以STEAM理念玩轉(zhuǎn)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)字化教學(xué)

梅成

【摘 要】良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量的實(shí)踐能力是STEAM理念的重要體現(xiàn)。科學(xué)課要培養(yǎng)孩子的實(shí)證意識(shí)，用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來分析研討，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。本文從“課堂觀察，教學(xué)思考”“ 有效測(cè)量，精準(zhǔn)數(shù)據(jù)”兩方面進(jìn)行闡述，將結(jié)合教學(xué)實(shí)例分析原因，找到測(cè)量數(shù)據(jù)偏差的實(shí)際因素，采取措施，使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，從而改進(jìn)課堂教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】STEAM理念? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)? 準(zhǔn)確測(cè)量

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量在注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上是STEAM教學(xué)理念的重要體現(xiàn)。科學(xué)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量和小學(xué)科學(xué)課程是從一年級(jí)開始的，這正是培養(yǎng)孩子們科學(xué)興趣的好時(shí)候，也是培養(yǎng)孩子們“ 用數(shù)據(jù)說話”的實(shí)證意識(shí)啟蒙階段。

一、課堂觀察，教學(xué)思考

[課堂觀察] 在三年級(jí)《溫度和水的變化》單元的教學(xué)過程中時(shí)常遇到一些問題，使原本的“理和據(jù)”變得不那么可靠。這一單元前半部分主要學(xué)習(xí)正確使用溫度計(jì)，從而將溫度從感性認(rèn)識(shí)階段往理性認(rèn)識(shí)邁進(jìn)，而后半部分主要是在體會(huì)了溫度變化的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)溫度變化（本質(zhì)因素是熱量變化）引起的物質(zhì)——水的形態(tài)變化。

水的形態(tài)變化是由于其內(nèi)部的熱量變化引起的，而熱量的變化是可以通過外在表現(xiàn)——溫度的測(cè)量而顯現(xiàn)的。在整個(gè)單元中，《冰融化了》就是這樣很典型的一課，冰吸收熱量，溫度升高，到 0℃開始融化，融化過程中吸收熱量為融化提供能量，所以溫度不再變化，直到全部融化。為了讓學(xué)生體驗(yàn)這個(gè)變化的過程，需要學(xué)生使用溫度計(jì)測(cè)量冰塊在融化過程中的變化，可是精心準(zhǔn)備的一節(jié)課，結(jié)果不盡如人意，因?yàn)楹⒆觽兊挠涗泦紊系臄?shù)據(jù)與理論值之間的差距。

[教學(xué)思考]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與預(yù)期的理想值之間有一定的差距，這是不可避免的，唯有不斷的思索形成這種差距的因素，使之減小，測(cè)量值向理想值不斷靠近，從而得到一個(gè)更加精確的數(shù)據(jù)。而造成這種差距的因素主要有：

（一）測(cè)量工具欠精準(zhǔn)

溫度計(jì)是常用的測(cè)量工具，靈敏度和辨識(shí)度均不是非常高。隨即挑選十支溫度計(jì)放在同一環(huán)境下讀數(shù)，最高的溫度值和最小的溫度值相差 3℃。

（二）實(shí)驗(yàn)本身顯缺陷

打碎的冰塊比較大，放入杯中后冰塊與冰塊之間的空隙也比較大，插入溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，紅色的玻璃泡與冰塊之間往往沒有完全接觸，造成溫度計(jì)實(shí)際測(cè)量的可能是冰塊與冰塊的縫隙中空氣的溫度。

（三）動(dòng)手操作呈失誤

四人小組分工時(shí)有一名同學(xué)會(huì)負(fù)責(zé)使用溫度計(jì)進(jìn)行溫度的測(cè)量，而他一個(gè)人的測(cè)量結(jié)果代表的是整個(gè)小組，另一方面是記錄時(shí)可能造成的失誤，實(shí)驗(yàn)時(shí)整個(gè)氛圍又比較嘈雜，可能會(huì)存在聽錯(cuò)、記錯(cuò)情況。二、有效測(cè)量，精準(zhǔn)數(shù)據(jù)

[課堂觀察]在教學(xué)《擺的秘密》時(shí)，學(xué)生大多認(rèn)為擺的快慢和擺錘重量及擺角大小有關(guān)，學(xué)生疑惑不解的問：“老師，怎么輕的擺錘和重的擺錘擺的次數(shù)一樣??？”遇到這樣的情況，老師不能輕易放過，一定要“小題大做”，要求學(xué)生進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。

[教學(xué)思考]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確是可以實(shí)現(xiàn)的，反思課堂對(duì)癥下藥，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本人從以上課例為出發(fā)點(diǎn)，將其中為改進(jìn)數(shù)據(jù)做的努力嘗試進(jìn)行了總結(jié)，并應(yīng)用于不同科學(xué)課堂：

