初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中傳感技術(shù)的運(yùn)用研究

褚禮強(qiáng)

摘要：傳感技術(shù)是當(dāng)下更具前瞻性的一項(xiàng)技術(shù)，如果能夠恰當(dāng)?shù)貙⑵溥\(yùn)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅有利于將傳統(tǒng)意義上的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程動(dòng)態(tài)化，而且還能使抽象的科學(xué)概念生動(dòng)形象化，同時(shí)還對(duì)提升初中學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)和素養(yǎng)大有幫助。本文就結(jié)合浙教版中的知識(shí)點(diǎn)對(duì)傳感技術(shù)在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中的具體運(yùn)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；初中科學(xué)浙教版；傳感技術(shù)；實(shí)踐運(yùn)用

前言：在新課改的時(shí)代背景下，科學(xué)實(shí)驗(yàn)憑借其“重視活動(dòng)探究”和“做科學(xué)”等顯著優(yōu)勢(shì)贏得了很多師生的青睞。初中科學(xué)浙教版教材也尤為重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞骄烤瘛Ｔ陂_(kāi)展初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)如果能夠恰當(dāng)?shù)匾劳袀鞲屑夹g(shù)，并將傳感器視為其核心工具，將對(duì)優(yōu)化科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大有裨益。

一、傳感技術(shù)內(nèi)涵概述

通常而言，傳感技術(shù)系統(tǒng)是由以下幾大構(gòu)件組成的，即數(shù)據(jù)采集器、傳感器、計(jì)算機(jī)以及配套軟件。傳感技術(shù)的工作原理具體如下：依托于傳感器這一設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部的感應(yīng)信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，然后實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)化來(lái)的電信號(hào)的傳輸，并將其傳輸給數(shù)據(jù)采集器[1]。同時(shí)，借助數(shù)據(jù)采集器裝置對(duì)電信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)的加工及處理，進(jìn)行處理之后將其再次傳輸給計(jì)算機(jī)，最終借助相應(yīng)的配套運(yùn)行軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)、分析以及相應(yīng)的擬合處理。

在浙教版初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中，并不是教材中所有的知識(shí)點(diǎn)都能夠借助于傳感器進(jìn)行教學(xué)。能夠借助于傳感技術(shù)開(kāi)展教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)具體如下：力、微電流、電流、電壓、溶解氧、電磁感應(yīng)等，這些都可被視為理化傳感器，并且可被應(yīng)用在各類(lèi)實(shí)驗(yàn)課題中。當(dāng)前，傳感技術(shù)正是憑借其顯著的探究性和直觀性、操作簡(jiǎn)易化以及定量分析等優(yōu)勢(shì)在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛地運(yùn)用，并且被視為一種“新式武器”。

二、基于傳感技術(shù)在浙教版初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐分析

1.傳感技術(shù)在“冰的熔化實(shí)驗(yàn)”中的運(yùn)用

在浙教版初中《科學(xué)》七上第四章中存在著“固體熔化”這一知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)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(jì)每隔幾十秒的時(shí)間對(duì)加熱兩固體的溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，然后實(shí)驗(yàn)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(shí)間發(fā)生變化的具體曲線圖。假如完全遵照教材上所設(shè)計(jì)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從理論層面的確能夠完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，然而在具體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)這種操作方法存在著其固有的缺陷。其一，學(xué)生應(yīng)時(shí)刻關(guān)注溫度計(jì)上的讀數(shù)，這樣就顯得非常繁瑣、耗時(shí)，有時(shí)還極易出現(xiàn)由于學(xué)生疏忽而出現(xiàn)誤讀和記錄失誤的情況，因而可操作性不是很強(qiáng)[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(xiàn)溫度計(jì)讀數(shù)誤差。

為了有效彌補(bǔ)上述實(shí)驗(yàn)操作繁瑣、耗時(shí)以及容易出現(xiàn)誤差等諸多方面的不足，同時(shí)更好地促進(jìn)學(xué)生理解，可嘗試將傳感技術(shù)應(yīng)用于“冰的熔化實(shí)驗(yàn)”的實(shí)際操作中。借助于溫度傳感器對(duì)冰在熔化過(guò)程中溫度隨時(shí)間變化情況進(jìn)行測(cè)量，然后記錄數(shù)據(jù)制作成圖，通過(guò)對(duì)冰的熔化圖像進(jìn)行觀察和分析，學(xué)生就能看出冰在熔化時(shí)溫度隨著時(shí)間的變化而呈現(xiàn)出的線性關(guān)系。借此學(xué)生就能明確以下知識(shí)點(diǎn)：冰屬于晶體的一種類(lèi)型，其有相應(yīng)的熔點(diǎn)，冰的熔點(diǎn)溫度是0℃，并且冰處于熔點(diǎn)狀態(tài)下其是冰水混和物狀態(tài)。

