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1、数字化实验教学手段在初中科学中的运用天台实验中学 许灵敏 【摘要】在科学技术高度发展的今天，运用数字化教学技术进行辅助教学正在逐步的普及。把现代教育技术中的数字化多媒体技术应用于科学实验教学，不仅能克服各种实验条件的限制，还能提高实验现象的可见度，化抽象为形象，降低因科学实验的时间、空间、器材等不确定因素所造成的失误，增强演示实验的有效性，加强学生进行实验操作时的规范性和正确性，为学生进行正确的实验操作创造了有利条件，并极大地丰富了学生的科学实验知识等，最大限度地发挥科学实验的作用，从而达到优化科学实验、提高教学质量的目的。【关键词】数字化实验教学 科学数字化教学资源在教学中的运用，不仅给各学
2、科的教育教学提供了空前的便利与支持，给教与学带来了革命性的意义，同时也带来了挑战。所谓数字化，是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转换成数字信号，或把语音、文字、图像等信息转变为数字编码以高速微型计算机为核心的数字编码、数字压缩、数字调制与解调等信息处理技术，可增强教学效果，提高教学质量和效益。实验在科学教学中是最常用和最重要的教学手段，通过科学实验的演示和操作，对激发学生学习兴趣、培养学生的综合能力、提高教学质量有着极其重要的作用。科学实验的主要形式有演示实验和学生实验两种。要过好实验关，教师必须切实做到：坚持亲自准备实验，提前试做实验，自己在课堂上无的放矢；不要怕麻烦，对实验现
3、象差、成功率低的实验，要反复做，寻找突破口，力争做到演示实验成功率百分之百；对有些因器材缺乏或难度较大的实验，可以运用数字化多媒体技术进行辅助实验，从而提高实验的可操作性和直观性，确保实验能按期顺利完成。现就在日常的科学实验教学中，如何应用数字化多媒体技术优化科学实验教学的探究，作如下的总结：一、 运用数字化技术优化实验的实效性由于数字化多媒体可以进行动态的演示，将实验操作的内容用文字、图像等形式制成动态的多媒体课件呈现在投影屏幕上，把学生的眼、耳、脑等器官都调动起来，使学习内容变得生动有趣，容易记忆、理解和掌握，增强实验的实效性，加深学生对科学知识的理解、激发学生的学习兴趣。在月相变化教学中
4、，由于现实中一个完整的月相变化周期需要一个月时间，学生不可能整个月都在观察，并且观察中还会受到天气的影响。所以在做月相变化模拟实验时，通常用一半涂黑，一半涂白的球代替月亮，让一个学生站在中间，其他八个学生拿着球分别站在不同的地方，让站在中间的学生作为观察者，然后再把观察结果告诉大家，也就是说只有一个人(观察者)能观察体会到月相的变化，其他同学只能听他说，而且说的同学也很难说清楚；或者教师拿着一个一半涂黑，一半涂白的球代替月亮绕着全班同学走一圈，在八个不同的位置停下来讲解，但这时坐在不同座位上的同学看到的月相是不同的，效果不好。根据这些缺点利用数字化技术就轻而易举地就能解决了，那就是在中间观察者
5、的位置上用一个摄像头（上网视频聊天时用的摄像头）代替（如图），摄像头像眼睛一样，能把观察到的东西传到电脑上。而八个乒乓球内装有小电珠效果更好，设定阳光照射的方向，把乒乓球正确均匀地排列在八个不同的位置上，再把摄像头安装在中间，使其转动，再把摄像头导线插到电脑上就可以更直观地在电脑屏幕上看到月相变化。用摄像头代替观察者，并把观察到的东西通过电脑屏幕展示出来。改进了传统的月相展示方法，使原来只有一个人（观察者）看到月相变化，达到可以让所有的同学亲眼看到月相变化，而且所看到的月相远比传统方法的月相真切，给教师的讲解也带来了方便。此外，还可以用摄像头拍照，把观察到的月相变化摄下来，打印出来。再如：在观
6、察欧姆定律演示实验时，我先做实物演示实验，可能由于讲台桌上的实物相对较小，导线的连接相互交叉，学生观察时，可能不是十分的清楚地观察到电流表和电压表读数的变化情况，所以也就不能更深刻地理解欧姆定律中电流、电压和电阻三者之间的相互关系。为了能让学生进一步更深层次的理解欧姆定律的内容，我应用自制的多媒体课件，将演示实验的内容以动态的课体形式投影到大屏幕上，当教师移动滑动变阻器时，就会产生的各种各样动态变化，如电流表、电压表指针的偏转、小电灯的亮度变化等，都会一一展现在学生眼前。这样学生就直观地观察到实验中各种数据的变化，以及各种物理量的变化关系，使学生在轻松的环境中牢固地掌握知识，同时大大激发了学生
