淺談電子傳感器在小學科學實驗課程中的實踐應用

曾曉麗

【摘要】 隨著信息技術的發展，計算機技術、網絡技術不斷發展，信息化設備改變了傳統的教學方式。電子傳感器是剛剛興起的智能型傳感器，是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。將電子傳感器運用于小學科學實驗課堂，有效地改進了教與學的方式，能夠為構建小學科學高效課堂提供有效平臺。本文結合“電子傳感器”在實驗課程中的具體教學實例，探討電子設備與小學科學實驗教學的融合運用。

【關鍵詞】 小學科學實驗 電子傳感器 探究實驗 傳統實驗

【中圖分類號】 G623.9 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2017）12-093-01

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一、電子傳感器可化抽象為具象，增強實驗課堂的可視化

電子傳感器設備進入科學實驗課堂，憑借其科技化、信息化、智能化的特點，增強實驗過程的可視化。

在教科版小學科學三年級下冊《溫度與水的變化》單元中，教學的難點在于如何讓學生通過實驗探究過程理解水的狀態變化及其熱量變化的關系。在《水的三態變化》一節中，水在固態與氣態之間的轉化，即水的升華與凝華過程，在課程標準中僅作為簡單了解的知識，但考慮到升華和凝華是日常生活中一個相當普遍的現象，且就學生對于水的三態轉化的系統學習，凝華和升華現象及其熱量變化規律還是值得探討的課題。傳統科學實驗室條件下，利用簡單溫度計等工具，從溫度的上升或下降直接去斷定熱量的變化需要較長測定時間，學生并不能直觀地觀察到水在固態和氣態轉化過程中到底有沒有吸熱或放熱。在本單元引入溫度傳感器和相應配套電子儀器，通過測量和采集數據，溫度顯示屏能夠呈現水在固態和氣態轉變過程中溫度數據的走勢，繼而對水在這一狀態轉變過程是否吸熱或放熱進行一定程度的推演。學生可以通過簡單而充實的實驗，親身觀察和體驗升華與凝華的現象，以及探索影響升華與凝華速率的因素。

電子傳感器進入小學科學實驗課堂，將科學概念形成的抽象過程具象化，極大地提高了實驗現象的可見度，降低因自然科學實驗的不確定因素所造成的失誤，增強實驗探究的實效性。

二、電子傳感器使實驗教學從感性認知轉化為理性分析

電子傳感器在實驗課堂中的運用，可以實現用“定量數據”推理出“定性結論”的教學目標。

以教科版小學科學三年級下冊《聲音的變化》一課為例，本節課重難點在于讓學生理解“音高”的概念及其影響因素。在傳統實驗器材的教學中，通過將一把鋼尺緊按在桌面上，撥動鋼尺伸出桌邊的一端，注意鋼尺發出的聲音和振動的快慢。再改變鋼尺伸出桌邊的長度，繼續撥動，比較兩種情況下鋼尺振動的快慢和發聲的音調，進而歸納得出“振動越快，音調越高，振動越慢，音調越低”的結論。但中年級的小學生單憑視覺來觀察鋼尺振動快慢，或僅憑借聽覺來判斷聲音高低差異是比較困難的。教師只能根據肉眼觀察到的實驗現象，向學生闡述實驗結果，而學生對實驗結果缺乏直觀的認識，對實驗結論也缺乏思考探究的過程，不利于學生理性思維的培養。

在引入電子傳感器的實驗課堂中，可以利用聲波傳感器記錄聲音的聲波曲線，將聲波傳感器放置于測定物體（鋼尺）旁邊，再連接傳感器的電子顯示屏，聲波傳感器能將它所感應到的空氣壓力變化以聲波曲線的方式呈現出來，將聲量量化進而獲得聲音大小的數據。再進一步使用聲波傳感器獲取的聲波曲線將音調量化，來斷定聲音的高低。聲波傳感器反應靈敏，響應時間短，極大縮短課堂實驗測試時間，最大效率獲取精確數據，將實驗材料對實驗結果的局限性降到最低，呈現出清晰的聲波變化曲線。學生可由實驗獲得的數據和圖形自行歸納出實驗結果，實現科學觀察所得的定性結果與定量分析結論相結合。

學生將電子設備獲得的實驗數據進行定量分析，使其對實驗現象由感性地認知上升到理性地分析，更能激發學生的科學探究熱情，培養了學生嚴謹的科學探究態度和科學素養，提升學生的理性思維能力。

三、電子傳感器為探究性實驗教學增大了深度和寬度

引入電子傳感器，將科學概念的傳授過程轉換為多因素多層次的自主探究活動。

教科版小學科學五年級下冊《設計制作一個保溫杯》一課中，傳統的實驗課堂下，因為制作保溫杯和檢測溫度的過程均需要花費較多時間，采用傳統儀器（溫度計和計時器）進行的測量準確性較差，課堂上可進行的實驗操作非常有限，難以調動起學生參與探究性活動的思維活性。

在引入溫度傳感器的實驗課上，要探索不同材料的傳熱能力，學生只需使用溫度傳感器接觸待測物體，即可從采集器的數碼表來獲取實時溫度，并采集不同材料的溫度變化曲線，來分辨不同物質熱傳遞能力的變化趨勢及其相互間的差異。另教材中資料庫的“拓展知識”板塊，涉及傳導、對流與輻射這三種熱傳遞方式。除了熱傳導的原理，借助電子傳感器精準快速的探測功能，還可以對熱對流和熱輻射的原理展開探究。在電子傳感器的設備支持下，可以開展的關于熱對流和熱輻射的探究課題包括：①探索影響物體熱輻射的能力的因素，如物體溫度高低和顏色的深淺等因素；②探索熱對流的過程中具有哪些特點，如不同溫度物體的移動是否會產生互相影響，或適宜條件下的物體對流傳熱是即刻產生的嗎？

四、小結

隨著教育信息化的發展和基礎教育新課程改革的不斷深入，數字化電子設備深入到小學科學教學領域，為學科課程提供了有效可行的教學平臺。將電子傳感器與小學科學的實驗教學相融合，利用其多樣化的功能，為多種模式的探究性實驗課堂提供精確的成果，有助于建立起電子傳感器支持下的科學課程資源。熟練運用信息技術進行教學，從高技術、人性化、網絡化、虛擬化、智能化等方面全方位、多角度地設計課堂，讓學生經歷一個完整的知識的發現、形成、應用和發展的過程。也可以促進課堂管理、教學、教研等要素的系統性結合，使科學課堂成為培養學生科學素養與技能的重要陣地。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]蘇伊拉.小學科學教學中多媒體技術的應用思路研究[J]. 小學科學（教師版），2016，（11）：17. [2017-09-07].

[2]呂崇文.小學科學的教育信息化[J]. 課程教育研究，2016，（17）：179. [2017-09-07].endprint