数字技术在小学科学探究实验中应用的研究

1、精选文档数字技术在学校科学探究试验中应用的争辩主持人：上虞市城东学校 夏苗锋学校科学是一门以试验探究为基础的学科，探究试验生动形象，从感性到理性，从具体到抽象，从简洁到简单，符合生疏规律、教学规律，是培育同学科学精神的重要手段。同学通过观看、试验、思考，能培育观看力量、分析力量、归纳力量、动手力量和解决问题的力量；同学通过试验能学到试验技能，养成良好的试验习惯，培育科学态度和科学作风。所以说试验探究在学校科学起到了格外乐观的作用。但由于教材内容的综合性、开放性和机敏性，与教材配套的课程资源，特殊是相应的科学探究试验仪器设备不足，仪器精确程度不高导致试验效果欠佳等冲突日益突出。因此，我们有意识、

2、有目的地争辩开发和利用各种资源，研制便于同学自主探究、合作学习的仪器设备，促进同学的探究显得应用格外迫切和重要。第一部分：生成背景一、传统试验方法分析现在学校科学探究试验主要以传统的试验仪器来完成的，假如我们为了争辩开发和利用新的试验仪器设备，而否定了原来传统的探究方法，这是不科学的，传统的试验方法在探究试验中举足轻重。（一）传统试验方法的优势1. 亲自读数、记录数据，能熬炼同学的观看力量。2. 试验时要自己组装试验器材，能够熬炼动手力量 3. 利用原始数据作图并推断分析图像，能熬炼同学的分析思考力量。（二）传统试验方法的不足但是随着新课程改革的不断深化，有些传统的试验探究方法仅很难满足同学进

3、展的需要，有些还成为阻碍试验教学质量提高的瓶颈：1部分传统试验手段的存在着操作技术上的很多障碍。现有试验仪器普遍精度低、误差大、可重复性差，影响同学对学校科学试验现象规律的深化理解。如在上学校科学的过程中运用到的计时器、弹簧秤、温度计、压强计等试验仪器，同学存在着不会用、用不好、用不准的问题，而导致试验效果大打折扣。2部分传统试验存在着探究花时间，试验效率不高的问题传统的科学探究试验由于过程简单，步骤繁琐，往往使同学在试验中扮演了一个参与机械劳动的 “机器”，同学在试验操作过程中必需把大量的精力和时间花费在操作过程上，没有足够的时间来观看现象、思考问题和提出问题。如，在争辩学校科学六上斜面一课

4、中斜面的省力规律的试验中，同学每个坡度做3次试验，取平均值，如何更快更准地得到试验数据，节省很多贵重的探究时间，把更多精力集中在对探究过程的分析和争辩上，提高学校科学探究试验的效率？这是我们应当考虑现实问题。3部分传统试验在在观看微小试验现象时受到限制学校科学探究的成功阅历表明，把探究试验现象和规律纳入同学可视化范围，让同学“看到现象”是试验成功的关键。在学校科学探究试验中涉及声学、光学、力学、磁学试验所要求的基本数据较难获得，靠虚拟或者仿真替代的也是纸上谈兵。如何将微小现象放大化、试验过程直观化，增加试验可视性，这是也是传统试验应当克服的。4. 部分传统试验得出的数据的误差较大，造成试验分析

5、的错误有时在探究过程中数据存在很大的出入，最终虽然牵强能得出结论，但从部分同学的表情来看，还是不能很好地信服。这样不利于培育同学猎取数据分析数据的力量。也不利于培育同学的科学探究精神。二、解决方法以传感技术、计算机技术和通信技术为基础的信息技术在最近的二十年内快速进展，其广泛应用不仅显著转变了人类的生产、经营甚至生活形态，而且也逐步进入到学校的教学应用，我们看到多媒体教学、计算机仿真、互联网应用、教学软件管理等等，传统教学只要和信息技术结合，就会迸发出空前的生气和活力。 在学校科学试验探究中引入数字试验系统，使一些传统试验无法想象的变得可视、可听、图文并茂，这是试验的革新，为同学的亲

6、自探究、亲身体验供应了一个很好的平台。学校科学探究数字试验系统是由传感器、数据采集器、数据分析处理软件、试验教程构成的一套完整的试验帮助系统。三、引入数字试验系统的现实意义（一）基于课程改革背景下的学校科学试验探究需要我国的基础教育课程改革的启动以2001年颁布基础教育课程改革纲要（试行）为标志，到2005年秋季，已进入全面的推广应用阶段，全国中学校阶段各起始班级的同学基本都进入了新课程。本次学校课改的一个明显特点是首次明确强调培育同学科学素养、探究力量、问题解决力量的目标，并在在学校三-六班级设立科学课和综合实践活动课。其中学校科学课的改革与设立最为彻底，基本保持了与全球发达国家和地区学校科

7、学教育的全都性。 在此背景下，原来学校的自然试验室已经不能满足新的学校科学课程标准下的科学教学的需要，建设学校科学探究试验室，已经成为实施学校科学教学、培育同学科学素养和探究力量的配套措施。 基于数据试验系统的科学探究试验室已在英国、美国、日本、香港、台湾等先进国家和地区推行多年，例如在香港，数据试验系统已经列入学校科学试验室的标准配置名目。（二）数字试验系统是建设学校科学探究试验室重要装备内容2009年11月，浙江省教育厅在宁波和温州正式启动“学校科学探究性试验室工程”，以全面加强试验室建设，培育同学的创新思维和探究精神，提高同学问题解决力量和实践操作技能。截止2010年4月底，浙江省建成首

