科學(xué)教育的特點(diǎn)是通過實(shí)驗(yàn)來探究科學(xué)原理，皮亞杰說過“要把實(shí)驗(yàn)室搬到課堂中去”。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)呈現(xiàn)的往往是定性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，很難對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)果作出基于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)的解釋。數(shù)字化信息系統(tǒng)（ digital informationsystem，簡稱DIS）是綜合運(yùn)用傳感器、計(jì)算組成進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)的深度融合，開啟了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)字化時(shí)代。如何應(yīng)用數(shù)字化信息系統(tǒng)重構(gòu)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教育課程是變革與創(chuàng)新科學(xué)教育的一項(xiàng)前瞻性的研究課題。我校從對(duì)小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容的整體分析和梳理出發(fā)，在開展常態(tài)化DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，博采眾長，設(shè)計(jì)和開發(fā)了覆蓋小學(xué)科學(xué)教育各個(gè)內(nèi)容領(lǐng)域的《實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新實(shí)踐——上海市小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用案例100例》，初步形成了“猜想一驗(yàn)證一解釋”探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)興趣，發(fā)展了學(xué)生科學(xué)探究能力。
　　一、引進(jìn)設(shè)備，豐富實(shí)驗(yàn)手段
　　自2016年起，我校分批投入DIS數(shù)字實(shí)驗(yàn)設(shè)備，確保數(shù)字化實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施。目前已經(jīng)累計(jì)擁有各類傳感器1 5種，包括pH傳感器、力傳感器、分體式位移傳感器、溫度傳感器、聲波傳感器、聲級(jí)傳感器、光照度傳感器、磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器等，還有與之配套的摩擦力軌道實(shí)驗(yàn)器、摩擦做功實(shí)驗(yàn)器、多用途力學(xué)軌道、浮力組件等實(shí)驗(yàn)設(shè)施。這些設(shè)施、設(shè)備，極大地豐富了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，為解決科學(xué)問題提供了更多行之有效的手段。
　　二、因地制宜，調(diào)整課時(shí)安排
　　為了更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)常態(tài)化教學(xué)，提供學(xué)生和老師連貫的實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)和充分的思考、交流時(shí)間，2019年開始，學(xué)校將自然課安排成兩節(jié)連上的形式，保證了實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性和連貫性。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)現(xiàn)階段滬遠(yuǎn)東版、滬科教版《自然》教材和滬教版《科學(xué)與技術(shù)》教材內(nèi)的大部分實(shí)驗(yàn)；課外探究對(duì)應(yīng)學(xué)校的“科技大本營”“數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室”“創(chuàng)智田子坊”等科技社團(tuán)的活動(dòng)，以及“衣、食、住、行”生活課程所涉及的長周期科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。結(jié)合每學(xué)期德育生活課程中關(guān)于“衣、食、住、行”的探究任務(wù)，讓學(xué)生利用課后或者休息日，自己組合團(tuán)隊(duì)小組，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與任務(wù)單，借用學(xué)校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)，最終形成項(xiàng)目活動(dòng)報(bào)告。比如“行”主題中，探究“汽車慣性實(shí)驗(yàn)和交通安全調(diào)查”的小組項(xiàng)目，4個(gè)學(xué)生自行組合，圍繞影響車輛剎車的因素展開調(diào)查和實(shí)驗(yàn)論證。學(xué)生先在實(shí)驗(yàn)室，利用力傳感器和摩擦力軌道開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)里找到了摩擦力大小對(duì)剎車的影響，證實(shí)自己的推測；隨后到小區(qū)、街邊等公共場合開展問卷調(diào)查，得到一手?jǐn)?shù)據(jù)；匯總兩個(gè)數(shù)據(jù)信息，得出最終結(jié)論“摩擦力不足以減少車輛剎車的慣性”，進(jìn)而倡議“安全駕駛，遵守交規(guī)，享受幸福生活”。我們力求將科技前沿知識(shí)和最新技術(shù)成果融入學(xué)生生活實(shí)驗(yàn)中，豐富生活體驗(yàn)的同時(shí)，培養(yǎng)觀察思考的能力。
　　三、分層施教，培養(yǎng)科學(xué)精神
　　我們注重引領(lǐng)、普及、照顧，讓所有孩子都能踏入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的世界。針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，我們制定分層實(shí)驗(yàn)要求，以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。面向普通學(xué)生，設(shè)計(jì)基于教材的、基于生活問題研究的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，注重體驗(yàn)科學(xué)探索的一般過程，給每個(gè)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)；對(duì)于資優(yōu)學(xué)生，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高實(shí)驗(yàn)難度，或由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)社會(huì)生活中想研究的課題，以項(xiàng)目研究的方式推進(jìn)，注重培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目設(shè)計(jì)、方案撰寫、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)表達(dá)等嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)精神，培養(yǎng)其領(lǐng)悟科學(xué)技術(shù)與日常生活、與社會(huì)發(fā)展相聯(lián)系的更高層次的認(rèn)知與技能；對(duì)特殊學(xué)生和學(xué)困生，我們則降低難度、減少數(shù)量、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生體驗(yàn)感悟?qū)嶒?yàn)的快樂。如鼓勵(lì)學(xué)生用學(xué)到的知識(shí)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，去解決他們感興趣的問題。4個(gè)志同道合的小伙伴，組成了“冰火小隊(duì)”，以“遵守交通安全，共建美麗家園”為主題，運(yùn)用力傳感器設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)汽車慣性涉及的交通安全問題開展調(diào)查；聽障孩子雖聽力受損，但在人工耳蝸的幫助下，可以如常人般，運(yùn)用自己其他感官參與科學(xué)探索。對(duì)于智障和學(xué)習(xí)困難學(xué)生，降低實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)操作簡便的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如運(yùn)用磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器測量磁性大小，操作上只要求學(xué)生能夠按照實(shí)驗(yàn)規(guī)則，把磁性探頭擺放到準(zhǔn)確位置即可，然后通過讀數(shù)，記數(shù)、比大小，就可得出結(jié)論；又比如腦癱孩子因?yàn)槭种覆混`活、不受力，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮小組伙伴的互助作用，讓他承擔(dān)觀察讀數(shù)、分析表達(dá)的任務(wù)，共同參與完成實(shí)驗(yàn)。
　　四、博采眾長，構(gòu)建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)課程
　　2018年至今，學(xué)校受市教研室的委托成為上海市中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用推進(jìn)項(xiàng)目的培訓(xùn)基地之一。在上海市數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心主任馮容士、副主任陸伯鴻和市教研室趙偉新、沈慧麗老師的指導(dǎo)下，學(xué)校參與兩批次市級(jí)DIS實(shí)驗(yàn)應(yīng)用培訓(xùn)，其中共有18所學(xué)校、60位老師參與培訓(xùn)活動(dòng)。2019年12月-2021年6月，學(xué)校在市教研室的支持下開展了“上海市中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用案例研制”的項(xiàng)目研究。