可视化赋能，探究提质

引 言

从理论维度展开分析，教师必须认识到，可视化工具可以将语言描述的实验步骤和现象转化为图像或动画，为学生提供直观的实验现象和实验模型，方便学生从视觉维度和听觉维度入手获取知识、接受信息，符合建构主义理论和双重认知理论。所以，教师必须重视可视化工具的灵活应用，重视传感器在科学实验探究过程中的应用，并且根据教学内容和学生年龄特点，选择合适类型的可视化工具。

一、利用可视化工具提升小学科学实验探究的效果分析

1. 实验现象清晰化，学习效率倍增

在小学科学实验教学的过程中，教师会提前准备好与科学实验相关的道具与材料，在课堂上设计演示实验，创建科学实验教学的实践氛围，激发学生对科学实验操作的兴趣。然而，演示实验毕竟由教师主导并进行操作示范，面向班级中学生整体展开教学，导致部分学生在课堂上无法观察到实验细节与实验现象，甚至会因为学生自身的走神、不专注等问题影响教学效果 [1]。当教师在小学科学实验探究过程中利用可视化工具时，就会让学生清晰明了地观察实验现象，了解实验中一些重点的步骤与操作，从而掌握科学实验的原理，使学生的学习效率成倍提升。

2. 抽象概念具象化，理解难度降低

不同于简单讲解科学实验原理、实验步骤的教学过程，教师可以在课堂上灵活应用可视化工具辅助小学科学实验教学过程，运用优质的信息资源帮助学生理解科学实验中的一些抽象概念，让抽象的知识更加具象化，把抽象的实验描述和实验原理以画面、音频等形式呈现出来，有效降低学生对科学实验的学习难度和理解难度，为学生创建更加直观化、动态化的科学实验探究空间[2]。

3. 探究路径可视化，思维逻辑强化

可视化工具不仅是一种丰富教学资源、呈现直观理解的基础教学工具，还可以有效培养学生的学习能力和素养，逐渐强化学生的逻辑思维[3]。特别是在小学科学实验教学中，教师可以结合科学实验主题设计可视化教学方案，让科学核心原理可视化、科学实验步骤可视化，有助于强化学生的逻辑思维能力与科学思维。

二、利用可视化工具提升小学科学实验探究的策略阐述

1. 引入动态流程图，梳理实验步骤

对于小学生来说，他们的理解能力和学习能力较为有限，只能简单认识科学实验中的基础步骤和基本原理，而无法短时间内掌握科学实验的步骤，导致他们在科学实验的实践过程中对教材有较强的依赖性，缺乏实验探究的能动性。所以，教师可以在可视化工具助力下设计小学科学实验的动态流程图，与学生共同梳理实验步骤，标记实验操作中的关键点，创建一个科学合理、条理清晰的实验框架，有效培养学生在科学实验与科学探究过程中的逻辑思维 [4]。

在《声音的传播》这一节课的教学中，教师可以设计一个名为“探究声音传播与材料关系”的科学实验，带领学生深入理解声音在不同介质中的传播特性，并学会利用传感器这一可视化工具进行数据监测和分析。在学生开始动手实验之前，教师可以向学生展示提前制作好的动态流程图来展示实验步骤，帮助学生梳理实验的逻辑顺序，并标记出实验操作中的关键点，包括如何设置声源、如何放置传感器以及如何记录和分析数据等，方便学生清晰地看到从实验准备到数据收集和分析的每一个环节，从而创建一个科学合理、条理清晰的实验框架。具体来看，班上的某一位学生将声音传感器分别放置在木质、塑料和金属等不同材料的介质旁边，利用传感器实时捕捉声音的强度和频率变化，并将数据传输到计算机上，形成动态的波形图和数值显示，直观展示声音在不同材料中传播时的衰减和变化情况。

2. 利用传感器技术，实时采集与可视化实验数据

在小学科学实验中，教师可以通过引入传感器技术，实时采集实验数据并进行可视化处理，从而帮助学生更直观地理解实验现象和数据变化。例如，在“探究气压变化”实验中，教师可以使用气压传感器采集数据，并通过 ESP32将数据传输到电脑或平板上，生成实时曲线图。学生可以观察气压变化与实验操作之间的关系，深入理解气压的作用力。

此外，传感器和 ESP32 的结合还可以应用于其他实验，如“植物光合作用的探究”中，教师可以使用光线强度传感器和二氧化碳传感器，实时记录实验数据并生成图表。学生可以通过观察光合作用过程中二氧化碳浓度和氧气释放量的变化，直观地理解光合作用的基本原理。

3. 利用交互式图表，分析实验数据

信息整合与数据分析是科学实验的重要环节，直接关乎整个科学实验的效果与质量。为了强化学生的数据分析能力，凸显科学实验中数据和信息的重要性，教师可以在小学科学实验探究中创建交互式图表，在科学实验后台中自动生成实验记录，引导学生对数据进行分析与评价，让学生利用实验数据得出实验结论，进一步获得更具开放性与创新性的实验结论。等到学生逐渐熟悉交互式图表的基本功能与操作应用后，教师可以让学生成为小学科学实验数据分析的重要主体，要求学生完成对科学实验数据的搜集任务、实验信息的整合任务与实验数据的分析任务等，提升学生在科学实验过程中的自主性与探究性。

在《探究杠杆原理》这一科学实验的教学中，教师可以为每组学生提供一个带有传感器的杠杆装置，支持学生应用传感器实时监测施加在杠杆两端的力的大小和方向、杠杆的倾斜角度和运动状态，使传感器将这些数据传输到计算机上，并通过交互式图表进行可视化展示。具体来看，图表中可以显示力的大小与杠杆平衡之间的关系，以及力臂长度变化对平衡的影响，而学生可以通过调整杠杆上的砝码位置和数量，观察图表中数据的变化，更加直观地理解杠杆平衡的条件。为了帮助学生深入分析实验数据，教师可以在后台插入这一科学实验的动态图表，在第 1 栏中记录每组学生的名字，第 2 栏中记录每次实验施加的力的大小和方向，第 3 栏中展示杠杆的实时状态和倾斜角度，利用传感器和交互式图表的创新融合帮助学生清晰地看到不同条件下杠杆的平衡情况。

结束语：综上所述，可视化工具在小学科学实验探究中的应用有助于提升实验教学的实践效果，引导学生提升对科学实验的学习兴趣和探究兴趣，在传感器支持下使科学实验现象清晰化、科学抽象概念具象化、科学探究路径可视化，在动态流程图、传感器技术和交互式图表的应用中创新实验教学模式，为学生开启科学研究的新世界大门，感受可视化工具应用下科学的魅力与乐趣！

参考文献：

[1] 朱宗锋 . 新课标背景下小学科学实验教学策略探究 [J]. 内蒙古教育 ，2025，（01）：62-68.

[2] 于志山 . 走好小学科学实验教学的“五步”——以“光是怎样传播的”为例 [J]. 理科爱好者 ，2024，（06）：182-184.

[3] 苏玉玉， 陈群. 自制教具在小学科学实验教学中的应用与效果分析[J].小学教学研究 ，2024，（35）： 54-55+68-68

[4] 王丽婷 . 可视化工具在小学科学教学中的运用研究 [J]. 小学生 （ 上旬刊 ），2024，（10）：4-6.