手機中的傳感器在科學教學中的應用

毛學輝

摘要：隨著智能手機的不斷更新換代和手機移動智能客戶端的大量開發，APP軟件越來越多地走進人們的生活中。同時，隨著手機硬件功能的升級換代，手機中包含了很多種傳感器，利用這些傳感器設計的APP軟件能直觀地展示手機傳感器的巨大作用。本文主要介紹幾種基于手機傳感器設計的APP軟件在科學教學中的應用。

關鍵詞：手機；APP；科學教學

中圖分類號：G632.0 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）10-0106

智能手機的不斷更新升級和手機移動智能客戶端的大量開發，生活的各個方面都有相關的APP軟件為人們提供方便。學習類的APP軟件也如雨后春筍般大量地誕生，其中有很多優秀的資源可以在學科教學中起到很多積極作用。因此，我們應該重視和挖掘這個資源寶庫，為學科教學添磚加瓦。

一、常見傳感器類APP以及其功能

手機中的傳感器有十幾種，有光線傳感器、距離傳感器、重力傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器、磁場傳感器、陀螺儀、GPS、指紋傳感器、霍爾傳感器、氣壓傳感器、心率傳感器、血氧傳感器、紫外線傳感器等。一些傳感器APP軟件專門從這些手機傳感器中讀取數據，以可視化的界面給用戶提供各種信息。蘋果APP STORE上可以下載的APP軟件MY sensors中有加速度傳感器，陀螺儀，磁力儀，氣壓計等，還有其他相關的APP也含有各類傳感器功能。

科學教材中很多實驗中都沒有直接測量各種物理量，這其中與很多物理量測量所需要的儀器缺乏或者使用難度大有一定關系。很多時候更多地是用轉換法來表示一些物理量。例如：用吸引大頭針的數量來表示磁場強度的大小。雖然用轉換法能反映出物理量大致的大小或強弱，但是如果能用儀器和工具測量出具體的數值對學生理解相關的科學規律有更有益處。

手機中有磁場傳感器，很多手機的指南針APP都是讀取這個傳感器的數據來實現指南針的功能。APP軟件My sensors磁場傳感器不僅可以顯示磁場方向，也能顯示磁場強度。在浙教版教材科學八年級下第一章中，個別實驗中磁場強弱變化不明顯，用小磁針或者回形針等來展現出來比較困難，可以利用磁場傳感器來直接讀取一些實驗中磁場的強弱和磁場的方向。APP軟件My sensors中的氣壓計可以準確量大氣壓的讀數，相對實驗室的水銀氣壓計和空盒氣壓計都要準確。在不同海拔和不同天氣情況下，手機內的氣壓計都會顯示不同的大氣壓值。

光線傳感器是手機內的測量光照強度的工具。傳感器工具箱，這個APP軟件就是可以讀取光照強度的軟件。在初中科學實驗中，涉及到光學部分的內容，例如凹透鏡和凸透鏡在光的會聚和發散方面的區別就可以通過測量光照強度來實現。

聲音傳感器能準確測量傳到手機位置的聲音的響度。在科學實驗中聲學實驗的部分，涉及聲音的響度部分往往都是靠學生自己的耳朵來感覺響度大小，很多時候往往都存在判斷不準確的情況。

二、傳感器類APP資源在科學教學運用的模式

1. 利用APP軟件在課堂上直接演示

探究聲音的傳播需要介質的實驗裝置中需要抽取玻璃罩中的空氣。在實際操作過程中，玻璃罩的氣密性往往不是很好，空氣抽取的實際效果往往不好。聲音最后是否變輕，在這個實驗中也是需要學生去感覺的。如果實驗效果不明顯，往往是不怎么能聽出聲音的變化。筆者利用APP軟件分貝儀定量測量聲音響度，微小的響度變化也能測量出來，使得實驗結果更加有說服力。同樣在探究聲音響度與物體振動幅度關系時，可以用敲擊鼓的鼓面輕重來讓鼓面的振動幅度不同。不過，聲音的響度沒有使用儀器測量的話，只能用人的耳朵來判斷。人的耳朵在響度差別不大時，判斷并不靈敏，實驗結果不是靠儀器和工具而是靠人的感覺，體現不出科學的嚴謹性。因此，這個實驗也可以引進分貝儀進行準確測量，也體現科學探究的嚴謹性。

很多涉及磁性強弱的實驗都是用到轉換法，并沒有真正測量具體的磁場強度。個別實驗中磁場強弱變化不明顯，用小磁針或者回形針等來展現出來比較困難。APP軟件Metal detetor讀取手機中磁場傳感器數據的軟件，能測量磁場強度，并用單位μT表示。在通電導體周圍存在磁場這個實驗中，通電導體產生的磁場強度往往比較小。如果用手機的磁場傳感器就能準確測量出未通電和通電情況下磁場強度。在探究電磁鐵的磁性強弱與什么因素有關問題時，也能測量不同條件下磁場強度，讓學生進行直觀的分析。

2. 利用APP軟件上截取的素材在教學內容中展示

APP軟件上有很多大量有助于科學教學的資源，有些可能合適直接在課堂教學中展示，有些可能需要適當處理和加工后，再在課堂教學中進行使用，也往往有事半功倍的作用。如何從APP軟件中截取有效的素材，在課堂教學合理使用，也是需要摸索的方面。

在學習天氣和氣壓相關知識時，很多學生對雨天氣壓比較低這個規律難以理解。于是筆者讓學生利用能實時測量大氣壓數值的APP晴雨表，記錄晴天和雨天大氣壓的變化情況，在課堂上展示采集的數值和圖片資料，學生對大氣壓和天氣之間的聯系就有了相對深刻印象。同樣展示在學校所在山區和市區所在平原，這兩者不同海拔位置上所獲取的大氣數值。

學生能深刻體會到海拔越高，大氣壓越小的規律。這些通過傳感器類APP軟件截取的資源讓學生在學習時，不只是空洞地接受知識，而是有事實的證據去說明，同時培養了學生對科學事實敢于驗證的精神。

三、APP軟件資源對學生學習興趣培養和課后拓展的積極意義

手機其實在學生中已經是很普及的物品。其實，任何事物都有兩面性，手機也是如此。如何正確引導孩子使用手機和手機內的各種APP應該是教師和家長要思考的問題。

手機內與科學相關的APP軟件不僅在科學教學中有一些應用，更多地可以讓學生在課后使用。學生在這些APP中可以找到很多學習科學的樂趣，這也是現在教育最缺乏的。學生更樂意在玩中學，學中玩。同樣地，傳感器類的APP在課后拓展中有很多其他的用途，讓學生感受到科學不僅僅在課本里，而是無處不在的。

（作者單位：浙江省瑞安市高樓鎮中學 325211）endprint