杜华
陕西省汉中市南郑区城关小学 723100
摘要：在小学科学实验教学中，使用数字化工具可以完成力、热、声、光、电等各类实验，提高测量的精度和速度，完成常规仪器难以完成的实验。基于此，需要对数字化工具在小学科学实验教学中应用进行研究，系统梳理出教科版小学科学教材中适合应用数字化工具进行教学的实验内容，并将这些内容编制成案例，为一线科学教师尤其是兼职教师更好地开展教学提供范本。
关键词：实验教学；案例研究；数字化工具；应用
数字化工具应用于教学，可以促进学生认识能力、信息素养、自主探究能力及综合能力的提升，对小学科学教学具有突破性意义，因为数字化工具的介入与使用，让科学实验获得的数据更精准，解释更有说服力。伴随着中小学课程教材改革，数字化教学理念也开始在我国逐步推广，加快了我国信息数字化教学的步伐。
一、数字化工具简介
数字化工具是一种建立在测量技术上的检测装置，能够感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律转化为需要形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。这里的数字化工具，指为完成小学科学教学目标而使用的系列传感器和应用软件，用它们可以完成力、热、声、光、电等各类实验，提高测量的精度和速度，完成常规仪器难以完成的实验。通过对教科版小学科学教材中适合用数字化工具进行教学的实验内容进行梳理，经过设计、实践，使之形成一组独立案例，借助案例的推广使用，让一线科学教师，特别是兼职教师，对数字化工具有一定的认识，并能将其运用于日常实验教学中，提高课堂教学效率。同时，通过教师参与案例的设计和研究，实现其运用理论提高实践水平的目标。
二、研究背景
1.科学课程发展的要求
实验是科学教学的核心，想要学好科学必须从实验开始，而实验材料又是实验教学的基础，选择有结构的实验材料，可以让学生获取直接经验和引发思考，揭示科学概念的内涵，促进认知发展。将数字化工具应用在小学科学实验教学中是教学手段变革的趋势。当前，小学科学教材中的科学实验大多以不精确、定性为特征，很少有定量研究，主要原因是小学科学实验仪器配备标准已有近十年未更新，老旧的实验器材依然是主流。数字化工具的引入，不仅仅是实验工具的更新，更重要的是为定性实验转变为定量实验提供可能。而且，数字化工具以精确、智能、易于操作等优势，可大大提高实验教学的实效。
2.学生实验素养提升的要求
受传统教学理念和实践的影响，小学科学实验教学中普遍存在“重知识，轻探究”“重形式，轻实质”“重动手，轻思维”的假探究活动现象。
如果将数字化工具引入科学探究实验中，能够让学生亲历探究活动，拓展研究内容，更好地满足学生的好奇心和求知欲；能够降低实验难度，提高实验效率，让学生有更多的时间和精力反思、交流自己与同伴的探究过程，整理、分析实验现象和数据，完成对新知的自主建构；能够
三、研究思路与策略
1.研究思路
总结提炼、形成案例集、指导实际教学数字化工具在小学科学实验教学中应用的案例研究文献、课标学习、课题研讨案例实践研究、案例编制方法实践归纳、完善案例使用
2.研究策略
（1）开展前期调研。
调查结果显示，在学校层面，各校均能够执行科学课程计划开设的科学课，规范配备科学实验室和实验器材，但很多实验器材为常规、老旧器材，教学中存在实验现象不明显、实验数据不精确等现象；只有7所学校增添购置了数字化工具，能正常使用数字化工具进行实验教学的只有3所学校。在教师层面，大多数教师由于是科学兼职教师，科学素养不高，没有时间思考科学教学，普遍的教学方式是拿着书本讲知识、讲实验，也有一些优秀的年轻教师，能对数字化工具与传统实验器材在精确程度、实验速度、培养学生能力、实验误差等方面做详细的比对分析和汇总。从调查结果可以看出，在小学科学实验教学中应用数字化工具迫在眉睫。
（2）对小学科学教材中适合应用数字化工具教学的内容进行系统梳理。
按照“主题引领，活动整合，突出探究”的思路，对教科版小学科学教材中适合应用数字化工具教学的内容进行系统梳理，形成了40个典型的实验主题，其中物质科学20个，生命科学12个，地球与宇宙科学8个。如在《变色花》一课中使用酸碱指示笔进行教学，解决了紫甘蓝汁无法检测弱碱和弱酸性物质的问题，使学生进一步认识酸碱性的本质。
（3）研讨确定案例的基本格式。
为了形成独特的研究成果，在案例编制过程中，本着实用、有效、简洁的原则，形成三个主体的结构框架：基本设计思想—实验活动设计—数字化工具介绍。基本设计思想，主要阐述教学中使用常规仪器有哪些弊端，应用数字化工具对达成教学目标、建构科学概念有怎样的帮助，重点体现学生哪方面的能力得到培养和提升。实验活动设计，重在选择符合学生认知规律、有利于激发学生探究兴趣、发展学生思维、体现学生亲历探究过程的活动，引入教学环节。这一主体主要由两个教学活动组成：一是使用常规仪器进行教学，强调教师要选择有结构的材料，既要有使用常规仪器检测可以得出结果的材料，又要有使用常规仪器无法得出结果的材料。如《测量力的大小》一课中使用弹簧测力计测量身边常见物体的重力时，教师可以为学生准备这样一些物体：钩码、科学课本、文具盒、修正液、橡皮筋。学生掌握弹簧测力计的正确使用方法后，可以准确测量出钩码、科学课本、文具盒、修正液的重力，但由于弹簧测力计的精确度不够，所测橡皮筋的重力为0牛，难道橡皮筋不受地球引力的影响？学生形成认知冲突，也为下面数字测力计的出现埋下伏笔。二是使用数字化工具进行教学时，教师要引导学生从横向和纵向两个方面对数据进行分析，重点培养学生分析、归纳、推理等能力。每个教学活动结束后，案例编制教师要写清设计意图。数字化工具介绍部分，主要由数字化工具图片、使用方法、带来的优点组成，为一线教师使用数字化工具展开教学提供了借鉴。
为了研判案例的价值和效果，利用同课异构、专题沙龙、教学研讨等形式对所编写的案例进行实践应用，以检验案例的实用效果。如在同课异构活动中，可先分组，让一组教师使用常规仪器进行教学，另一组教师使用数字化工具进行教学，形成实验对比，从而分析出哪种方式更有利于促进学生科学素养的提升。通过各项活动的开展，对执教人员的案例设计进行点评、分析，逐步完善，强化了教学案例的效果。
参考文献
[1]钟名光.浅谈小学生观察能力的培养[J].四川教育.1988（02）.
[2]廖美娇.作文与观察[J].新课程学习（下）.2011（03）.