分已经开展科学数字化实验教学的学校的现状具有以下特点：对科学课程的实验教学进行数字化改革能够把内在本质呈现为生动的形象，让实验教学的优点更多明显，教学效率更高，有助于学生深入了解科学课程实验的内在规律Error!Referencesourcenotfound.；科学课程的数字化实验教学硬件设备相对昂贵，前期投入成本较高，维护成本也比较高，对相关小学的经济条件具有一定要求；借助信息设备和数字技术才能改革实验教学的教学方式，这需要提升小学科学教师的科学素养和技术能力，因此亟需进一步加强对相关教师的数字化技术和数字化实验教学设备使用的培训。三、小学科学数字化实验教学的应对策略（一）实验演示定量化小学科学数字化实验的观察需要借助现代化信息设备及相关数字技术，在信息技术的基础上进行科学课程实验活动和科学知识的求索及学习。在数字技术的基础上，小学科学课程的学生即使有时未能参与科学课程实验任务，但在现代化信息设备的帮助下能够对科学课程实验现象进行全面细致的观察，根据感应器等科学设备对科学课程实验项目的各个实验信息和实验活动进行存储和分析，从而可以更加深入的掌握内在的科学规律。作为具有较高科学素养及信息技术手段的小学科学教师，根据信息时代学生的认知特点，帮助学生在科学课程实验中进行前所未有的全面观察，借助信息设备能够及时发现科学实验中存在的问题及特殊规律，并提出有效的数字化方案Error!Referencesourcenotfound.。在教学改革的大潮中，与传统的科学实验教学进行比较，数字化实验能够实时存储和分析实验数据，生动全面地展示科学课程的内在知识规律，满足每个学生的定量分析的需求，帮助学生在定量的数据分析活动中理解科学知识。学生可以精准、直观、高效地收集数据，节省实验时间，减少实验环节的错误。例如，在小学科学教学《摆的快慢》中，在此前一课的学习中，根据教师的讲授，学生对摆已有了初步的认识，了解了基本的科学知识，并在测量摆摆动次数的时候已经发现了有关的规律，不同的摆1分钟内摆的次数是不一样的，这个基本的区别。也就是说，有的摆得快，有的摆得慢，学生通过观察了解到这个事实。在该节课中学生就将对他们发现的问题“钟 摆摆动的快慢与什么因素有关”进行探究，探究是非常重要的学习方式，在探究的过程中需要对现象及其本质进行大胆猜测，这需要质疑的精神和想象的能力，在科学课程的实验教学的过程中，利用相关信息设备，通过运用数字化实验教学的方式，按照数字化实验的基本程序，学生对实验会有更加清晰的理解，因为展示方式多元，所以可以加深对实验知识的了解和熟知。这些新型的实验活动要求小学科学教师要结合科学课程实验的特点，以及学生的认知特点和心理规律，通过对数字化实验的运用，实时存储和分析数据，用精准和定量的方法对实验演示方法进行优化，让学生进行更好的学习科学知识，提高科学素养。（二）教学资源集成化小学课程中实验教学资源的运用规范化操作是实验的基本要求，实验教学资源的状况关于实验的成败，因此为了实现对学生科学课程中借助实验教学资源完成实验操作过程的有效训练，必须解决实验教学资源不足的问题，帮助学生掌握有效的科学课程实验的操作方法，实验实验资源是教学环节的基础条件，实验教师必须能够利用数字技术整合现有各种实验教学资源，并对学生进行有关的信息知识的培训，数字化实验教学有助于集成各类资源Error!Referencesourcenotfound.。数字化教学设备可以集合各种资源并进行直观展示。在实际的数字化实验教学中，实验教学资源的整合依赖硬件设备，小学科学课程教师可以利用数字化实验设备，提高实验教学资源的集成度，例如多媒体教学设备，向学生展示科学课程实验的各种教学资源。例如，在《月相变化》一课中，教师可以利用数字化实验方法优化实验教学活动。让学生能够更好的了解科学课程实验的注意事项，熟知各种实验教学资源的特点，能够更好的激发学生对科学课程实验学习和探究的欲望，提高实验教学资源的利用率，能够积极参与到科学课程实验操作活动中，运用有关教学资源开展实验Error!Referencesourcenotfound.。在科学课程实验中进行积极的观察、思考和分析，体现了实验教学资源集成的优点，提高数字化实验教学的有效性，加大数字化教学改革的力度。（三）实验过程情境化小学科学课程通过数字画构建该课程的实验情境，这种情境是数字化教学改革的重要特点之一，在小学科学课堂中提升实验教学的有效性和仿真性，可以改造科学知识学习的方式，但是需要做好实验课前的数字化知识的导入，在导入中明确实验情境的价值。这种引导让学生能够快速的进入到科学实验的操作过程中来，实境和情境结合提高教学效率。