運用傳感器教學《怎樣得到更多的光和熱》

吳明輝

與傳統的實驗儀器相比，傳感器具有技術新、功能強、性能可靠等優勢。在執教《怎樣得到更多的光和熱》一課時，我嘗試運用傳感器技術，研究其對小學生建構科學概念有何作用。

教學分析

1.學生關于“光和熱”的前概念

學生天天和光接觸，對于光可以轉化為熱，他們有自己的觀察和感知。由于受知識水平所限，學生不可能從光的本質上去認識光，并科學描述光與熱之間的能量轉化關系。好在，學生在生活中也接觸了一些利用光的原理制作的物品，因此學習起來也是具有一定基礎的。本節課的目的是指引學生從活動中體驗到太陽是一種熱量的來源，物體在陽光下吸收到的熱量不僅與物體材料的性質（顏色、表面光滑程度等）有關系，還與物體受陽光照射的角度有關。

2.傳統實驗教學遇到的問題

本課的教學目的之一是，指引學生從活動中體驗到太陽也是一種熱量的來源，物體在陽光下吸收到的熱量與物體材料的性質有關。本課教學內容的特殊性在于，上課時不一定是好天氣，而且實驗過程中云的多少、風的大小、氣溫的高低等因素都會影響實驗的效果。這就使學生很難獲得準確的數據，難以通過實驗得到正確的結論，對學生建構科學概念造成困難。

3.解決思路

用白熾燈模擬太陽提供光源和熱源，可以較好地解決天氣的影響問題，但會引出一個新問題，傳統的溫度計誤差較大，對白熾燈的溫度反應可能并不敏感。而且，小學生定時記錄數據的能力有限，難以形成連貫的過程性數據。如果用溫度傳感器代替傳統溫度計，把物體在陽光下吸收到的熱量與材料的性質關系以數字化的形式顯示，就能看到整個過程的曲線變化，讓實驗結果變得更直觀、更詳細。

具體來說，本課以發現的問題為引領，以問題探究為核心，以學生為主體，充分利用學生已有的認識和經驗，以“怎樣才能得到更多的光和熱”作為探究的載體，通過猜想、實驗、推測，最后發現物體的材料與吸熱的關系。在教學過程中，注重學生的親身感受和思維訓練，不斷幫助學生構建“物體的材料與吸熱有關”的科學概念。

教學過程

1.引入課題

談話：太陽是個熊熊燃燒的大火球，是我們地球最大的光源和熱源。請你說一說：人們在生產生活中是如何使用太陽的光和熱的？我們怎樣得到更多的光和熱？

設計思路：從生活現象出發，引出相關的科學概念，讓學生明白科學與生活密切相關，激發他們探索科學的強烈欲望，為他們后面的學習埋下伏筆。

2.探究新知

談話：人們夏天一般喜歡穿淺色的衣服，冬天喜歡穿深色的衣服，物體的顏色與吸收太陽的熱有關嗎？

（引導學生用對比實驗的方法設計并運用臺燈、傳感器進行實驗探究，讓學生利用傳感器收集數據、分析數據，得出顏色越深、表面越光滑，紙袋吸熱越多、升溫越快的結論。）

設計思路：通過組織學生進行實驗設計和利用傳感器實驗操作，培養學生動手操作能力、觀察能力以及分析數據的能力。設問引導，培養學生聯想推理和概括能力。特別有三個實踐創新：

第一，用白熾燈通電后發出的光和熱代替太陽的光和熱，實現了將室外的科學實驗轉移至室內，最大的優點就是不受天氣的影響，避免了云的多少變化、風與周圍氣溫變化的干擾，而且很好地控制實驗中擺放地點、方式、時間等因素。

第二，用溫度傳感器代替傳統溫度計，讓學生直觀明了地看到溫度變化的過程，實驗數據更加精確、直觀，他們能在有限的課堂時間里直接觀察到實驗現象及數據的動態變化，極大地提高了課堂教學效率，這是傳統實驗器材無法做到的。

第三，為了進一步提高各組匯報實驗結果的效率，讓學生利用手機照相功能和網絡傳輸功能等技術，把實驗結果實時傳到屏幕上，可以在短時間內讓全班同學觀察到各組不同顏色物體的吸熱多少的變化，從而掌握更多信息。另一方面，由于學生利用溫度傳感器匯報，一些無關的細節被淡化，因而他們可以更容易注意變量之間的相互影響，從而把注意力放在有用的信息上，更有利于學生對本課科學概念的理解。

3.微課學習

談話：物體受陽光照射角度與吸熱有關系嗎？

（之后，教師給學生播放微課實驗視頻，然后指導學生分析并得出結論：物體吸熱情況與陽光直射、斜射有關系，陽光直射時，紙袋升溫快。）

設計思路：由于上課時間有限，學生也掌握了傳感器的使用方法，為了節省時間和減少重復實驗操作，這里讓學生通過直接觀看微課實驗視頻，學習本課的另一個科學概念，他們通過分析實驗結果得出結論，培養推理、概括能力。

4.概括總結，拓展認識

教師根據學生在溫度傳感器實驗中的學習，組織他們歸納小結：物體顏色越深，受到太陽光垂直照射時，可以得到更多的光和熱。

之后，教師提供宇航服方面的圖片資料讓學生自主閱讀，再組織學生回答幾個與課題有關的問題，不斷幫助學生構建“物體的材料與吸熱有關”的科學概念。

設計思路：這一環節的目的是，通過談話的形式引導學生得出相關結論，提高學生的總結以及概括能力。同時，讓學生通過自主閱讀、回答問題，進一步深入理解“物體的材料與吸熱有關”的科學概念，引導學生認識到自然事物的變化之間是有聯系的，讓他們把知識延伸，提高他們學習科學的興趣和探究能力，最終完成本課的教學目標。