基于數字傳感器的小學科學探究教學路徑分析

黃偉延

（廣州市第七中學實驗學校 廣東·廣州 510000）

隨著科技的不斷發展與進步，小學階段的教學理念和教學方法都發生了巨大的變革。眾所周知知識之間并非是獨立的個體，而是彼此聯系的。隨著教學活動的深入，學生需要掌握的知識也逐漸呈現多學科、多元化發展趨勢。在小學科學學科教學中，利用數字傳感器進行探究教學，這對于學生思考、探究等思維的培養具有關鍵的引導性價值，更加有效地提升了傳統探究教學的效率，實現了特殊問題的針對性教學，有助于促進學生的全面性發展。數字傳感器的運用不僅能夠降低教學難度，還能夠培養學生的科學素養，因此在當前科學課程教學活動中具有十分重要的作用。以下筆者將從數字傳感器在小學科學探究中運用的價值意義以及運用原則進行分析，并提出相關的教學策略，具體分析如下。

1 數字傳感器在小學科學探究中的運用價值分析

1.1 呈現數字化的實驗手段

通過科學實驗教學的成功實例可以表明，可視化科學現象及規律，在實驗中成功的關鍵是讓學生“看到現象”。科學雖然作為一門以探究為基礎的科學，在小學課堂中無法演示全部的探究實驗。這時數字傳感信息系統提供的先進技術手段就起了非常重要的作用。如：相互作用力的效果，對于兩個力大小，方向的特點，傳統實驗裝備只能用彈簧測力計測量水平方向力的大小關系，在豎直方向上由于有重力的影響，結果存在的誤差比較大，不能給學生提供有分析價值的數據。但是數字化傳感器可以在很短的時間內清楚地記錄下兩個力隨時間變化的圖像，及其運動過程中兩個力的關系。這樣學生不僅看到了物理現象，總結出了物理規律，還在很大程度上提升了學生學習科學的興趣。

1.2 將抽象的東西具體化、可視化

在對“聲”的學習時，難點在于如何才能讓學生了解和掌握聲音的三個特性呢？而數字傳感器的運用，就使得這個知識變得簡單化，即聲音的增強、減弱能夠被傳感器設備直接捕捉，利用計算機設備可以全面、清晰的掌握。有關音叉振動導致的波形線形，還可以利用聲傳感器進行檢測，讀出每秒鐘“波形”的個數，就是該聲的頻率。那么在這樣的背景下，很多的科學探究教學就變得更加具體化、可視化。

1.3 利用傳感器技術學生可以進行探究式學習，培養創新思維

有關科學教學活動，涉及到實驗、觀察、分析、總結、知識歸納等，在研究過程中教師一定要將重點放在實驗在線科學發現的這一過程，使學生能夠按照“猜想—驗證—歸納”這一流程對科學知識進行探究。數字傳感器的引進與應用，能夠有效增強探究實效。在實際學習活動中，教師應該鼓勵學生通過實驗活動的真實情境，進行自主研究與學習，這樣不僅可以引導學生更為深入地認識科學，開拓學生的思維和培養學生的創新意識。

2 數字化技術在小學科學教學中的應用原則

2.1 對象性

在應用數字傳感器的過程中，要始終圍繞科學教學這個目標，明確應用主題，確保有關資料符合教學內容。不能單純地提高課堂教學趣味性，有關探究過程要層層推進，符合學生邏輯思維，設置合理難度，提高科學教學的系統化。再此過程中教師要注意，小學生的自我約束能力不高，教師要結合學情適時引導，不要濫用傳感器，以免讓學生形成一種依賴性，影響學生創新思維的發展。

2.2 循序漸進

目前在小學科學探究教學活動中，有關數字傳感器的應用時間并不長，因此教學計劃、教學內容等還有待完善。其次，學生作為學習活動的主體，教師要充分發揮自己引導作用。但是并不代表著教師喪失主導作用，只不過主導側重點有所變化而已。最后，教師要從思想上明白，不能過度依賴數字傳感器，真實的實驗過程始終不可替代。

2.3 時效性

事物是不斷發展變化的，數字傳感器的運用方法也要與時俱進，特別是要考慮一些數據真實性對于學生實驗探究的價值意義，這樣才能真正的保障小學科學教學的時代性發展。

3 數字傳感器在小學科學探究教學中的運用分析

3.1 開展實踐教學，培養學生操作和反思能力

在實踐教學中選擇數字傳感器時，需要充分考慮學生年齡特點，以便學生能夠進行實際操作。但是根據實際情況來看，由于及時選擇的材料不同，因此實驗活動的效果、數據以及結論會存在一定差異。例如，在對學會開展《光的反射》這一課程知識教學時，雖然老師選擇了淺色的紙，但是由于紙張表面的光滑程度有所差異，實驗活動產生的反射效果也會有所不同。如果對此標準不能統一，將會導致實驗結論存在差之毫厘，謬之千里的結論。但是傳感器的應用，能夠有效避免由此類因素導致的結論差異性，使得教師能夠對課堂進行掌控，進而更好地組織課堂教學。

