【摘要】当今的信息社会已经发展到了可以称之为“信息消融”的时代”。 随着课改的深入，数字化的普及，也为科学实验带来了新的契机。而我们的新生代00后，从小接触平板电脑，手机等等数字设备，他们所接收到的信息是多样的，生动的也是丰富的，这也为课堂实验的开展大大降低了难度和阻力，相比传统的实验，数字化的实验有着个性化、可视化、精确化、多样化的特征，有利于实验的深入研究。

【关键字】科学实验 个性化 可视化 精确化 多样化

【正文】

一、数字化实验是课程改革的必然趋势。

在科学课程标准中提到：“互联网已经深入到日常生活的各个方面，网络资源以其信息的丰富性、生动性和便捷性很好地弥补了现实教学的一些不足。利用和开发能促进小学生科学学习的网络资源，成为当前科学教师的重要技能。”^【1】信息化技术发展到现在，许多产品已经可以如普通实验材料一般进入科学课堂，为科学课堂服务，给老师越来越多的关于数字化技术的培训，为的是能合理利用数字化技术，服务于实验教学，有利于实验的深入研究。这也是课程改革的必然趋势。

二、数字化实验技术的类型

1、 传感器

传感器可以精确测量人的感官无法感知的物质世界，或人感知了，但无法给出精确量化的数据的世界，比如手机里安装的cardiograph心电图（四年级《测量呼吸与心跳》）、智能指南针（五年级《太阳和影子》）、谷歌星空（《看星座》）等等，这些智能化技术运用于科学课，为科学课服务。

2、 模拟实验室

《科学课程标准》中指出，科学课是以探究为核心，学生动手动脑学科学。^【2】仿佛如紧箍咒一般，其实合理利用模拟实验软件，可以让科学课更具有趣味性，比如说“气球和静电”观察电荷的得与失，让学生能更清晰理解“静电”。“模拟电路”（五年级《点亮小灯泡》）

3、 开放科学数据，虚拟现实软件技术

提供一个相当逼真和及时的数据分享与获取，如“中国气象科学数据共享服务网”可以随查气象信息（三下《关心天气》），谷歌地球、虚拟天文台等。

4、 互联网学习社区

可以营造一个课堂内容呈现、学习评价与反馈、交流、分享、协作，从而让学生尽可能形成知识的环境，如“翻转课堂”。

三、数字化在小学科学实验中的应用。

（一）实验主体的“个性化”

传统的小学科学实验教学中，有些实验需要教师的指导，教师会在讲台上操作完成，众所周知科学教师上课的班级多，任务重，学生与学生之间有差异，班级与班级之间也有差异，怎样科学“偷懒”，又能让实验教学效率提高，是值得科学教师深思的问题。

“翻转课堂”的出现为科学教师减轻了负担，它提到的一个重要特点就是学生在家里先学习，那么老师事先会拍好视频给学生，让学生学习，当然也可以让学生变成拍摄的对象，让学生的学习方式化被动为主动，实现“个性化”的发展。

比如：五年级《机械》单元的动滑轮和定滑轮的组装及使用，教师可以在课前拍摄微视频，让学生自己在家先学习动滑轮和定滑轮的组装方法，这是技术层面的指导，无需耗费大量宝贵的课堂时间，学生在家可以反复观看和琢磨，也让学习困难的学生可以提前掌握，缩短差距。在正式教学的过程中，可以大大节约教师的课堂教学时间。

当然学生也能自己拍视频啦，如在《认识常见的岩石》这节课之前可以布置个问题：你对岩石了解多少？认识哪些常见的岩石？它们有哪些特征？这个可以作为学生期末评价的一部分，为了减轻学生负担，学生拍摄一小段视频时间控制在2分钟以内，以小老师的面貌在视频中讲述，课前把拍摄的视频传给授课教师，让教师了解学生的前概念。这样既丰富了课堂的资源，又能帮助教师根据各个班级的不同情况进行个性化的教学。当然教师自己也可以拍摄视频，但是这个视频是放在课后让学生去看，在一堂课结束后，教师可以把拍摄的岩石的种类和鉴定岩石成分方法再给学生回家看，把课前出示的视频变到课后，效果与意义大大不同。

