淺談傳感器在小學科學探究課堂教學中的應用

徐誠++萬乃萍

中圖分類號：G622 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2017）03-079-01

《小學科學課程標準》中說道：“小學科學是一門基礎(chǔ)性課程。通過小學科學課程的學習，能夠使學生體驗科學探究的過程，初步了解與小學生認知水平相適應的一些基本的科學知識。小學科學課程是一門實踐性課程。探究活動是學生學習科學的重要方式。”而科學探究的主要特點是以證據(jù)為基礎(chǔ)，運用各種信息分析和邏輯推理得出結(jié)論，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入。在葉瀾教授的報告“‘生命·實踐教育學派教育信條”第五條也寫道：“學科教學和綜合活動是學校教育的特殊性的體現(xiàn)，是師生在學校承擔社會責任的具體表現(xiàn)，也是師生學校生活的基礎(chǔ)性構(gòu)成。”這是“生命·實踐”學派對學校最大量存在的日常、基本活動之概括。在學科教學方面，教學改革需要深度開發(fā)學科內(nèi)涵的育人價值。就我們科學學科而言，科學學科的育人價值主要體現(xiàn)在以下四點：獲得科學知識、形成科學技能、發(fā)展科學思維、培育科學精神。其中科學思維就是用科學的方法進行思維，它是科學方法在個體思維過程中的具體表現(xiàn)。科學思維就是一種實證的思維方式，一種建立在事實和邏輯基礎(chǔ)上的理性思考。

一、關(guān)注教學細節(jié)，促進學生科學思維的發(fā)展

1、重“實證意識”之意，輕“完美結(jié)論”之形。關(guān)注實驗后數(shù)據(jù)的采集和分析，盡可能減少一些估測、主觀的結(jié)果，而以準確的數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)。如在教學《亮暗與照度》一課，對于照度的大小不能光憑肉眼來分辨“亮”還是“暗”，而需要用照度計來測量準確的數(shù)據(jù)；在教學《神奇的水琴》一課，也不能憑人耳分辨聲音的高低，而需要用到“示波器”軟件采集聲音分析得出其準確的頻率數(shù)據(jù)；而在《聲音的強弱》一課中，對于音量的變化不能僅僅靠耳朵來分辨其強弱變化，而需要用專業(yè)的分貝計來測量得出準確的數(shù)據(jù)。我們也需要盡可能地呈現(xiàn)各小組的實驗數(shù)據(jù)，特別是對“極端數(shù)據(jù)”不回避，而是作為生成性資源進行合理利用，與學生一起分析這些極端數(shù)據(jù)以及可能產(chǎn)生的原因，引導他們反思實驗過程中是否存在操作錯誤、推理過程是否合理、并鼓勵他們再次、多次實驗。讓學生明白實事求是是重要的科學精神，科學是講究證據(jù)的，而不是看是否與他人數(shù)據(jù)相同。

2、重“邏輯思維”之意，輕“愉快活動”之形。關(guān)注探究活動的思維含量，活動前先思考，該怎么做，為什么這么做，有序計劃培養(yǎng)思維的條理性；活動時思考，觀察到什么事實，還能怎樣改進做得更好；活動后更是加強思考，從實驗中獲得了哪些事實，分析事實（數(shù)據(jù)）作出合理的解釋，培養(yǎng)思維的邏輯性和嚴密性。如在教學《怎樣移動重物》一課時，在學生探究實驗獲取了多組數(shù)據(jù)后，引導學生對數(shù)據(jù)進行歸類分析，發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)間的共同規(guī)律，形成對杠桿原理的多角度解釋；又如《國旗怎樣升上去》一課在學生已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上重視探究活動前的假設環(huán)節(jié)、設計實驗環(huán)節(jié)和實驗后的數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)以及對假設的回應環(huán)節(jié)。這樣的學習活動，學生既形成了研究”力”的基本方法結(jié)構(gòu)和過程結(jié)構(gòu)，也逐步理解了實驗的結(jié)論是需要用實驗來證明的，科學思維就是一種實證的思維方式，一種建立在事實和邏輯基礎(chǔ)上的理性思考。

二、合理利用傳感器，開發(fā)學科內(nèi)在的育人價值

在小學科學探究課堂教學中，傳感器的應用有著舉足輕重的作用。那么在小學科學課堂教學中，有哪些傳感器適用呢？我做了一些簡單的收集。

1、聲音傳感器。虛擬儀器 0.94綠色版，軟件用途：示波器軟件，電腦連接麥克風以后可以用麥克風搜集聲音，并測出所搜集到的聲音的頻率，下載地址：http：//www.onlinedown.net/soft/634855.htm#down。相關(guān)課例《神奇的水琴》。

2、分貝儀：Sound Meter，軟件用途：測量聲音的音量大小。適用平臺：android，可用于android手機或者android平板，利用手機或者平板自帶的麥克風搜集聲音并測出其音量，下載地址：http：//www.onlinedown.net/soft/601014.htm#down。相關(guān)課例《聲音的強弱》。

3、傳感器工具箱SPARKvue 2.6.0.10。下載網(wǎng)址： https：//www.25pp.com/ios/detail_688929/。適用平臺：需要 iOS 7.0 或更高版本。與 iPhone、iPad 和 iPod touch 兼容。Android版下載地址：http：//downloadapk.net/down_SPARKvue.html。可用于android手機或者android平板。

傳感器工具箱SPARKvue內(nèi)含：

照度傳感器，可利用相關(guān)設備的亮度傳感器測量所在位置的照度。相關(guān)課例《亮暗與照度》；

溫度傳感器，可利用溫度探針測量探針周圍固體、液體、氣體的溫度及變化。相關(guān)課例《冷熱和溫度》、《吸熱和散熱》；

照相機及顯微鏡，可利用攝像頭和外置顯微鏡鏡頭利用延時攝像功能拍攝植物生長或者微觀世界的長時間現(xiàn)象的變化。相關(guān)課例《小草喝水的秘密》、《水滴里的生物》；

陀螺儀傳感器，可利用軟件Star Chart Infinite（星象），用手機對準天空看到實時的所在地星座情況。適用平臺android，可用于android手機或者android平板，下載地址：http：//www.pc6.com/az/80858.html。聯(lián)同PC版谷歌地球（Google earth）軟件，下載地址：http：//xiazai.zol.com.cn/detail/26/251378.shtml。共同開發(fā)神秘的星空。相關(guān)課例《看星座》。

如何在小學科學探究課堂中的應用這些傳感器呢？

以上的這些傳感器在小學科學探究課堂中的應用，配合學習平臺，分享實驗設計與數(shù)據(jù)，利于統(tǒng)計數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，實現(xiàn)群體間的分享、互動與評價，提高科學探究的準確性和科學性，提升實證研究的品質(zhì)。一般來說，相關(guān)課例的結(jié)構(gòu)如下：

首先是利用生活素材、媒體播放或情景代入等方法導入新課，讓學生在生活情境中發(fā)現(xiàn)問題；然后利用微視頻自主學習傳感器的使用方法，讓學生試著使用傳感器進行實驗初探；接著通過實驗設計，平臺分享，相互學習，自主完善對比試驗，并通過對比試驗獲得相關(guān)數(shù)據(jù)；再然后讓學生們通過數(shù)據(jù)上傳，軟件統(tǒng)計等方法進行聚類分析，并通過對數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律；最后呼應開頭，聯(lián)系生活，解決實際問題，拓展應用。