8、批80个学校科学探究试验室。浙江省教育技术中心已制订学校科学探究试验室装备方案，学校科学探究试验室系统包含能源之道、生命之秘、力热之奇、声音之妙、电磁之奥、光影之魅、地理之谜、综合探究等8个科学探究主题的教学仪器及配套设施，充分满足学校阶段科学课程和拓展需要，体现源于教材、高于教材的系统特色；仪器设备留意与生活实际相结合，与现代科技相联系；在这8个科学探究主题的教学仪器及配套设施中很多内容涉及到数字试验系统。但是这些试验系统与教材不配套。数字试验系统更能激发同学的探究爱好，体现合作沟通和自主探究理念，适应同学观看试验和动手操作，满足科学教育素养和技术技能培育要求。是现代化教育的一个窗口，是创新

9、教育的一个抓手。（三）数字试验系统是改进试验材料重要手段之一早在2006年，上虞市科学教研组就争辩的课题基于科教版学校科学（3-6班级）教材中活动材料改进的争辩与实践就提到了活动材料预备影响探究试验有效性的问题。在上虞市学校科学老师中进行了一次专题问卷调查。通过回收的120份调查表分析，发觉：92的学校科学老师认为上科学课最大的苦恼是材料预备工作;46.15的老师有经常遇到材料预备困难的状况;62.5的老师在实际的课堂教学中，材料的使用达不到探究活动预期效果。而84.6%的老师想过材料改进的方法，15.4% 的老师有过材料改进的阅历，全部的老师都想参与材料改进和争辩工作。教科版学校科学（3-6

10、班级）教材编写的基点设置在活动上，用活动统整科学学问、过程、方法以及情感、态度、价值观三维目标，用活动的方式呈现学校生科学探究学习。在强调同学亲身经受以探究为核心的学习活动中，就离不开赖以开展活动的试验材料，供应什么样的材料在肯定程度上影响着活动的质量与效率。数字试验系统的引入，对于教学一线的学校科学老师而言，降低了试验材料预备的繁杂性，为师生供应了更加直接、更加有效的试验探究方法，将会大大便利一线科学老师课前的工作量，同样会更精细地满足同学探究的需要，增加试验探究有效性。（四）对学校信息技术与科学探究整合的尝试 数字试验系统要求运用信息技术作为工具，使科学试验的呈现方式、同学的探究

11、方式、老师的教学方式和师生的互动方式实现全新的变革，促进学校科学探究过程中的各个要素和环节实现全面优化。将数字试验系统有效融合于学校科学营造一种新型的探究环境，实现一种既能发挥老师主导作用又能充分体现同学主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的试验探究的方式，从而把同学的主动性、乐观性、制造性较充分地发挥出来，使同学的创新精神和实践力量的培育真正落到实处。数字化试验系统是一种全新的软硬件一体化的试验系统，它具有多类型的传感器、多通道的数据采集器，实现了试验手段数字化、测量呈现实时化、现象规律可视化、操作测量简洁化，在真实试验的基础上实现了信息技术与学校科学探究的整合，在连续传统的同时超越传统。

12、其次部分：进展状况一、召开项目实施论证会2011年12月21日，项目组全体成员在城东学校召开论证会，参与项目论证会议的有城东学校校长、上虞市电教馆技术人员、浙江省胜昔科技公司经理。浙江省胜昔科技经理介绍目前中学配置数字化试验系统的状况，学校数字化试验系统研制迫在眉睫。我们项目实施的目标是基于教材，改进教材中的试验器材，最好研制数字试验工具箱，受老师欢迎，利用胜昔科技现有的传感器可以做哪些试验，结合现有传感器可以研制哪些数字试验器材。胜昔科技公司、电教馆表示全力协作课题实施，并供应必要的挂念。会议对与会成员布置了任务，分组落实，按班级落实到人，哪些试验可以结合试验项目，提出数字争辩项目方案。二、

13、考察数字化试验系统2012年3月9日上午，项目组全体成员考察上虞市东关学校由省电教馆配置的科学探究试验室，项目实施组成员一一实践争辩。下午，课题组全体成员参观胜昔科技工厂，公司领导介绍公司的主打产品“传感器”，并示范传感器应用于学校科学试验所看到的放大的试验效果：用传感器放大声音的波段效果，用计算机直观的显现，公司领导提出装备学校科学探究试验室的设想，并提出了传感器应用于学校科学试验室探究的具体项目。三、整理科学课本中运用数字技术的试验项目组全体成员对学校科学课本全部探究试验进行整理，八册教材中共整理出可以运用数字化技术的试验20个。四、编写数字技术运用于试验的器材制作脚本现在正在着手编写具体

14、的方案（试验器材制作脚本），包括：应用传感器类别、应用情境设计、教材中具体应用的内容、应用功能、建议及意见。下步打算与厂家联系生产数字化试验设备，开出数字化试验研讨课，成果总结，完成产品，进入试验室装备。第三部分：遇到的困惑首先，教改项目争辩前期投入较大，经费的投入制约着项目的进一步争辩。浙江省胜昔科技有限公司虽然情愿为项目实施扎实推动和成果转化供应资金和技术保障，但商人往往有利的话才会投入。假如在试验阶段，投资的乐观性不高。其次，要用数字化手段来进行某一探究试验，选择试验课题时就应当考虑接受数字化手段来进行这个试验的必要性。在试验课题的选择上，数字化试验比较适合用在那些过程比较简单的，要采集的数据量比