借助数字化设备创制情境，契合学生的认知特点，让学生沉浸于数学课程之中，傲游在科学的“海洋”里，引导科学课程的学生独立思考和深入求索，在科学的天空中自由“飞翔”，加深对科学知识和规律的认知和了解，在情境里探索科学的奥秘。与传统科学课程实验教学进行对比， 情境就是仿真的多维世界，小学科学的数字化实验能够进行直观地观察时间和空间里复杂的变化，因为实验活动已经情境化。例如，《电路出故障了》教师需要灵活运用数字化实验创造课堂教学情境，让学生探究小灯泡不亮的背后原理，运用创建的情境去模拟这些原理，用电路检测器检测电路中的故障并解决故障，在情境中求索真理和真相，从而提高学生解决问题的能力以及想象的能力。（四）实验过程集约化小学科学课程传统的教学方式和方法已经和信息时代脱节，因为主要是教师向学生讲解与科学课程实验相关的理论知识，主要是“满堂灌”的传统方式，然后进行实验过程及步骤要求的说明。而实验过程时间长度的不规律性与课堂时间不匹配，按部就班地引导学生根据科学理论的结论设计实验项目，各个项目实验过程的复杂度不一样，然后对科学课程的各类实验进行实操来进行相关验证，缺乏数字技术的情况下，如果要求连续记录和完成科学课程的相关实验过程、原理及结果就存在困难，这就需要数字化的教学方式引进。在时间长度有限的科学课堂教学中，加之有些科学实验的特殊性，有时无法完成整个实验过程，学生的课内时间无法充分利用。随着小学课程改革的推进，教师可以改革原有的传统教学模式下的时间安排方式，进一步充分利用数字化实验教学，将无法及时完成的实验项目完成，以数字化的方式帮助学生掌握科学课程实验。例如，在学习《食物链和食物网》时，教师可以通过数字化实验室教学模式，让学生更好的研究生物与生物之间的关系，并对动植物间的食物关系进行重点研究，熟练掌握食物链的表达方式，并能区分生产者和消费者。（五）实验操作精准化实验操作精准不足是多重原因导致的，在传统的小学科学课程实验教学中，很多实验活动数据并不精准，科学教师主要是由演示操作来对学生进行科学实验指导，并未将流程精准地环节展示出来，让学生了解科学实验中会发生的相关各类现象，但是有关数据并无实时记录，对科学课程实验原理进行解析和阐述，却缺乏定量的分析，增加对科学课程相关实验知识和注意事项的理解及掌握，不过基本的科学操练不足。这种传统的教学方式和方法虽然沿袭日久，但整个演示操作过程及步骤比较复杂，学生有时无法及时记录相关数据并对实验活动进行动态调整，所以实验操作的精准性不足。在数字化的科学实验中，因为信息设备的大量采用，通过传感器等数字化设备的运用，使得实验人员可以进行实验操作数据的存储和分析，定量的方法得到更多应用，并结合实验操作实际情况，例如实验操作导致的细微变化，对实验操作进行动态及时调整，保证了实验操作的精准性和灵活性，以确保实验数据的准确性及科学性。这样的精准化实验操作，与传统实验教学方式进行对比， 需要引入更多信息设备和数字技术，对实验室设备和技术的需要更高，提出了多方面的提升需求，同时提升了实验数据的准确性和实验操作的精准性，这样才是科学实验的优势，加深了学生对科学实验操作的熟练度，进而能更好完成实验。例如，在《地震的成因及作用》和《火山喷发的成因及作用》中，可以通过数字实验室的方法让学生观看实验视频，然后才能完成数字化教学。在短时间内，借助信息设备帮助了解整个科学实验过程，掌握科学实验原理，通过数字化技术了解地震和火山喷发与地球结构内部运动的关系。这样才能使得原来无法完成的实验操作借助信息设备来完成，在某些科学课程的实验任务中，教师利用数字技术预先录制实验视频，视频要求符合科学实验的要求，或者通过信息技术获取相关科学实验视频，要求尊重有关的知识产权的规定，在教学过程中引导学生观看实验视频，生动的实验操作视频促进了理解的精准度，了解实验过程中的不同实验操作步骤及相关数据的信息存储情况。再实验操作开始之后，对于实验比较重要的部分，借助传感器等信息设备，教师可以通过改变实验进度的方式让学生对实验操作过程进行仔细的观察，根据存储的数据进行分析，然后调整实验操作，这样才能对课程教学内容有更好的认知，完成设定的实验教学目标，这里数字化实验的作用很大。因此，借助数字化实验室活动优化小学科学课堂实验室操作活动，让实验操作精准化，实时的数据变化能调动学生对科学实验进行操作的兴趣，获取更多的知识和信息，构建完整的科学理论体系。总之，作为小学科学教学的重要构成部分之一，信息设备和数字技术的引入，让科学实验教学免受多种不可控因素的影响，其教学质量的提升比较不稳定。小学科学课程数字化实验教学的方式是一种新的尝试，但是以数字技术及信息硬件设备为必备教学条件的改革要进行下去，其目的是提高学生的科学思维和质疑的精神，提高小学科学课程实验教学的质量和水平。