（一）上下求索 ， 測(cè)量材料會(huì)進(jìn)步

雖然我們不能完全的消除測(cè)量值和預(yù)期理想值之間的距離，但是可以通過一些方法來縮短，而測(cè)量材料的改進(jìn)無疑是其中非常重要的一個(gè)方法，一個(gè)合適的實(shí)驗(yàn)測(cè)量材料能夠讓學(xué)生得出的數(shù)據(jù)更加趨近于理想值。

如在《機(jī)械擺鐘》一課中，對(duì)于同一個(gè)單擺進(jìn)行四次10秒鐘的連續(xù)測(cè)量這一實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)本來應(yīng)該每個(gè)10秒擺動(dòng)次數(shù)應(yīng)該一樣的數(shù)據(jù)，在實(shí)際測(cè)量時(shí)多個(gè)小組都出現(xiàn)了第二個(gè)或者第三個(gè)10秒多一次的情況。學(xué)生的數(shù)數(shù)沒有問題、實(shí)驗(yàn)操作也是準(zhǔn)確地，百思不得其解究竟問題出在哪里。后來有學(xué)生提到“10秒到了有半次該怎么辦？”才恍然大悟，原來問題在測(cè)量次數(shù)的單擺上，單擺本身擺動(dòng)是沒有對(duì)錯(cuò)的，但是作為研究等時(shí)性的一個(gè)工具，在連續(xù)測(cè)量的情況下，如果前一個(gè)10秒多了半次甚至小半次出來，那么就會(huì)遺留給下一個(gè)10秒，從而使下一個(gè)10秒比上一個(gè)10秒多擺動(dòng)一次。如表1 ：

如表2：根據(jù)單擺運(yùn)動(dòng)周期公式計(jì)算出整次的擺繩長(zhǎng)度，使10秒內(nèi)擺動(dòng)的剛好是整次的，改進(jìn)了單擺這個(gè)測(cè)量工具后，果然就沒再出現(xiàn)上面的情況了?？梢?，對(duì)于測(cè)量材料的“計(jì)算”是可以增進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的。

（二）巧妙設(shè)置，實(shí)驗(yàn)方法能變幻

完全照搬課本上的方法勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，因此改善實(shí)驗(yàn)方法可以提高實(shí)驗(yàn)的有效性，從而使實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)更加的可靠。

如《磁鐵的兩極》一課中，如圖（一個(gè)小組的數(shù)據(jù)）：

學(xué)生對(duì)五個(gè)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果略有偏頗，A 和 E 點(diǎn)最多，有 30幾個(gè)，但B、C 和 D 難以掛上。究其原因，可能是實(shí)驗(yàn)用磁鐵的磁力分布在兩端，而往內(nèi)幾乎沒有。這樣的特點(diǎn)使得磁鐵兩端磁力強(qiáng)這一結(jié)論表現(xiàn)很明顯，而向中間漸弱直至正中間磁力最弱的漸變過程很難體現(xiàn)出來。筆者根據(jù)實(shí)際存在的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了改變。

如圖（與上同一組的數(shù)據(jù)）：

將原本均勻分布的五個(gè)點(diǎn)略微作了調(diào)整，B 和 D 點(diǎn)往外移了一點(diǎn)，并且將五個(gè)點(diǎn)的位置固定了往下垂的回形針，將掛回形針的鉤子直接吸引在了垂下來的回形針上，如此一來 B 和 D 吸引回形針的數(shù)量有了提升，漸弱的變化趨勢(shì)顯現(xiàn)出來了，學(xué)生的體會(huì)也深了。一次方法的小小改進(jìn)，促進(jìn)了數(shù)據(jù)向預(yù)計(jì)理論值的大步邁進(jìn)。

（三）無縫對(duì)接，小組合作很親密

小組合作探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的常見學(xué)習(xí)方式，在實(shí)驗(yàn)開始前不僅需要落實(shí)好每個(gè)小組成員的任務(wù)，還需要明白相互之間傳達(dá)指令的含義。如《下沉的物體會(huì)受到水的浮力嗎》一課，我們可以通過實(shí)驗(yàn)記錄單看到實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量的主要是“在水中的重力”和“排開的水量”這兩項(xiàng)。這兩項(xiàng)在測(cè)量時(shí)需要同時(shí)進(jìn)行的，這個(gè)難度比較大，需要小組成員的密切配合。如果其中一個(gè)人沒有跟上節(jié)奏，那么得出的數(shù)據(jù)很有可能就是相錯(cuò)開的，所以需要小組的高度配合。

總之，科學(xué)課堂上測(cè)量值和預(yù)期的理想值之間的差距是必然存在的，我們可以通過分析事實(shí)，找到隱藏在差距背后的價(jià)值，從而受到新的啟發(fā)，改進(jìn)我們的課堂教學(xué)，不斷提高學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，使學(xué)生收獲寶貴的經(jīng)驗(yàn)價(jià)值。

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