運(yùn)用傳感器教學(xué)《怎樣得到更多的光和熱》

吳明輝

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器相比，傳感器具有技術(shù)新、功能強(qiáng)、性能可靠等優(yōu)勢。在執(zhí)教《怎樣得到更多的光和熱》一課時，我嘗試運(yùn)用傳感器技術(shù)，研究其對小學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念有何作用。

教學(xué)分析

1.學(xué)生關(guān)于“光和熱”的前概念

學(xué)生天天和光接觸，對于光可以轉(zhuǎn)化為熱，他們有自己的觀察和感知。由于受知識水平所限，學(xué)生不可能從光的本質(zhì)上去認(rèn)識光，并科學(xué)描述光與熱之間的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。好在，學(xué)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(xué)習(xí)起來也是具有一定基礎(chǔ)的。本節(jié)課的目的是指引學(xué)生從活動中體驗(yàn)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(zhì)（顏色、表面光滑程度等）有關(guān)系，還與物體受陽光照射的角度有關(guān)。

2.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)遇到的問題

本課的教學(xué)目的之一是，指引學(xué)生從活動中體驗(yàn)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(zhì)有關(guān)。本課教學(xué)內(nèi)容的特殊性在于，上課時不一定是好天氣，而且實(shí)驗(yàn)過程中云的多少、風(fēng)的大小、氣溫的高低等因素都會影響實(shí)驗(yàn)的效果。這就使學(xué)生很難獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，難以通過實(shí)驗(yàn)得到正確的結(jié)論，對學(xué)生建構(gòu)科學(xué)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(tǒng)的溫度計誤差較大，對白熾燈的溫度反應(yīng)可能并不敏感。而且，小學(xué)生定時記錄數(shù)據(jù)的能力有限，難以形成連貫的過程性數(shù)據(jù)。如果用溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)溫度計，把物體在陽光下吸收到的熱量與材料的性質(zhì)關(guān)系以數(shù)字化的形式顯示，就能看到整個過程的曲線變化，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果變得更直觀、更詳細(xì)。

具體來說，本課以發(fā)現(xiàn)的問題為引領(lǐng)，以問題探究為核心，以學(xué)生為主體，充分利用學(xué)生已有的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)、推測，最后發(fā)現(xiàn)物體的材料與吸熱的關(guān)系。在教學(xué)過程中，注重學(xué)生的親身感受和思維訓(xùn)練，不斷幫助學(xué)生構(gòu)建“物體的材料與吸熱有關(guān)”的科學(xué)概念。

教學(xué)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(chǎn)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(shè)計思路：從生活現(xiàn)象出發(fā)，引出相關(guān)的科學(xué)概念，讓學(xué)生明白科學(xué)與生活密切相關(guān)，激發(fā)他們探索科學(xué)的強(qiáng)烈欲望，為他們后面的學(xué)習(xí)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(guān)嗎？

（引導(dǎo)學(xué)生用對比實(shí)驗(yàn)的方法設(shè)計并運(yùn)用臺燈、傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生利用傳感器收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，得出顏色越深、表面越光滑，紙袋吸熱越多、升溫越快的結(jié)論。）

設(shè)計思路：通過組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計和利用傳感器實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力、觀察能力以及分析數(shù)據(jù)的能力。設(shè)問引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想推理和概括能力。特別有三個實(shí)踐創(chuàng)新：

第一，用白熾燈通電后發(fā)出的光和熱代替太陽的光和熱，實(shí)現(xiàn)了將室外的科學(xué)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移至室內(nèi)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不受天氣的影響，避免了云的多少變化、風(fēng)與周圍氣溫變化的干擾，而且很好地控制實(shí)驗(yàn)中擺放地點(diǎn)、方式、時間等因素。

第二，用溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)溫度計，讓學(xué)生直觀明了地看到溫度變化的過程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確、直觀，他們能在有限的課堂時間里直接觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的動態(tài)變化，極大地提高了課堂教學(xué)效率，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材無法做到的。

第三，為了進(jìn)一步提高各組匯報實(shí)驗(yàn)結(jié)果的效率，讓學(xué)生利用手機(jī)照相功能和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能等技術(shù)，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)時傳到屏幕上，可以在短時間內(nèi)讓全班同學(xué)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(xué)生利用溫度傳感器匯報，一些無關(guān)的細(xì)節(jié)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(xué)生對本課科學(xué)概念的理解。

3.微課學(xué)習(xí)

談話：物體受陽光照射角度與吸熱有關(guān)系嗎？

（之后，教師給學(xué)生播放微課實(shí)驗(yàn)視頻，然后指導(dǎo)學(xué)生分析并得出結(jié)論：物體吸熱情況與陽光直射、斜射有關(guān)系，陽光直射時，紙袋升溫快。）

設(shè)計思路：由于上課時間有限，學(xué)生也掌握了傳感器的使用方法，為了節(jié)省時間和減少重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，這里讓學(xué)生通過直接觀看微課實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)習(xí)本課的另一個科學(xué)概念，他們通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論，培養(yǎng)推理、概括能力。

4.概括總結(jié)，拓展認(rèn)識

教師根據(jù)學(xué)生在溫度傳感器實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)，組織他們歸納小結(jié)：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(xué)生自主閱讀，再組織學(xué)生回答幾個與課題有關(guān)的問題，不斷幫助學(xué)生構(gòu)建“物體的材料與吸熱有關(guān)”的科學(xué)概念。

設(shè)計思路：這一環(huán)節(jié)的目的是，通過談話的形式引導(dǎo)學(xué)生得出相關(guān)結(jié)論，提高學(xué)生的總結(jié)以及概括能力。同時，讓學(xué)生通過自主閱讀、回答問題，進(jìn)一步深入理解“物體的材料與吸熱有關(guān)”的科學(xué)概念，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到自然事物的變化之間是有聯(lián)系的，讓他們把知識延伸，提高他們學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和探究能力，最終完成本課的教學(xué)目標(biāo)。