7、学习科学的兴趣。二、应用数字化多媒体技术、加强实验现象的明显度在科学的实验中有时因化学反应速度很慢或产生的实验现象不十分的明显，从而导致有些实验失败或现象不明显，从而影响到学生学习的兴趣，造成学生对科学知识的可信度降低，致使想通过实验加深对知识的理解的教学目标未能达成，如果采用数字化多媒体技术让学生在计算机前进行某些实验的模拟操作，将大大提高学生实验的明显度。例如：做金属铁的缓慢氧化实验时，由于该实验的化学反应很慢，在课堂40分钟的时间内学生根本不能观察到应有的实验现象，为此，我设计制作一个多媒体课件，在课堂上让学生在计算机上进行模拟实验操作，通过计算机学生能很快就观察到金属铁发生缓慢氧化时所
8、产生的各种现象，从而达到实验教学的目的。再如：在做焦耳定律实验时，电流通过导体产生的热量通过液柱的升高的高度来定性测量，如能引入灵敏温度传感器测出升高的具体温度，这样就更加准确了，更加容易理解了，既成功地完成了实验的操作，又加深了对知识点的理解。三、应用数字化多媒体技术，增强学生对知识的探究精神在科学的实验教学中应很好地启发学生的探究精神，让学生体会到科学的巨大的魅力。比如在做晶体熔化实验时的温度变化单靠常规的演示大部分同学是无法看清楚的，教师在讲台边忙得不亦乐乎，花去好长时间可一点效果都没有，学生只能死记住这部分知识。如果在实验中引入温度传感器把显示的温度传入电脑并且呈现在同学面前，而且还把
9、晶体熔化的曲线画出来，那效果是很好（如左图），可以让学生感受到晶体熔化时真有那么一段温度不升高的时间，充分激发了学生对科学知识探究的热情。又如做电磁感应实验时，通常用灵敏电流计来测定感应电流，如引入微电流传感器（如右图），其效果很好。从良好的实验效果展示科学自身的魅力从而进一步激发学生探究新知识的欲望和学习的热情。四、应用数字化多媒体技术，强化学生实验操作的技能在科学实验教学过程中，对一些实验装置和操作技能感到困难的学生，应用多媒体技术为这部分学生先进行模拟操作，训练实验操作技能，然后再进行真正的实验。能起到很好的引导作用。例如制取氧气的实验操作时有这样一些技能要求：在实验前先进行装置的气密性
10、检查，在试管里加入适量的高锰酸钾，管口放一小团棉花，塞上有导气管的橡皮塞，并用铁夹夹住试管口1/3处，让试管口略往下倾斜，把集气瓶装满水倒立在水槽中，点燃酒精灯加热试管，把导管放在水槽里；待氧气把集气瓶中的水排出后，用玻璃片在水中把集气瓶的瓶口盖住，并把集气瓶移出水槽。收集氧气完毕，必须把导气管移出水面，再熄灭酒精灯，不然导气管中的水会倒吸，使试管遇冷炸裂。这一系列的操作技能，光靠教师在课堂上的实验演示和教师的讲解，并不能使学生真正理解和掌握整个实验过程，如果运用数字化多媒体技术设计一个全开放的实验环境，让学生在实验中自由选择实验所需仪器药品，当错误选择后，计算机给予正确提示，然后由学生自主地
11、用所选的仪器搭建实验装置，整个装置完成后，由计算机给出评价，并对不正确的装置给出实验后可能产生后果的进行现场模拟，比如试管口未向下倾斜产生水倒流到试管底部使试管破裂；又如试管口没有塞一小团棉花时，在计算机进行模拟实验时，就会发现实验过程中会有高锰酸钾粉末通过导气管进入水槽中使水槽中的水变成了紫色等等。再如：做用氢气还原氧化铜实验时，应在加热试管前先给试管通一会儿氢气再加热试管，化学反应结束时应先停止加热再通一会儿氢气，不然实验时易使反应产生的水倒流入试管，使试管炸裂。为此，我设计制作一个多媒体课件，在课堂上让学生进行模拟实验操作，操作正确的，计算机给予鼓励,一旦学生操作失误，计算机对失误操作所
12、引起的后果进行现场模拟，使学生加深对操作错误会引起危害的认识，然后再行进实物的实验，这样不仅提高了实验的成功率，深刻理解正确操作的必要性。通过这样一系列的模拟实验操作，学生基本上能很好地掌握了实验操作的技能。总之，数字化多媒体技术集声音、画面、文字、数据于一体，能展示微观世界，微缩宏观世界，模拟实验现象，打破了学生认知中的时空界限，用各种感官来感知信息，使学生能真正自主地参与教学活动，激发学生的学习兴趣，使教学过程符合学生的思维习惯。同时在科学实验教学中运用数字化多媒体参与辅助教学，学校定将重视数字化教学，在初中的科学实验教学中引入数据采集器、声音传感器、电压传感器、电流传感器、微电流传感器、温度传感器、时间传感器、灵敏温度传感器等，对帮助学生理解和掌握理论知识，培养学生动手操作能力有着举足轻重的作用。随着科学技术的发展，把现代教育技术与实验相结合，必将丰富实验的内涵，增强实验的功能，最大限度地发挥实验在教学中的作用。参考文献：数字化教学资源的意义与挑战 于文秀 光明日报 2008、2 多媒体技术在教学中应用周琛，清华大学出版社 / 文档可自由编辑打印
