數(shù)字化技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的重要性

孫梅芳

隨著小學(xué)科學(xué)數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)校園，通過(guò)借助信息技術(shù)給學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)和開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境，數(shù)字化探究成了學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新的工具，同時(shí)也成了學(xué)生獲取、理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的重要途徑。在小學(xué)科學(xué)探究活動(dòng)中，通過(guò)信息技術(shù)給學(xué)生提供豐富的科學(xué)學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具及學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而為學(xué)生提供豐富的解決科學(xué)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。數(shù)字化技術(shù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的工具，為信息技術(shù)與小學(xué)科學(xué)學(xué)科的深度融合搭建了平臺(tái)，在推進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)提供新的動(dòng)力，是信息技術(shù)與科學(xué)學(xué)科的深度融合的關(guān)鍵。

一、反映當(dāng)代最新科技成果

新形勢(shì)下的小學(xué)科學(xué)教育必須時(shí)刻關(guān)注最新的科技成果。傳感器技術(shù)就是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的核心技術(shù)之一，它是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的代表。早在1980年代美國(guó)就聲稱世界已經(jīng)進(jìn)入了傳感器時(shí)代，日本則把傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之首，稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時(shí)代”。不難發(fā)現(xiàn)，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，曾經(jīng)只能用于一些高端領(lǐng)域的傳感器技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)悄悄地深入到了我們的日常生活中。例如，智能手機(jī)中配置了多種傳感器，公共場(chǎng)所安裝了溫度的傳感器，電子臺(tái)秤應(yīng)用了壓力傳感器等。這些數(shù)字化傳感器技術(shù)的應(yīng)用，給我們的生活提供了很多的便利，也讓我們體驗(yàn)和感受到了傳感器技術(shù)的無(wú)窮魅力，這也潛移默化中為學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用傳感器技術(shù)做好準(zhǔn)備。

二、突出小學(xué)科學(xué)學(xué)科特征

探究活動(dòng)是小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的核心，科學(xué)探究一般由提出問(wèn)題、形成假設(shè)、制定計(jì)劃、收集證據(jù)、處理信息、表達(dá)交流等基本環(huán)節(jié)組成。為了讓學(xué)生積極參與到科學(xué)探究活動(dòng)中來(lái)，積極體驗(yàn)，小學(xué)科學(xué)教材安排了不同形式的科學(xué)探究活動(dòng)?？茖W(xué)探究的過(guò)程不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的過(guò)程，更是訓(xùn)練學(xué)生思維能力、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過(guò)程。通過(guò)科學(xué)教學(xué)幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，這些都是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的關(guān)鍵。數(shù)字化探究室的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以把學(xué)生從煩瑣的數(shù)據(jù)獲取和記錄，公式運(yùn)用及圖線描繪等煩瑣的數(shù)據(jù)處理工作中解放出來(lái)，將注意力集中到科學(xué)探究上，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)，開(kāi)展合作與交流提供了時(shí)間和空間，更有利于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性思維。此外，小學(xué)科學(xué)課程的總目標(biāo)是提高每一位學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)一般具有五個(gè)基本要素，即科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)技能、科學(xué)思想和科學(xué)精神，在教學(xué)過(guò)程中這五個(gè)基本要素主要體現(xiàn)在：科學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)過(guò)程與方法、科學(xué)情感、態(tài)度與價(jià)值觀這三個(gè)維度。小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)三維目標(biāo)的具體描述中滲透著技術(shù)教育的“目標(biāo)”：如，在知識(shí)技能層面，“學(xué)會(huì)使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行觀察和測(cè)量”；在科學(xué)探究層面，“初步學(xué)會(huì)借助工具查找信息、收集證據(jù)”；在情感、態(tài)度、價(jià)值觀層面，“既能獨(dú)立學(xué)習(xí)與思考，又能樂(lè)于與他人合作、交流與共享資源和成果”等。

一方面，傳統(tǒng)教學(xué)往往通過(guò)圖片或動(dòng)畫(huà)來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)行知識(shí)講解，但是很多教育研究表明小學(xué)生的前科學(xué)概念如果只是通過(guò)教師的講授是很難真正改變的。而隨著數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)技術(shù)的引人，可以針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生提出自己的猜想，然后運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行驗(yàn)證，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠便捷、實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提供了重要的支持。此外數(shù)字化探究可以讓學(xué)生能夠更廣泛地接觸和了解前沿的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以幫助學(xué)生拓展知識(shí)面，提高科學(xué)素養(yǎng)。另一方面，研究結(jié)果表明將數(shù)字化傳感器技術(shù)與科學(xué)探究相結(jié)合，可以使學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)變得更靈活，從而提高學(xué)生的觀察能力。同時(shí)，學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力也隨之提高，并且隨著時(shí)間的推移，基于傳感器技術(shù)的科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)提高學(xué)生的探究興趣、思維和探究技能等均產(chǎn)生了積極的影響。

三、符合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)引入小學(xué)科學(xué)教學(xué)必須考慮小學(xué)生的心理認(rèn)知特點(diǎn)。心理學(xué)家皮亞杰提出的兒童認(rèn)知發(fā)展有四個(gè)階段，小學(xué)生的發(fā)展水平正從具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過(guò)渡。結(jié)合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)與數(shù)字化技術(shù)的特征作如下分析：

首先，在思維品質(zhì)上，小學(xué)生的思維逐步由經(jīng)驗(yàn)型向理論型轉(zhuǎn)化，能自主提出假設(shè)并進(jìn)行推理論證。如何促進(jìn)學(xué)生在抽象邏輯思維上的成功轉(zhuǎn)化是現(xiàn)代小學(xué)科學(xué)教師必須關(guān)注的問(wèn)題。而數(shù)字化技術(shù)可以直觀地、動(dòng)態(tài)地、可視化地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)信息，為學(xué)生從具體形象思維到抽象邏輯思維轉(zhuǎn)化提供了有效的方法。與此同時(shí)，隨著小學(xué)生邏輯思維的有效性和深刻性的提高，他們渴望尋找新的認(rèn)知工具來(lái)發(fā)現(xiàn)客觀事實(shí)。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為新的認(rèn)知工具，可以幫助學(xué)生在科學(xué)探究中控制和改變變量，進(jìn)而縮短觀察的時(shí)間。

其次，在注意和感知覺(jué)的發(fā)展上，小學(xué)生無(wú)意注意很明顯，他們遇到感興趣的材料，注意力相對(duì)比較集中，在材料的記憶上也表現(xiàn)較好。此外，小學(xué)生也具有很強(qiáng)的求知欲，對(duì)周圍的世界充滿好奇。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為新型的現(xiàn)代教育技術(shù)，在激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。其次，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行精確和定量描述。在空間知覺(jué)上抽象性更高；在時(shí)間知覺(jué)上精確性更高；在觀察上可以關(guān)注到更高的細(xì)節(jié)?？偠灾?，學(xué)生對(duì)事物的描述和認(rèn)識(shí)逐漸由定性實(shí)驗(yàn)向定量實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)的定量化特征為學(xué)生更深入的理解科學(xué)、定量思考科學(xué)問(wèn)題提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)能反映當(dāng)代的最新科技成果，能突出小學(xué)科學(xué)學(xué)科特征，幫助學(xué)生拓展知識(shí)面，提高科學(xué)素養(yǎng)，符合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，能幫助學(xué)生更深入地理解科學(xué)、定量思考科學(xué)問(wèn)題。