数字化技术在小学科学教学中的重要性

孙梅芳

随着小学科学数字化探究实验室走进校园，通过借助信息技术给学生提供多样化的学习活动和开放的学习环境，数字化探究成了学生科学思维和创新的工具，同时也成了学生获取、理解和应用科学知识的重要途径。在小学科学探究活动中，通过信息技术给学生提供丰富的科学学习资源、学习工具及学习内容，从而为学生提供丰富的解决科学问题的机会。数字化技术作为学生学习和研究的工具，为信息技术与小学科学学科的深度融合搭建了平台，在推进小学科学教学提供新的动力，是信息技术与科学学科的深度融合的关键。

一、反映当代最新科技成果

新形势下的小学科学教育必须时刻关注最新的科技成果。传感器技术就是数字化实验的核心技术之一，它是新技术革命和信息社会的技术基础，是现代科技的代表。早在1980年代美国就声称世界已经进入了传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之首，称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。不难发现，随着信息技术的迅猛发展，曾经只能用于一些高端领域的传感器技术现已经悄悄地深入到了我们的日常生活中。例如，智能手机中配置了多种传感器，公共场所安装了温度的传感器，电子台秤应用了压力传感器等。这些数字化传感器技术的应用，给我们的生活提供了很多的便利，也让我们体验和感受到了传感器技术的无穷魅力，这也潜移默化中为学生在科学实验中使用传感器技术做好准备。

二、突出小学科学学科特征

探究活动是小学科学学习的核心，科学探究一般由提出问题、形成假设、制定计划、收集证据、处理信息、表达交流等基本环节组成。为了让学生积极参与到科学探究活动中来，积极体验，小学科学教材安排了不同形式的科学探究活动。科学探究的过程不仅是学生学习科学知识的过程，更是训练学生思维能力、发现规律的过程。通过科学教学帮助学生掌握科学方法，培养学生的逻辑思维能力，这些都是学生进行科学探究的关键。数字化探究室的现代实验技术可以把学生从烦琐的数据获取和记录，公式运用及图线描绘等烦琐的数据处理工作中解放出来，将注意力集中到科学探究上，为学生实现科学实验的活动，开展合作与交流提供了时间和空间，更有利于学生进行创造性思维。此外，小学科学课程的总目标是提高每一位学生基本的科学素养。学生的科学素养一般具有五个基本要素，即科学知识、科学方法、科学技能、科学思想和科学精神，在教学过程中这五个基本要素主要体现在：科学知识与技能、科学过程与方法、科学情感、态度与价值观这三个维度。小学科学课程标准中对三维目标的具体描述中渗透着技术教育的“目标”：如，在知识技能层面，“学会使用适当的方法进行观察和测量”；在科学探究层面，“初步学会借助工具查找信息、收集证据”；在情感、态度、价值观层面，“既能独立学习与思考，又能乐于与他人合作、交流与共享资源和成果”等。

一方面，传统教学往往通过图片或动画来激发学生的兴趣，在此基础上教师进行知识讲解，但是很多教育研究表明小学生的前科学概念如果只是通过教师的讲授是很难真正改变的。而随着数字化探究实验技术的引人，可以针对某个知识点，学生提出自己的猜想，然后运用数字化实验仪器进行验证，数字化实验系统能够便捷、实时地呈现实验数据，为学生观察实验现象提供了重要的支持。此外数字化探究可以让学生能够更广泛地接触和了解前沿的实验技术，可以帮助学生拓展知识面，提高科学素养。另一方面，研究结果表明将数字化传感器技术与科学探究相结合，可以使學生的科学探究活动变得更灵活，从而提高学生的观察能力。同时，学生数据分析能力也随之提高，并且随着时间的推移，基于传感器技术的科学探究活动对提高学生的探究兴趣、思维和探究技能等均产生了积极的影响。

三、符合小学生认知特点

数字化实验技术引入小学科学教学必须考虑小学生的心理认知特点。心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展有四个阶段，小学生的发展水平正从具体运算阶段向形式运算阶段过渡。结合小学生的认知特点与数字化技术的特征作如下分析：

首先，在思维品质上，小学生的思维逐步由经验型向理论型转化，能自主提出假设并进行推理论证。如何促进学生在抽象逻辑思维上的成功转化是现代小学科学教师必须关注的问题。而数字化技术可以直观地、动态地、可视化地呈现实验信息，为学生从具体形象思维到抽象逻辑思维转化提供了有效的方法。与此同时，随着小学生逻辑思维的有效性和深刻性的提高，他们渴望寻找新的认知工具来发现客观事实。而数字化实验技术作为新的认知工具，可以帮助学生在科学探究中控制和改变变量，进而缩短观察的时间。

其次，在注意和感知觉的发展上，小学生无意注意很明显，他们遇到感兴趣的材料，注意力相对比较集中，在材料的记忆上也表现较好。此外，小学生也具有很强的求知欲，对周围的世界充满好奇。而数字化实验技术作为新型的现代教育技术，在激发和保持学生学习兴趣上具有无可比拟的优势。其次，数字化实验技术可以对实验现象进行精确和定量描述。在空间知觉上抽象性更高；在时间知觉上精确性更高；在观察上可以关注到更高的细节。总而言之，学生对事物的描述和认识逐渐由定性实验向定量实验转变。而数字化实验技术的定量化特征为学生更深入的理解科学、定量思考科学问题提供了一个很好的平台。

综上所述，数字化技术能反映当代的最新科技成果，能突出小学科学学科特征，帮助学生拓展知识面，提高科学素养，符合小学生认知特点，能帮助学生更深入地理解科学、定量思考科学问题。