傳感技術(shù)的探究實驗設(shè)計與實施

許曉敏

在日?？茖W實驗教學中，常常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂。如五上光單元探究陽光直射、斜射與吸熱關(guān)系的實驗，由于風吹等環(huán)境的影響，用傳統(tǒng)的溫度計根本無法得到準確的數(shù)據(jù)。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(shè)的教學目標。

基于傳感技術(shù)的探究實驗儀器包括數(shù)據(jù)采集器、各種傳感器和計算機等。學生借助數(shù)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(shù)據(jù)，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(shù)字化探究系統(tǒng)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(shù)探究實驗設(shè)計

在教學實踐中我利用傳感技術(shù)儀器進行實驗能夠得到很好的實驗效果。分析教材、根據(jù)教學目標及學生的年齡特點合理選擇利用數(shù)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(shù)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(shè)計實驗方案。只有通過有效的實驗設(shè)計和規(guī)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(guān)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?qū)⒆詣幼R別手握心率傳感器，這樣就可以準備采集數(shù)據(jù)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(fā)學生的興趣。

二、傳感技術(shù)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(chuàng)建探究實驗室，合理利用“數(shù)字化”儀器設(shè)備是非常重要的。數(shù)據(jù)采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲存實驗數(shù)據(jù)并根據(jù)探究需測定的參數(shù)。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(jù)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(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集器傳到計算機中，計算機經(jīng)由配套軟件將數(shù)據(jù)以表格和圖像的形式呈現(xiàn)，并進行分析處理。

三、傳感技術(shù)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(shù)平臺，豐富了創(chuàng)新實驗的內(nèi)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(tài)度，逐步理解科學探究的本質(zhì)。通過由扶到放，通過學生的親身參與，基于傳感技術(shù)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(zhuǎn)塘小學 浙江】