2.傳感技術(shù)在“耳和聽(tīng)覺(jué)”中的運(yùn)用

對(duì)于大多數(shù)的初中生而言，其形象思維通常較強(qiáng)，但是抽象的思維能力則相對(duì)較弱些。浙教版初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中存在著一些抽象特點(diǎn)較強(qiáng)的概念，很多學(xué)生在對(duì)這些概念進(jìn)行理解時(shí)通常會(huì)遇到一些困難。如果能夠恰當(dāng)?shù)匾劳袀鞲屑夹g(shù)進(jìn)行教學(xué)，通常能夠較好地提升課堂教學(xué)的效果。下面就結(jié)合傳感技術(shù)在“耳和聽(tīng)覺(jué)”中的運(yùn)用進(jìn)行探討和分析。“耳和聽(tīng)覺(jué)”是七下第二章第二節(jié)第二課時(shí)的內(nèi)容，這一課時(shí)的教學(xué)是學(xué)生認(rèn)識(shí)人耳功能最直接的素材。在進(jìn)行這些章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，如果能夠較好地將音樂(lè)基礎(chǔ)知識(shí)的傳授同科學(xué)實(shí)驗(yàn)密切結(jié)合起來(lái)，利于更有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。尤其是音色這一概念更具抽象性，在教材中僅簡(jiǎn)單指出了音色為聲音的一大特征，并沒(méi)有進(jìn)行更深一層次的探討。依托傳感技術(shù)在講授這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可先讓學(xué)生觀看不同學(xué)生個(gè)體的波形圖，這樣能夠讓學(xué)生了解到不同學(xué)生個(gè)體在音色方面存在的差異性特點(diǎn)。

這一依托傳感技術(shù)進(jìn)行初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利于學(xué)生對(duì)抽象的科學(xué)概念有形象認(rèn)知，并且很多學(xué)生還通常對(duì)傳感器這一新技術(shù)展現(xiàn)出了極大的學(xué)習(xí)興趣。然后，教師借助圖象對(duì)音色概念進(jìn)行講解，這樣能夠極大提升課堂教學(xué)效果。

3.傳感技術(shù)在“水中溶解氧與水溫間關(guān)系”教學(xué)中的運(yùn)用

依托傳感技術(shù)開(kāi)展的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，有利于較好地實(shí)現(xiàn)從課內(nèi)向課外的延伸，同時(shí)還有利于學(xué)生借助于課內(nèi)所學(xué)去解決實(shí)際生活中所遇到的問(wèn)題。這樣一來(lái)，就能夠較好地將新知融入原認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，借此來(lái)切實(shí)提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。例如，可依托傳感技術(shù)對(duì)錢(qián)塘江水質(zhì)、溫室效應(yīng)問(wèn)題、溶解氧與水溫間的關(guān)系等進(jìn)行調(diào)研。

在浙教版初中八上有一涉及溶質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)，但是在教材中并未明確給出有關(guān)氣體作為溶質(zhì)在水中溶解的溶解度實(shí)際值的大小以及其與之相關(guān)的影響因素，而單純以“河水可以養(yǎng)魚(yú)，說(shuō)明河水中溶解了什么物質(zhì)？它是溶質(zhì)嗎？”進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。以傳感技術(shù)為依托，我們還可開(kāi)展圍繞“水中溶解氧與水溫間關(guān)系”這一主題的課外實(shí)踐活動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究，并借助于溫度傳感器、溶解氧傳感器這些設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，這樣能夠讓學(xué)生更深入地了解水中氣體溶解度的實(shí)際影響因素。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是順應(yīng)新課改背景下的一種獨(dú)特的教學(xué)形式，這一信息形式是與其信息技術(shù)的整合為背景的，有效地促進(jìn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集、顯示的直觀化以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化等。在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果能夠恰當(dāng)?shù)匾劳锌茖W(xué)傳感技術(shù)，不僅能夠使實(shí)驗(yàn)開(kāi)展難度降低，同時(shí)還利于強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的探究性特點(diǎn)并對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)大有幫助。初中科學(xué)教師也應(yīng)努力學(xué)習(xí)并掌握這一“新式武器”，并使其在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用得到有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳蒼鵬.科學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新--以浙教版教材為例[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版（語(yǔ)文教學(xué)）， 2015（11）：65-68.

[2]孟曉龍.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)科學(xué)探究教學(xué)案例中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究[D].合肥師范學(xué)院，2017：132-134.

（作者單位：浙江省臺(tái)州市天臺(tái)縣坦頭中學(xué)318000）