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基于技术运用,让科学学习更智慧(2014浙江省小学科学论文一等奖)

基于技术运用,让科学学习更智慧(2014浙江省小学科学论文一等奖)

作者:姚利明      时间:2015-4-25      点击数:

  基于技术运用,让科学学习更智慧
  平湖市乍浦小学姚利明
  【内容摘要】
  现代科学技术迅速发展的今天,在科学课堂教学中,恰当地利用数字传感器、微视频及Excel、Google地球、Stellarium、SmartTools等软件技术辅助教学,可以在一定程度上调动学生科学学习的主动性和积极性,确保科学探究实验数据准确、统计有效,使科学学习领域更广阔,科学观察、观测更深远,提高学生科学探究的能力,促进学生科学思维的发展,让科学学习活动更智慧。
  【关键词】技术运用科学学习智慧
  无论是教育的内涵发展,还是均衡发展,充分关注和应用科学技术,促进与课堂教学的深度整合,是推动教育和课程改革的必然选择。在现代科学技术迅速发展的今天,在科学课堂教学中,不能单靠传统教学方法让学生掌握科学知识,恰当地利用现代科技技术辅助教学,可以确保课堂学习更科学、更高效,一定程度上调动学生学习的主动性和积极性,并有效拓宽科学探究活动的深度和广度,提高学生科学探究的能力和科学素养,促进学生科学思维的发展。
  一、数字传感,让实验数据更准确
  科学实验对于观察、测量、调查、统计等定量研究有着严格的要求。而实验数据,是定量实验结果的主要表现形式,亦为定量研究结果的主要证据。数据的正确,决定了实验的科学、规范和有效。
  由于受实验材料、实验环境及学生的操作失误等,科学探究实验中获得的数据有时经常出现误差,从而导致无法有效地证明实验并获取科学的结论。如五年级上册《怎样得到更多的光和热》一课中"不同颜色物体的吸热"这一实验。按传统的实验材料,让学生带上玻璃温度计,到室外去进行实验的话。不同的玻璃温度计的起始温度不一,学生读数时又难以精确,再加上温度计及不同颜色纸袋放置等诸多因素干扰,使得原本就区别不大的温度差值可能更小,甚至相反,使得学生无法由实验所得数据得出正确的结论。有时还会给学生产生误导,影响学生正确科学概念的建构。
  考虑到本课就温度计的读数并不是关键,到室外实验还要受天气、阳光等影响,我们对实验进行了改进,将关键的材料"玻璃温度计"用数显温度传感器代替,以灯光作为发光光源。数字温度传感器的高灵敏性,保证了实验数据的正确无误和实验结论的科学、有效。实验装置,见图1:

 
  图1:装置了数字温度传达器的教学演示仪
  再如三年级《水结冰了》一课,嘉兴市实验小学吴建伟老师在课堂上,让学生利用了数字温度传感器,获取到了精确的温度值,学生清楚看到了水结冰过程中温度值的变化。表格见图2:
  图2:《水结冰了》学生实验记录表
  二、Excel,让统计分析更有效
  科学课堂上,精确实验数据的获得是科学探究成功的关键。而对实验数据进行有效地分析,以得出科学的结论则更重要,是培养学生整理、比较、判断、表达和交流等科学习惯的关键。学生获取了一大堆的数据,不进行科学地归类、整理,是很难由数据表面看到实验背后所蕴含的科学概念的。
  Excel表格有着强大的数据运算功能。对于大数据的统计、运算,Excel可以快速、准确地完成,并且还能由数据自动生成柱状图、折线图、饼图、气泡图、雷达图等,将枯燥的数据变成直观的图形,使之后的分析和得出结论的更省时、有效。
  如六年级《相貌各异的我们》一课,在学生分组观察了同学的相貌特征,记录下数据后,进行了全班的汇总统计。教师可以借助Excel,设置了如下表格,直接投影与大屏幕,在每组学生将数据输入表格后,表格下方会自动生成柱状图,使得学生对班级同学相貌特征调查情况一目了然,结论得出也就变得非常容易。
  图3:《相貌各异的我们》记录表及统计柱状图
  再如五年级上册《物体颜色与吸热》一课,学生观察得到了以下一组数据:
  0分钟2分钟4分钟6分钟8分钟10分钟
  黑色纸20℃35℃40℃43℃43℃44℃
  粉色纸20℃33℃35℃37℃38.5℃39℃
  铝箔纸20℃28℃31℃34℃34℃34℃
  红色蜡光纸20℃32℃34℃36℃37.5℃37.5℃
  白色纸20℃30℃33℃36℃37℃37℃
  呈现以上表格,面对这30个数据时,学生是很难在短时间内看出实验所要揭示的问题的。但如果教师在事先利用Excel设置好相应的表格。那么,同样的,在学生输入完以上30个实验数据后,Excel就自动生成了如下折线图,见下图4。
  图4:物体颜色与吸热关系折线统计图
  通过图例,学生可以清楚地看出数据背后所揭示的科学知识,从而有效地建构起"不同颜色的物体吸热能力是不同的,深色物体吸热能力强,浅色物体吸热能力弱"正确的科学概念。
  三、Google,让探究活动更直观
  自2005年"Google地球"推出以来,其功能在不断演进。2007年发布的"Google天空"收集了包括1亿多颗恒星和2亿个星系在内的海量高清图片,包括"哈勃"太空望远镜拍摄的照片。2009年的"Google海洋",完成了对海洋的数字化描绘。几年来,Google地球像我们生存的地球一样昼夜运行,它的强大功能让人们惊奇:原来整个世界可以超越时空掌握于股掌之间。
  而"Google海洋"基于专业数据库的大量信息和研究成果,在"海洋状况""海洋考察"、"海底特色"、"海洋运动"、"国际海洋生物普查计划"这些庞大的数据阵列支持下,可以让我们看到占据地球表面积70%的洋面景观,还可以"潜入"海底,观看水下地形、了解洋流状况等。从海底沉船的位置,到海洋生物的运动,从海洋资源的分布,到海洋历史的演化,都可以一览无余。
  教师可在科学实验室的电脑主机上安装"Google地球"软件,运行程序后,就可以看到呈现在计算机屏幕上的可以随鼠标放大缩小、任意角度翻转的数字化地球,再利用投影直接放大在教室屏幕上供全体学生观察,效果是非常惊人的。
  在教学五年级上册《地球表面的地形》一课时,我们可以利用学校电脑机房,将科学课放在电脑房上(如果有电子书包,则完全可以在实验室上)。让学生自己移动鼠标,来观察五大洲七大洋,观察地球表面的地形、地貌等特点,甚至是深入到大洋深处,了解神奇的海底地形、地貌等。Google地球3D效果的数字化呈现,让学生的探究活动更直观、更生动。这效果可不是一两张平面的地形、地貌图所以达到的。
  图5:Google地球操作界面,及直观的地球地形
  在教学六年级上册《生物的多样性》单元,教师可以利用"Google地球"的"濒危物种"图层,学生可以看到丰富的濒危物种的图片、影像、图表和文本信息,由此了解到濒危物种在全球各地区的分布状况和演变形态等。
  图6:运行Google地球,查看地形

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