傳感技術(shù)的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

許曉敏

在日常科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂。如五上光單元探究陽(yáng)光直射、斜射與吸熱關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，由于風(fēng)吹等環(huán)境的影響，用傳統(tǒng)的溫度計(jì)根本無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。四年級(jí)聲音單元讓孩子通過(guò)聽(tīng)來(lái)判斷尺子等物體音高的變化，孩子時(shí)常會(huì)判斷錯(cuò)誤，看似熱鬧的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)際上卻是非常的低效，浪費(fèi)了大量的探究實(shí)踐，也達(dá)不到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

基于傳感技術(shù)的探究實(shí)驗(yàn)儀器包括數(shù)據(jù)采集器、各種傳感器和計(jì)算機(jī)等。學(xué)生借助數(shù)字化傳感器對(duì)周圍的事物進(jìn)行探究，能獲得豐富的信息，更準(zhǔn)確地感知科學(xué)世界。針對(duì)前面的實(shí)驗(yàn)，用光學(xué)傳感器可以降低實(shí)驗(yàn)的操作難度，并得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而減少了不必要的操作時(shí)間，讓孩子有充分交流與分析論證機(jī)會(huì)。利用聲音傳感器采集不同聲音，借助數(shù)字化探究系統(tǒng)即可得到對(duì)應(yīng)的聲音波形圖像。孩子們能清楚地“看見(jiàn)”每個(gè)聲音，幫助孩子對(duì)聲音的認(rèn)識(shí)從感性層面上升到理性層面。

一、基于傳感技術(shù)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在教學(xué)實(shí)踐中我利用傳感技術(shù)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫胶芎玫膶?shí)驗(yàn)效果。分析教材、根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生的年齡特點(diǎn)合理選擇利用數(shù)字化傳感器材能夠有效提高課堂實(shí)驗(yàn)效果。

課堂實(shí)驗(yàn)探究的高效，傳感技術(shù)儀器的有效使用，不僅需要分析教材，合理選材，還需要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。只有通過(guò)有效的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，以學(xué)生為主體性，讓學(xué)生配合教師來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生便于理解，又可增加學(xué)習(xí)興趣，才能使實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單易行，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。以下是四上年級(jí)《運(yùn)動(dòng)起來(lái)會(huì)怎樣》一個(gè)有關(guān)于心率傳感器的實(shí)驗(yàn)。首先，連接手握心率傳感器、界面和計(jì)算機(jī)。其次，啟動(dòng)Logger Pro或LoggerLite軟件，最后，程序?qū)⒆詣?dòng)識(shí)別手握心率傳感器，這樣就可以準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)了。測(cè)量一個(gè)人在激烈活動(dòng)，例如做跳躍運(yùn)動(dòng)前、之間和之后的心率；測(cè)量一個(gè)人在運(yùn)動(dòng)后的心率返回平常心率要多久。讓學(xué)生在探究實(shí)踐的過(guò)程中，注重體驗(yàn)和感悟，又便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受和理解，從而也激發(fā)學(xué)生的興趣。

二、傳感技術(shù)探究實(shí)驗(yàn)室的組建

為了提高實(shí)驗(yàn)探究效率，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開(kāi)展，創(chuàng)建探究實(shí)驗(yàn)室，合理利用“數(shù)字化”儀器設(shè)備是非常重要的。數(shù)據(jù)采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并根據(jù)探究需測(cè)定的參數(shù)。通過(guò)政府采購(gòu)，我們采購(gòu)到探究實(shí)驗(yàn)室套材，主要有濕度、音高、音量、光強(qiáng)、pH值、溶解氧濃度、電流、電壓、氧氣含量、二氧化碳含量等傳感器，還可以根據(jù)需求來(lái)自行選擇；同時(shí)，這些儀器的輕巧與便攜還為學(xué)生進(jìn)行戶外探究提供了可能。計(jì)算機(jī)軟件的安裝將傳感器插入計(jì)算機(jī)時(shí)，傳感器可以精確地測(cè)量實(shí)驗(yàn)中獲取的各種數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集器傳到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)經(jīng)由配套軟件將數(shù)據(jù)以表格和圖像的形式呈現(xiàn)，并進(jìn)行分析處理。

三、傳感技術(shù)實(shí)驗(yàn)器材在拓展課程中的應(yīng)用

科學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間是有限的，而學(xué)生對(duì)科學(xué)世界的探索是無(wú)止境的。因?yàn)楹⒆訉?duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的喜歡，我們將開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生快速了解掌握新器材的特點(diǎn)：以其豐富的傳感器，準(zhǔn)確、快速的測(cè)量，以及多功能的軟件支持，為孩子們提供了一個(gè)科學(xué)探索的技術(shù)平臺(tái)，豐富了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。如水果電池、蠟燭的燃燒、金魚(yú)存活的秘密、探究植物的光合作用等。孩子們充分利用這些器材，想辦法解決難題的過(guò)程中，自主建立起正確的科學(xué)精神和態(tài)度，逐步理解科學(xué)探究的本質(zhì)。通過(guò)由扶到放，通過(guò)學(xué)生的親身參與，基于傳感技術(shù)的實(shí)驗(yàn)儀器才能真正成為學(xué)生科學(xué)探究的樂(lè)園。

【作者單位：杭州市轉(zhuǎn)塘小學(xué) 浙江】