（二）实验过程的“可视化”

对于处于科学启蒙阶段的小学生来说，更喜欢用清晰直观的实验现象来解释科学概念，但在实验过程中，一些现象的细微变化，有时难以用人的肉眼和传统的仪器进行观察与捕捉，这成为实验教学的一个难点。数字化实验系统的应用，能够对不易观察和测量的现象进行研究，并用数据的方式呈现，学生可以清晰地观察到真实的实验现象，实现实验过程的可视化。

比如：《生活中的静电》这一课的过程中，学生可利用模拟实验室，通过平板课的教学，气球与毛衣的摩擦软件，看见电荷吸引的过程，学生在一次次的重复操作过程中，发现了其中的秘密，而这些发现，在传统的科学教学中是无法让学生可视的。当学生一个个小手高高举起，“我知道我知道，正电荷和负电荷是一对手拉手的好朋友，而两个负电荷和两个正电荷他们不是好朋友，所以他们会相互排斥，”脆生生的有趣的解释让我忍俊不禁。我想这就是数字化带给学生的新的视野，否则不可视的实验很难会吸引孩子的注意力。

（三）实验数据的“精确化”

在科学实验的过程中，学生往往需要测量各种实验的变量，用于后续的归纳与总结。但是由于传统的实验器材的制约，在一些实验的测量数据误差过大，会导致实验的结果与规律不符合，或者有争议，使得学生带着疑问回去，让学生回家继续研究又不符合实际。而数字化实验可以运用高分贝分辨率传感器来采集实验的数据，精度上胜于传统的实验器材，有效减少误差，让科学数据更精确。

以“亮暗与照度”这一课为例，教师以生活中挑选书写台灯为抓手，从如何选择合适的台灯入手提出问题，引申到通过测量来比较台灯的亮度引出课题，学生掌握使用平板测量照度的方法，发现同一盏台灯下不同的位置照度不同，学生在实验中获得数据，通过对数据的分析，发现影响照度的因素。如果在整个实验中，教师让学生肉眼去辨别，显然是不科学的。这就需要传感器的参与，向学生直观呈现仪器上数值的变化，使得学生能通过数据的对比与分析，从而得出结论。让科学探究的过程变得更加的严谨与可信。

（四）实验方法的“多样化”

数字化的实验系统，给实验提供一个相当逼真和及时的数据分享与获取的途径，运用先进的教学手段与方法支持教师多样化的教与学生多样化的学，突破了传统实验的限制，给科学实验教学提供了全新的教学方法与手段。

如在教授六年级宇宙单元“看星座”这一课，书中所提到的北极星、大熊星座和小熊星座满足不了学生的求知欲与探索精神，学生对自己的星座天秤座、狮子座非常的好奇，而现在光污染严重，让学生在课后回家看看星座几乎不可能完成，所以我提倡学生用平板下载相关软件：星座和solar walk lite 软件，让学生在家和自己坐标位置吻合，对着平板观察天空中的星座与了解它所在的位置，对于自己感兴趣的可以单独点击了解。虚拟现实的软件技术可以丰富学生的学习经历，发挥实验的魅力。

不可否认，数字化的的确确有着它明显的优势，在现实的教学中还是值得借鉴与实施的，实验过程中借助于数字化，能让学生感受到新的视野，更好地为科学实验服务。当然数字化也有自己的局限之处，它不能完全替代传统的科学实验，比如“让一个小灯泡亮起来？”必须让学生亲自动手实践操作，学生在反复试错中建立起自己的概念。“摆”学生在多次实验取平均值中，能培养学生严谨的科学态度。这些在虚拟软件中是无法体会的。所以在是否需要使用数字化软件时，教师首先要明确，培养的目标不是指向的知识，而是指向学生的科学素养，需要从中提升学生的思维能力。恰当使用，才能起到锦上添花的效果。

参考文献：

【1】小学科学课程标准  北京师范大学出版社 77

【2】小学科学课程标准  北京师范大学出版社  3