前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的初中科學(xué)教學(xué)數(shù)字化實驗分析，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：

數(shù)字化實驗是一種新型的課程資源，其以實驗為基礎(chǔ)，有效地將信息技術(shù)和科學(xué)課程結(jié)合起來，徹底改變了科學(xué)課程固有的教學(xué)理念及其模式。本文結(jié)合數(shù)字化實驗系統(tǒng)的特點，就其在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用作簡要分析。

關(guān)鍵詞：

數(shù)字化；實驗；科學(xué)教學(xué)；應(yīng)用分析

一、前言

數(shù)字化實驗系統(tǒng)，簡稱“DIS.Lab（DigitalInformationSystem）”，是一種實驗研究平臺，其以傳感技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，在實驗過程中，借助傳感器而收集實驗數(shù)據(jù)，借助采集裝置將相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式的信息傳送到計算機，由計算機操作軟件對信息技術(shù)處理，從而獲得實驗結(jié)果。這種操作系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)更精確，實驗結(jié)果更準。

二、數(shù)字化探究實驗的特點

1.實驗過程的“直觀化”

實驗過程中的細微變化和瞬間變化在傳統(tǒng)實驗中靠學(xué)生的肉眼觀察可能根本觀察不到或來不及，比如：在做“酸堿中和實驗”傳統(tǒng)實驗時，試管加滴管的實驗操作，比較枯燥，實驗過程也無法呈現(xiàn)。而利用數(shù)字化實驗，實驗中PH值的變化一目了然，借助曲線圖，其變化直觀形象[1]，還可避免人為因素（如加液、振蕩、讀數(shù)等）造成的誤差。又比如：在“電磁感應(yīng)”現(xiàn)象實驗時，產(chǎn)生的電流較小，現(xiàn)象較為短暫，如果引入數(shù)字化實驗系統(tǒng)，便可以把這些問題解決。

2.實驗數(shù)據(jù)的“精確化”

受客觀條件限制，傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)的實驗多為定性實驗，數(shù)字化實驗的應(yīng)用則讓實驗由“定性”向“定量”轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變不僅有利于學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察和數(shù)據(jù)收集，更有利于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)。如：在做“氣體壓強與體積的關(guān)系”實驗時，在注射器的一端連接上氣壓傳感器，很容易便能得到氣壓與體積的關(guān)系；若將氣壓傳感器、溫度傳感器結(jié)合氣壓與沸點關(guān)系，就能直接在計算機中顯示氣壓與沸點的關(guān)系。數(shù)字化實驗以傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對實驗數(shù)據(jù)進行收集和整理，取代了人眼讀數(shù)，由“手工化”向“智能化”轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)更真實有效[2]。

3.實驗處理的“智能化”

傳統(tǒng)科學(xué)實驗中對實驗數(shù)據(jù)的分析和處理是對物理量的單純分析，而借助數(shù)字化實驗，可把物理量以圖像形式轉(zhuǎn)化呈現(xiàn)，這樣更能表現(xiàn)各物理量之間的關(guān)系和變化情況[3]。如：“晶體熔化實驗”中對溫度計的示數(shù)就可用傳感器傳輸給計算機，并設(shè)置好相關(guān)條件，計算機直觀顯示為熔化曲線，從而擺脫了學(xué)生計時測溫、手工作圖的繁瑣和作圖不準確而造成的實驗結(jié)論錯誤。

4.實驗系統(tǒng)的“多樣化”

數(shù)字化實驗系統(tǒng)融合了傳統(tǒng)實驗的優(yōu)點，教學(xué)中可以根據(jù)實際需要，合理安排實驗，實現(xiàn)演示實驗和操作實驗的有機結(jié)合，也可讓課堂實驗和課外活動融合起來；既可以將實驗量化，也可以將實驗直觀化；同時，利用其可攜帶性使實驗應(yīng)用于真實的環(huán)境，如河道水質(zhì)測定、酸雨等環(huán)境問題，從而極大地拓展了實驗教學(xué)的內(nèi)容，提升了科學(xué)教學(xué)的廣度和深度，給予了學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間。

三、數(shù)字化實驗系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的影響

1.數(shù)字化實驗符合學(xué)生的認知規(guī)律，有利于提高學(xué)生的科學(xué)學(xué)科興趣

素質(zhì)教育提倡要以生為本，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)科學(xué)實驗方法較為落后、數(shù)據(jù)處理繁瑣、實驗可信度不高，實驗往往變成教師指令下的照搬照套，學(xué)生在實驗中缺乏思考，創(chuàng)造性不強，興趣不高。數(shù)字化實驗改變了這種模式，讓學(xué)生借助現(xiàn)代信息化手段完成實驗操作，在數(shù)字化實驗中可獲得更準確的數(shù)據(jù)，更可信的結(jié)論，這對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)大有裨益。同時，數(shù)字化實驗以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐，操作簡便，可更好地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)實驗興趣。