通過數字傳感器對學生開展實驗教學，能夠引導學生重視實驗操作的嚴謹性，從思想上明白，實驗活動中任何一個細微的操作、組裝差異等都會產生較大后果。這就需要培養學生的冷靜思考能力，根據實驗要求，調整有關實驗設備，最終得到理想效果。如果小組實驗結果出現較大差異，那么需要思考差異產生的原因，使學生在反復思考操作過程中發現問題、解決問題，然后通過自身實際操作進行驗證，不斷深化自己對課程知識的掌握能力。例如在《光的反射》這一虛擬實驗中，這對光線走迷宮這一活動，教師可以先提出問題：“同學們如何在實驗過程中讓紅色的鐳射光線走出迷宮呢”，讓小組成員共同商討光線走出迷宮的設計與操作，在此過程中學生嚴謹的思考與動手能力在此處得到了充分的體驗。

3.2 清晰展示探究數據，便于學生形成科學概念，提高課堂教學的有效性

在小學科學傳統的教學中，由于實驗器材的局限性，往往學生實驗后得到的數據與其他小組或個人之間的數據會有很大的差異，比如在對三年級學生開展《測量水的溫度》這一內容時，傳統溫度計會受到多種因素的影響，導致水溫測量結果出現差異，這樣不利于學生得出正確的結論，也不利于幫助學生理解和形成科學概念，導致學生對于相關知識的認知就出現偏差性。再如：在教學《怎樣得到更多的光和熱》這一課程的內容時，選擇顏色不同的材料進行實驗發現，白色與粉色之間的吸熱能力差異不大，但是如果使用傳統溫度計測量，這種細微的變化無法顯著體現，甚至會出現測量結果無變化現象。這樣學生在整個的實驗中就會感覺實驗探究完全沒有必要性，甚至產生很多的困惑，教師也會感到十分的尷尬。

但是，如果借助溫度傳感器開展實驗活動，能夠保障學生直截了當地看到溫度變化過程，明確實驗結果。哪怕是十分細微的變化，也能夠快速、精準地體現出來。并且，有關傳感器生產的數據信息，還能夠通過曲線、表格、刻度等展現，使學生能夠對實驗數據進行直觀分析、總結，為教師在有限時間內完成教學目標奠定基礎。

3.3 激發學生對科學學習的好奇心和求知欲

根據《義務教育小學科學課程標準》內容來看，倡導在科學教學活動中，將探究作為重要學習方式，使學生能夠在探究過程中發現知識、學習知識。學生在應用電子傳感器學習光、熱、聲等相關知識時，能夠感受到傳感器強大的功能，開闊學生視野，豐富探究內容，有利于激發學生對科學概念和探究到底的好奇心和求知欲。

如進行《植物的蒸騰作用》教學時，因為教材前面知識的鋪墊，學生已經掌握了植物生產的需求水分，那么植物需要的這些水分最終會去向哪里呢？不少學生對此一問三不知，進而產生更好奇心理，想要通過實驗活動來進一步證實自己的想法。教師在此基礎上，可以借助電子白板以及各種數字化實驗儀器，引導學生從感性認知到理性認知過渡，講實驗過程與相關數據可視化展現，使學生能夠通過實驗過程了解葉片蒸騰作用，水分蒸發過程，使其掌握植物葉孔的分布規律等。呼吸作用、蒸騰作用以及光合作用，是綠色植物的三大生理作用，本節課程教學活動能夠為學生后續學習綠色植物在生物圈的作用奠定基礎，幫助學生完成知識構建和知識運用，從而達成教學目標。

4 結束語

綜上所述，我們應將信息化設備電子傳感器引入科學探究性學習活動中，將數字傳感器與小學科學探究教學相結合，可以讓小學生借助數字化工具進行自主學習，通過收集和處理信息親歷科學探究過程，培養科學態度，提高自主學習和創新能力。而且，還為學生開展多元化、綜合性和探究性研究提供硬件支持，構建融合時代教育理念的數字傳感器探究性課堂模式，為小學科學教學信息化提供參考范例，進一步培養學生的核心素養，提升學生創新精神和實踐能力，并提升教師的信息化教育教學素養。以上論述僅為筆者個人淺見，對于數字傳感器的運用策略，期望廣大的科學教師繼續進行探索。