以STEAM理念玩转小学科学实验数字化教学

梅成

【摘 要】良好的科学实验数据准确测量的实践能力是STEAM理念的重要体现。科学课要培养孩子的实证意识，用准确的数据来分析研讨，培养学生的科学核心素养。本文从“课堂观察，教学思考”“ 有效测量，精准数据”两方面进行阐述，将结合教学实例分析原因，找到测量数据偏差的实际因素，采取措施，使数据更准确，从而改进课堂教学。

【关键词】STEAM理念  实验数据  准确测量

小学科学实验数据准确测量在注重学生动手实践能力的基础上是STEAM教学理念的重要体现。科学数据准确测量和小学科学课程是从一年级开始的，这正是培养孩子们科学兴趣的好时候，也是培养孩子们“ 用数据说话”的实证意识启蒙阶段。

一、课堂观察，教学思考

[课堂观察] 在三年级《温度和水的变化》单元的教学过程中时常遇到一些问题，使原本的“理和据”变得不那么可靠。这一单元前半部分主要学习正确使用温度计，从而将温度从感性认识阶段往理性认识迈进，而后半部分主要是在体会了溫度变化的基础上，认识温度变化（本质因素是热量变化）引起的物质——水的形态变化。

水的形态变化是由于其内部的热量变化引起的，而热量的变化是可以通过外在表现——温度的测量而显现的。在整个单元中，《冰融化了》就是这样很典型的一课，冰吸收热量，温度升高，到 0℃开始融化，融化过程中吸收热量为融化提供能量，所以温度不再变化，直到全部融化。为了让学生体验这个变化的过程，需要学生使用温度计测量冰块在融化过程中的变化，可是精心准备的一节课，结果不尽如人意，因为孩子们的记录单上的数据与理论值之间的差距。

[教学思考]实验数据的测量与预期的理想值之间有一定的差距，这是不可避免的，唯有不断的思索形成这种差距的因素，使之减小，测量值向理想值不断靠近，从而得到一个更加精确的数据。而造成这种差距的因素主要有：

（一）测量工具欠精准

温度计是常用的测量工具，灵敏度和辨识度均不是非常高。随即挑选十支温度计放在同一环境下读数，最高的温度值和最小的温度值相差 3℃。

（二）实验本身显缺陷

打碎的冰块比较大，放入杯中后冰块与冰块之间的空隙也比较大，插入温度计进行测量时，红色的玻璃泡与冰块之间往往没有完全接触，造成温度计实际测量的可能是冰块与冰块的缝隙中空气的温度。

（三）动手操作呈失误

四人小组分工时有一名同学会负责使用温度计进行温度的测量，而他一个人的测量结果代表的是整个小组，另一方面是记录时可能造成的失误，实验时整个氛围又比较嘈杂，可能会存在听错、记错情况。二、有效测量，精准数据

[课堂观察]在教学《摆的秘密》时，学生大多认为摆的快慢和摆锤重量及摆角大小有关，学生疑惑不解的问：“老师，怎么轻的摆锤和重的摆锤摆的次数一样啊？”遇到这样的情况，老师不能轻易放过，一定要“小题大做”，要求学生进行多次实验。

[教学思考]实验数据更加准确是可以实现的，反思课堂对症下药，从而提高数据的准确性。本人从以上课例为出发点，将其中为改进数据做的努力尝试进行了总结，并应用于不同科学课堂：

（一）上下求索 ， 测量材料会进步

虽然我们不能完全的消除测量值和预期理想值之间的距离，但是可以通过一些方法来缩短，而测量材料的改进无疑是其中非常重要的一个方法，一个合适的实验测量材料能够让学生得出的数据更加趋近于理想值。

如在《机械摆钟》一课中，对于同一个单摆进行四次10秒钟的连续测量这一实验。在教学过程中，笔者发现本来应该每个10秒摆动次数应该一样的数据，在实际测量时多个小组都出现了第二个或者第三个10秒多一次的情况。学生的数数没有问题、实验操作也是准确地，百思不得其解究竟问题出在哪里。后来有学生提到“10秒到了有半次该怎么办？”才恍然大悟，原来问题在测量次数的单摆上，单摆本身摆动是没有对错的，但是作为研究等时性的一个工具，在连续测量的情况下，如果前一个10秒多了半次甚至小半次出来，那么就会遗留给下一个10秒，从而使下一个10秒比上一个10秒多摆动一次。如表1 ：

如表2：根据单摆运动周期公式计算出整次的摆绳长度，使10秒内摆动的刚好是整次的，改进了单摆这个测量工具后，果然就没再出现上面的情况了。可见，对于测量材料的“计算”是可以增进实验数据准确度的。

（二）巧妙设置，实验方法能变幻

完全照搬课本上的方法势必会导致实验数据出现偏差，因此改善实验方法可以提高实验的有效性，从而使实验所得数据更加的可靠。

如《磁铁的两极》一课中，如图（一个小组的数据）：

学生对五个点的测量结果略有偏颇，A 和 E 点最多，有 30几个，但B、C 和 D 难以挂上。究其原因，可能是实验用磁铁的磁力分布在两端，而往内几乎没有。这样的特点使得磁铁两端磁力强这一结论表现很明显，而向中间渐弱直至正中间磁力最弱的渐变过程很难体现出来。笔者根据实际存在的问题，对实验方法进行了改变。

如图（与上同一组的数据）：

将原本均匀分布的五个点略微作了调整，B 和 D 点往外移了一点，并且将五个点的位置固定了往下垂的回形针，将挂回形针的钩子直接吸引在了垂下来的回形针上，如此一来 B 和 D 吸引回形针的数量有了提升，渐弱的变化趋势显现出来了，学生的体会也深了。一次方法的小小改进，促进了数据向预计理论值的大步迈进。

（三）无缝对接，小组合作很亲密

小组合作探究是科学学习的常见学习方式，在实验开始前不仅需要落实好每个小组成员的任务，还需要明白相互之间传达指令的含义。如《下沉的物体会受到水的浮力吗》一课，我们可以通过实验记录单看到实验要求测量的主要是“在水中的重力”和“排开的水量”这两项。这两项在测量时需要同时进行的，这个难度比较大，需要小组成员的密切配合。如果其中一个人没有跟上节奏，那么得出的数据很有可能就是相错开的，所以需要小组的高度配合。

总之，科学课堂上测量值和预期的理想值之间的差距是必然存在的，我们可以通过分析事实，找到隐藏在差距背后的价值，从而受到新的启发，改进我们的课堂教学，不断提高学生的科学核心素养，使学生收获宝贵的经验价值。

【参考文献】

[1]王勇.小学科学教育存在的问题及对策研究[J].新课程导学，2014（20）.

[2]李全林.小议如何提高小学科学教学实效性[J].学周刊， 2014（17）.

[3] 吴韦春.小学科学课堂规范管理研究[J].实验教学与仪器，2017（9）.

广东省东莞市沙田鹏远学校