2.改變了實驗環(huán)境，有利于對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

傳統(tǒng)實驗課堂融入信息技術(shù)，極大地擴展了實驗教學(xué)的形式，師生在課堂教學(xué)中可以突破演示實驗和分組實驗界限，使教學(xué)過程中“邊講解邊實驗邊分析”成為可能，有利于培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良的思維品質(zhì)。同時，數(shù)字化實驗系統(tǒng)的快速測量，精確處理，使原來課堂上無法完成的實驗成為可能，使課堂教學(xué)手段更加豐富，有利于激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力。數(shù)字化實驗網(wǎng)絡(luò)，便于實驗數(shù)據(jù)的合作與交流，有利于整合他人有價值的實驗數(shù)據(jù)及分析材料。這一系列的信息獲取和處理的過程，會大大增強學(xué)生的實驗素養(yǎng)、思維品質(zhì)及團隊精神，為學(xué)生將來從事科學(xué)研究工作的環(huán)境接軌創(chuàng)造了條件。

3.有利于推動科學(xué)課堂教學(xué)模式改革，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變新課程教學(xué)改革要求科學(xué)要轉(zhuǎn)變“授受式”的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動參與到科學(xué)探究活動中，借助數(shù)字化實驗實現(xiàn)“人機協(xié)作”、“師生互動”，在學(xué)生操作中，教師輔以問題引導(dǎo)，讓學(xué)生在操作中討論和交流，幫助學(xué)生更好地通過實驗而獲得結(jié)論。同時，借助數(shù)字化實驗進行生活拓展，讓學(xué)生在生活中展開探究，這對學(xué)生實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)極為有利。

四、數(shù)字化實驗應(yīng)用于初中科學(xué)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

1.傳統(tǒng)和數(shù)字化如何統(tǒng)籌兼顧的問題

數(shù)字化實驗傾向于讓學(xué)生借助科學(xué)技術(shù)手段，并在“做科學(xué)”的過程中探究科學(xué)知識，傳統(tǒng)實驗則強調(diào)要讓學(xué)生動手操作，動眼觀察，利于學(xué)生觀察能力、數(shù)據(jù)收集能力的培養(yǎng)，但由于要照顧教育經(jīng)費的不公平情況，傳統(tǒng)實驗操作在此方面有明顯優(yōu)勢。在各種大型考試中，傳統(tǒng)實驗操作仍占很大比例。學(xué)生實驗基本操作仍需補救措施[4]。在教學(xué)實踐中，因各種因素限制，兩者并不能很好的兼顧，因此，如何讓兩者有機融合就是科學(xué)教學(xué)中值得探究的一個課題。

2.如何增強探究實驗的有效性

如何減少學(xué)生在實驗中關(guān)注技術(shù)和設(shè)備多于實驗本身的問題，值得探究，因為初中學(xué)生對新鮮的事物具有較強的好奇心，而本身的知識結(jié)構(gòu)又不能解決實際問題。因此，教師在實驗前要花大量的時間給學(xué)生介紹實驗儀器的結(jié)構(gòu)和原理，而且初中學(xué)生的計算機操作能力相當(dāng)有限，要將傳感器與計算機進行連接也是一個不小的挑戰(zhàn)。因此，教師對學(xué)生講解實驗的連接以及計算機操作等所做的工作遠遠超過了實驗所獲得的收益，作為教師如何增強探究實驗的有效性，是一個值得深思的問題。

3.要盡量避免為了數(shù)字化而數(shù)字化的實驗極端

在初中科學(xué)實驗中，很多實驗都是單一測量，如用溫度計測量溫度，操作簡單，沒有必要利用傳感器而對其數(shù)據(jù)進行傳輸。同時，在應(yīng)用數(shù)字化實驗系統(tǒng)時，雖然其數(shù)據(jù)較為精準，但也要引導(dǎo)學(xué)生以客觀的態(tài)度對待數(shù)據(jù)，多一些自己的思考。

五、結(jié)束語

信息技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字化實驗提供了強有力的支持，在初中科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實驗系統(tǒng)，可幫助教師更好地實現(xiàn)教學(xué)目標，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)實驗操作中獲得更準確的數(shù)據(jù)和結(jié)論。基礎(chǔ)教育改革少不了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段的輔助，但在實踐中也應(yīng)客觀看待數(shù)字化實驗系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足，對其科學(xué)合理的應(yīng)用，才能讓科學(xué)教學(xué)為學(xué)生的終身發(fā)展而服務(wù)。

作者：陸努杰 單位：慈溪市長河初級中學(xué)

參考文獻：

[1]史能.數(shù)字化實驗室在教學(xué)實驗中的應(yīng)用[J].中國科技信息,2007,(16).

[2]許成果,艾倫.從教學(xué)媒體看教育技術(shù)的發(fā)展[J].中國教育技術(shù)裝備,2007,(07).

[3]魏巍.數(shù)字化實驗室與中學(xué)化學(xué)實驗[J].化學(xué)教育,2006,(11).

[4]田國生.運用數(shù)字化實驗教學(xué)推動新課程改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2006,(04).