傳感技術的探究實驗設計與實施

許曉敏

在日常科學實驗教學中，常常會出現數據混亂。如五上光單元探究陽光直射、斜射與吸熱關系的實驗，由于風吹等環境的影響，用傳統的溫度計根本無法得到準確的數據。四年級聲音單元讓孩子通過聽來判斷尺子等物體音高的變化，孩子時常會判斷錯誤，看似熱鬧的實驗探究實際上卻是非常的低效，浪費了大量的探究實踐，也達不到預設的教學目標。

基于傳感技術的探究實驗儀器包括數據采集器、各種傳感器和計算機等。學生借助數字化傳感器對周圍的事物進行探究，能獲得豐富的信息，更準確地感知科學世界。針對前面的實驗，用光學傳感器可以降低實驗的操作難度，并得到準確的數據，從而減少了不必要的操作時間，讓孩子有充分交流與分析論證機會。利用聲音傳感器采集不同聲音，借助數字化探究系統即可得到對應的聲音波形圖像。孩子們能清楚地“看見”每個聲音，幫助孩子對聲音的認識從感性層面上升到理性層面。

一、基于傳感技術探究實驗設計

在教學實踐中我利用傳感技術儀器進行實驗能夠得到很好的實驗效果。分析教材、根據教學目標及學生的年齡特點合理選擇利用數字化傳感器材能夠有效提高課堂實驗效果。

課堂實驗探究的高效，傳感技術儀器的有效使用，不僅需要分析教材，合理選材，還需要精心設計實驗方案。只有通過有效的實驗設計和規范的實驗操作，以學生為主體性，讓學生配合教師來完成實驗，學生便于理解，又可增加學習興趣，才能使實驗變得簡單易行，達到教學目標。以下是四上年級《運動起來會怎樣》一個有關于心率傳感器的實驗。首先，連接手握心率傳感器、界面和計算機。其次，啟動Logger Pro或LoggerLite軟件，最后，程序將自動識別手握心率傳感器，這樣就可以準備采集數據了。測量一個人在激烈活動，例如做跳躍運動前、之間和之后的心率；測量一個人在運動后的心率返回平常心率要多久。讓學生在探究實踐的過程中，注重體驗和感悟，又便于學生對知識的接受和理解，從而也激發學生的興趣。

二、傳感技術探究實驗室的組建

為了提高實驗探究效率，保證實驗教學的有效開展，創建探究實驗室，合理利用“數字化”儀器設備是非常重要的。數據采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲存實驗數據并根據探究需測定的參數。通過政府采購，我們采購到探究實驗室套材，主要有濕度、音高、音量、光強、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，還可以根據需求來自行選擇；同時，這些儀器的輕巧與便攜還為學生進行戶外探究提供了可能。計算機軟件的安裝將傳感器插入計算機時，傳感器可以精確地測量實驗中獲取的各種數據，并通過數據采集器傳到計算機中，計算機經由配套軟件將數據以表格和圖像的形式呈現，并進行分析處理。

三、傳感技術實驗器材在拓展課程中的應用

科學課堂實驗的時間和空間是有限的，而學生對科學世界的探索是無止境的。因為孩子對科學實驗的喜歡，我們將開放實驗室，讓學生快速了解掌握新器材的特點：以其豐富的傳感器，準確、快速的測量，以及多功能的軟件支持，為孩子們提供了一個科學探索的技術平臺，豐富了創新實驗的內容。如水果電池、蠟燭的燃燒、金魚存活的秘密、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程中，自主建立起正確的科學精神和態度，逐步理解科學探究的本質。通過由扶到放，通過學生的親身參與，基于傳感技術的實驗儀器才能真正成為學生科學探究的樂園。

【作者單位：杭州市轉塘小學 浙江】