探究數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入初中科學(xué)教學(xué)的有效性與可行性問題

李偉波

（浙江省奉化市尚田中學(xué)）

初中科學(xué)主要是一門以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題與創(chuàng)造的能力，實(shí)驗(yàn)類型較為多樣化，同時內(nèi)涵較為豐富且具有較強(qiáng)的實(shí)際操作性。在進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時為學(xué)生提供一個較為廣闊的提問空間，這樣學(xué)生可以進(jìn)行思考與討論，從而獲得實(shí)驗(yàn)原理，很大程度地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由此可見，在進(jìn)行科學(xué)教學(xué)的過程中，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有重要的意義，也可以說數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是提高科學(xué)教學(xué)效率的根本。本文針對數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對科學(xué)教學(xué)的有效性與可行性進(jìn)行分析與探討。

一、何為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)DIS-Lab 是一種將傳感與計(jì)算機(jī)結(jié)合的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺。這種系統(tǒng)主要以對傳感器的使用為主，可以與計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)收集器等相關(guān)儀器進(jìn)行連接使用。連接后可以幫助學(xué)生進(jìn)行物理測量、自動設(shè)備監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器在教學(xué)中的功能

科學(xué)在初中課程中主要是一門以實(shí)驗(yàn)為核心的基礎(chǔ)學(xué)科，這就意味著進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)當(dāng)對實(shí)驗(yàn)的思想、方法、手段與技術(shù)進(jìn)行了解，但這種了解并不僅僅是學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)概念，更是一種培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)踐能力的重要步驟，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生將會發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，從而徹底激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。我國科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，整合科學(xué)信息技術(shù)逐漸進(jìn)入到初中科學(xué)教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，這種技術(shù)較以往傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，更具有一定的實(shí)驗(yàn)水平與實(shí)驗(yàn)效能。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐應(yīng)用中運(yùn)用數(shù)字化的測試方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時高效地統(tǒng)計(jì)與分析，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后形成圖表可以使學(xué)生更加直觀地對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行研究，同時這種數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維與動手能力。

三、如何提高科學(xué)教學(xué)的有效性

通過實(shí)驗(yàn)演示進(jìn)行教學(xué)，可以使學(xué)生對事物具有更直觀的感受，將抽象的科學(xué)知識變?yōu)檩^形象的生活常識，最主要的還是將研究對象用一種較生動的方式展示在學(xué)生面前。與此同時，教師配合講解并適時引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察與思考，最終目的還是使學(xué)生通過觀察與思考得到啟發(fā)。但現(xiàn)今大多數(shù)學(xué)校在進(jìn)行科學(xué)教學(xué)時，教師經(jīng)常是動手較多、引導(dǎo)較少，這就導(dǎo)致學(xué)生在課堂上的動手實(shí)踐與思考較少，無法使學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。所以在進(jìn)行教學(xué)時教師應(yīng)當(dāng)對將要講授的課程進(jìn)行設(shè)計(jì)與編排，這樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，八年級上冊的《物體浮沉條件的應(yīng)用》一課中的密度計(jì)算教學(xué)，教師可以進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)：如何對一杯鹽水的密度進(jìn)行測量，大部分學(xué)生一般都會利用鹽水的質(zhì)量與體積來對鹽水的密度進(jìn)行測量，小部分學(xué)生會將浮力與密度進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)F浮=ρ液gV排這個公式，就知道只要將V排計(jì)算出來就可以算出ρ液。這時教師應(yīng)當(dāng)先通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行多媒體演示，之后再進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠有一個直觀的觀察，首先教師準(zhǔn)備一個小木塊，并將小木塊放入水中，根據(jù)前期學(xué)過的浮力知識，學(xué)生將會很快了解到木塊的浮力與重力相等，這時學(xué)生就會將注意力集中在浸入水中的木塊的體積上，但在實(shí)際中這部分體積較小，進(jìn)行測量較為困難，如果教師在此時進(jìn)行提問怎樣能夠使浸入鹽水中的木塊的體積變得大一些呢？很多學(xué)生會把木塊換一種方向放入水中，但實(shí)際上木塊無論用何種方式進(jìn)行放置總是水平浮在水面上。這種情況的發(fā)生將會激起學(xué)生的興趣，學(xué)生將會設(shè)法使木塊豎立起來，比如，在木塊上放置黏土。實(shí)驗(yàn)成功后，教師應(yīng)當(dāng)再次進(jìn)行提問，用什么方法能夠知道浸入鹽水中的木塊的體積呢？這時學(xué)生會使用標(biāo)注刻度的方法將木塊的體積標(biāo)注出來，教師可以向?qū)W生展現(xiàn)如何對密度進(jìn)行測算，教師僅僅需要向?qū)W生介紹密度計(jì)上刻度的作用是要換算好的密度值，這樣可以使測量更加方便。

在當(dāng)今初中科學(xué)教學(xué)中，注重?cái)?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，能夠有效地加強(qiáng)教師對學(xué)生的指導(dǎo)，在很大程度上能啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行與知識有關(guān)的對話、互動、感受、探索，只有這樣才能夠?qū)?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真諦顯現(xiàn)出來，同時這也是最終的目的所在。

李正來.淺談如何有效開展初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］，2011.