初中科學實驗教學中傳感技術的運用研究

褚禮強

摘要：傳感技術是當下更具前瞻性的一項技術，如果能夠恰當地將其運用于科學實驗教學中，不僅有利于將傳統意義上的靜態實驗過程動態化，而且還能使抽象的科學概念生動形象化，同時還對提升初中學生的科學品質和素養大有幫助。本文就結合浙教版中的知識點對傳感技術在初中科學實驗教學實踐中的具體運用進行探討。

關鍵詞：科學實驗教學；初中科學浙教版；傳感技術；實踐運用

前言：在新課改的時代背景下，科學實驗憑借其“重視活動探究”和“做科學”等顯著優勢贏得了很多師生的青睞。初中科學浙教版教材也尤為重視培養學生的實驗能力和探究精神。在開展初中科學實驗教學時如果能夠恰當地依托傳感技術，并將傳感器視為其核心工具，將對優化科學實驗教學效果大有裨益。

一、傳感技術內涵概述

通常而言，傳感技術系統是由以下幾大構件組成的，即數據采集器、傳感器、計算機以及配套軟件。傳感技術的工作原理具體如下：依托于傳感器這一設備來實現對外部的感應信號向電信號的轉化，然后實現對轉化來的電信號的傳輸，并將其傳輸給數據采集器[1]。同時，借助數據采集器裝置對電信號進行系統的加工及處理，進行處理之后將其再次傳輸給計算機，最終借助相應的配套運行軟件對實驗數據進行系統統計、分析以及相應的擬合處理。

在浙教版初中科學實驗教材中，并不是教材中所有的知識點都能夠借助于傳感器進行教學。能夠借助于傳感技術開展教學的知識點具體如下：力、微電流、電流、電壓、溶解氧、電磁感應等，這些都可被視為理化傳感器，并且可被應用在各類實驗課題中。當前，傳感技術正是憑借其顯著的探究性和直觀性、操作簡易化以及定量分析等優勢在初中科學實驗教學中得到了廣泛地運用，并且被視為一種“新式武器”。

二、基于傳感技術在浙教版初中科學實驗教學中的實踐分析

1.傳感技術在“冰的熔化實驗”中的運用

在浙教版初中《科學》七上第四章中存在著“固體熔化”這一知識點，實驗所采用的是酒精燈水浴分別是加熱硫代硫酸鈉晶體和松香固體，首先，可采用溫度計每隔幾十秒的時間對加熱兩固體的溫度進行數據記錄，然后實驗得到非晶體（松香）和晶體（硫代硫酸鈉）在熔化期間溫度伴隨著時間發生變化的具體曲線圖。假如完全遵照教材上所設計的進行實驗操作，從理論層面的確能夠完成實驗任務，然而在具體進行實驗操作時這種操作方法存在著其固有的缺陷。其一，學生應時刻關注溫度計上的讀數，這樣就顯得非常繁瑣、耗時，有時還極易出現由于學生疏忽而出現誤讀和記錄失誤的情況，因而可操作性不是很強[2]。其二，固體在熔化期間，其溫度變化并不是非常明顯，極易出現溫度計讀數誤差。

為了有效彌補上述實驗操作繁瑣、耗時以及容易出現誤差等諸多方面的不足，同時更好地促進學生理解，可嘗試將傳感技術應用于“冰的熔化實驗”的實際操作中。借助于溫度傳感器對冰在熔化過程中溫度隨時間變化情況進行測量，然后記錄數據制作成圖，通過對冰的熔化圖像進行觀察和分析，學生就能看出冰在熔化時溫度隨著時間的變化而呈現出的線性關系。借此學生就能明確以下知識點：冰屬于晶體的一種類型，其有相應的熔點，冰的熔點溫度是0℃，并且冰處于熔點狀態下其是冰水混和物狀態。

2.傳感技術在“耳和聽覺”中的運用

對于大多數的初中生而言，其形象思維通常較強，但是抽象的思維能力則相對較弱些。浙教版初中科學實驗教材中存在著一些抽象特點較強的概念，很多學生在對這些概念進行理解時通常會遇到一些困難。如果能夠恰當地依托傳感技術進行教學，通常能夠較好地提升課堂教學的效果。下面就結合傳感技術在“耳和聽覺”中的運用進行探討和分析?！岸吐犛X”是七下第二章第二節第二課時的內容，這一課時的教學是學生認識人耳功能最直接的素材。在進行這些章節內容的教學時，如果能夠較好地將音樂基礎知識的傳授同科學實驗密切結合起來，利于更有效地激發學生的學習興趣[3]。尤其是音色這一概念更具抽象性，在教材中僅簡單指出了音色為聲音的一大特征，并沒有進行更深一層次的探討。依托傳感技術在講授這一知識點時，可先讓學生觀看不同學生個體的波形圖，這樣能夠讓學生了解到不同學生個體在音色方面存在的差異性特點。

這一依托傳感技術進行初中科學實驗教學，利于學生對抽象的科學概念有形象認知，并且很多學生還通常對傳感器這一新技術展現出了極大的學習興趣。然后，教師借助圖象對音色概念進行講解，這樣能夠極大提升課堂教學效果。

3.傳感技術在“水中溶解氧與水溫間關系”教學中的運用

依托傳感技術開展的科學實驗教學研究，有利于較好地實現從課內向課外的延伸，同時還有利于學生借助于課內所學去解決實際生活中所遇到的問題。這樣一來，就能夠較好地將新知融入原認知結構中，借此來切實提升學生的科學素養。例如，可依托傳感技術對錢塘江水質、溫室效應問題、溶解氧與水溫間的關系等進行調研。

在浙教版初中八上有一涉及溶質的知識點，但是在教材中并未明確給出有關氣體作為溶質在水中溶解的溶解度實際值的大小以及其與之相關的影響因素，而單純以“河水可以養魚，說明河水中溶解了什么物質？它是溶質嗎？”進行簡要論述。以傳感技術為依托，我們還可開展圍繞“水中溶解氧與水溫間關系”這一主題的課外實踐活動實驗研究，并借助于溫度傳感器、溶解氧傳感器這些設備進行實驗探究，這樣能夠讓學生更深入地了解水中氣體溶解度的實際影響因素。

結語：綜上所述，實驗教學是順應新課改背景下的一種獨特的教學形式，這一信息形式是與其信息技術的整合為背景的，有效地促進了科學實驗過程的數據的自動化采集、顯示的直觀化以及實現數據的圖形化等。在初中科學實驗教學中如果能夠恰當地依托科學傳感技術，不僅能夠使實驗開展難度降低，同時還利于強化實驗的探究性特點并對培養學生的科學素養大有幫助。初中科學教師也應努力學習并掌握這一“新式武器”，并使其在初中科學實驗教學中的作用得到有效發揮。

參考文獻：

[1]陳蒼鵬.科學實驗改進與創新--以浙教版教材為例[J].教學月刊·中學版（語文教學）， 2015（11）：65-68.

[2]孟曉龍.數字化實驗在中學化學科學探究教學案例中的開發和應用研究[D].合肥師范學院，2017：132-134.

（作者單位：浙江省臺州市天臺縣坦頭中學318000）