探究性數(shù)字化實驗在初中理化教學(xué)中的運(yùn)用

彭子槐

摘 要：主要闡述了探究性數(shù)字化實驗設(shè)備的界定及其構(gòu)成，探究性數(shù)字化實驗設(shè)備運(yùn)用的優(yōu)勢與現(xiàn)狀，探究性數(shù)字化實驗在學(xué)校運(yùn)用的方向與模式以及在新課程環(huán)境下如何進(jìn)行數(shù)字化理化探究實驗室建設(shè)與學(xué)生探究能力培養(yǎng)的問題。

關(guān)鍵詞：探究性；數(shù)字化實驗；理化教學(xué)；運(yùn)用

跨入21世紀(jì)的大門，信息化的潮流給整個社會帶來了巨大的沖擊，傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式和個體的學(xué)習(xí)模式也正在受到巨大的沖擊?！吨泄仓醒搿鴦?wù)院關(guān)于深化教育改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中強(qiáng)調(diào)：為實施素質(zhì)教育，要充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)的作用，大力提高教育技術(shù)手段的現(xiàn)代化水平和教育現(xiàn)代化程度，繼續(xù)搞好多樣化的探究性實驗室教學(xué)和計算機(jī)輔助教學(xué)?？梢姵踔欣砘骄啃詳?shù)字化實驗設(shè)備的應(yīng)用在教育改革和發(fā)展中具有極其重要的作用，正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

一、探究性數(shù)字化實驗設(shè)備的界定及其構(gòu)成

探究性數(shù)字化實驗是基于傳感器技術(shù)的數(shù)字化實驗設(shè)備和計算機(jī)等數(shù)字化設(shè)備的使用，并通過圖像、刻度、表格、視頻等多種形式來動態(tài)地顯示化學(xué)變化或物理現(xiàn)象的整個過程，能對變化過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀、形象處理的實驗方法。數(shù)字化實驗設(shè)備從輸入、接收、轉(zhuǎn)化，到處理并輸出，主要包括這么幾類設(shè)備：（1）信息收集裝置。主要為各類傳感器：如，二氧化碳濃度傳感器等氣體濃度傳感器、pH傳感器（其實質(zhì)為H+濃度傳感器）、溫度傳感器、力傳感器等。（2）數(shù)據(jù)接收傳輸裝置。（3）數(shù)據(jù)處理裝置。

二、探究性數(shù)字化實驗設(shè)備運(yùn)用的優(yōu)勢與現(xiàn)狀

課程改革的核心理念就是要強(qiáng)化學(xué)生的自主探究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過自主探究性學(xué)習(xí)，掌握新的知識，獲得新技能，培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。傳統(tǒng)的理科實驗的缺陷，常常使教師在教學(xué)過程中產(chǎn)生困惑。最主要有以下幾個方面的問題：（1）傳統(tǒng)實驗儀器的分辨率不高，影響了探究實驗的結(jié)果。（2）傳統(tǒng)實驗中實驗數(shù)據(jù)的記錄只能采用手工記錄，數(shù)據(jù)采樣率不高，對實驗結(jié)果的精確度影響較大，更重要的是這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方法面對一些快速連續(xù)變化的量時往往無能為力，導(dǎo)致一些實驗無法完成。（3）中學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力不強(qiáng)。長此以往，學(xué)生會覺得實驗難做，實驗意義不大，嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這種情況下，數(shù)字化探究實驗室設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，為中學(xué)理科實驗教學(xué)提供完美的解決方案。

對比傳統(tǒng)實驗室，數(shù)字化探究實驗室在上述幾個方面都擁有巨大的優(yōu)勢。

近年來，我校逐步完善了現(xiàn)代多媒體教學(xué)設(shè)備設(shè)施和相應(yīng)的教學(xué)系統(tǒng)，為實施素質(zhì)教育提供了新的視野和前景。2011年，我區(qū)乘均衡教育的東風(fēng)，區(qū)教育技術(shù)中心在全市率先為全區(qū)近29所

中學(xué)配備了理化探究性數(shù)字化實驗設(shè)備，這為研究提供了有力的技術(shù)支撐。但是在實際的教學(xué)過程應(yīng)用中，我們深切地感受到如何發(fā)揮數(shù)字化實驗的優(yōu)勢，如何促進(jìn)數(shù)字化實驗與學(xué)科課程的整

合，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動方式的變革，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具，最終提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和廣大教師的素質(zhì)等問題亟待解決。探索出適合我校學(xué)生實際的探究性數(shù)字化實驗設(shè)備及系統(tǒng)的操作方法尤為重要。

三、探究性數(shù)字化實驗在我校研究運(yùn)用的方向與模式

1.數(shù)字化探究實驗在理化課堂上培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

理化教師可根據(jù)教學(xué)的實際需要，將課堂引到數(shù)字化探究實驗室，讓學(xué)生在其良好的軟件環(huán)境中學(xué)習(xí)教材中的內(nèi)容，加強(qiáng)對理化知識和原理的理解。筆者認(rèn)為，將數(shù)字化理化探究實驗室應(yīng)用于理化研究性學(xué)習(xí)，可從以下幾個方面解決問題：（1）解決傳統(tǒng)實驗難點(diǎn)。（2）降低學(xué)生的認(rèn)知難點(diǎn)。（3）拓展實踐時空的維度。

2.充分利用好數(shù)字化實驗系統(tǒng)的使用時機(jī)

例如，實驗探究課、科技實踐活動課等，讓學(xué)生認(rèn)識到數(shù)字化實驗設(shè)備使用的重要性，并激發(fā)學(xué)生的興趣，從而在思想上重視數(shù)字化實驗系統(tǒng)，產(chǎn)生使用數(shù)字化實驗設(shè)備的愿望。

3.構(gòu)建新教學(xué)模式

結(jié)合我校實際，我們將構(gòu)建以下初中理化教學(xué)體系的課程教學(xué)模式——情境探究模式。此模式可按以下四步進(jìn)行：（1）創(chuàng)設(shè)情境。即應(yīng)用多媒體課件創(chuàng)設(shè)需要探究的問題情境。（2）問題探究。在問題探究的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)代教育技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生提供豐富的信息資源，為學(xué)生的探究活動提供工具和幫助，為學(xué)生物化探究結(jié)果提供技術(shù)支撐。（3）交流驗證。（4）總結(jié)深化。

探究性數(shù)字化實驗在教學(xué)中的使用還是一個新生事物，還存在一個發(fā)展壯大的過程，它作為傳統(tǒng)實驗的有益補(bǔ)充，會讓越來越多的人接受它，而且，實驗手段的數(shù)字化和高科技化是整個實驗領(lǐng)域的發(fā)展方向，數(shù)字化實驗正符合這一趨勢，必能帶來理化實驗的新變革。

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（作者單位 重慶市巴南區(qū)南湖初級中學(xué)校）