基于數(shù)字傳感器的小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)路徑分析

黃偉延

（廣州市第七中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 廣東·廣州 510000）

隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，小學(xué)階段的教學(xué)理念和教學(xué)方法都發(fā)生了巨大的變革。眾所周知知識之間并非是獨(dú)立的個(gè)體，而是彼此聯(lián)系的。隨著教學(xué)活動(dòng)的深入，學(xué)生需要掌握的知識也逐漸呈現(xiàn)多學(xué)科、多元化發(fā)展趨勢。在小學(xué)科學(xué)學(xué)科教學(xué)中，利用數(shù)字傳感器進(jìn)行探究教學(xué)，這對于學(xué)生思考、探究等思維的培養(yǎng)具有關(guān)鍵的引導(dǎo)性價(jià)值，更加有效地提升了傳統(tǒng)探究教學(xué)的效率，實(shí)現(xiàn)了特殊問題的針對性教學(xué)，有助于促進(jìn)學(xué)生的全面性發(fā)展。數(shù)字傳感器的運(yùn)用不僅能夠降低教學(xué)難度，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，因此在當(dāng)前科學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)中具有十分重要的作用。以下筆者將從數(shù)字傳感器在小學(xué)科學(xué)探究中運(yùn)用的價(jià)值意義以及運(yùn)用原則進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的教學(xué)策略，具體分析如下。

1 數(shù)字傳感器在小學(xué)科學(xué)探究中的運(yùn)用價(jià)值分析

1.1 呈現(xiàn)數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)手段

通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成功實(shí)例可以表明，可視化科學(xué)現(xiàn)象及規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)中成功的關(guān)鍵是讓學(xué)生“看到現(xiàn)象”。科學(xué)雖然作為一門以探究為基礎(chǔ)的科學(xué)，在小學(xué)課堂中無法演示全部的探究實(shí)驗(yàn)。這時(shí)數(shù)字傳感信息系統(tǒng)提供的先進(jìn)技術(shù)手段就起了非常重要的作用。如：相互作用力的效果，對于兩個(gè)力大小，方向的特點(diǎn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝備只能用彈簧測力計(jì)測量水平方向力的大小關(guān)系，在豎直方向上由于有重力的影響，結(jié)果存在的誤差比較大，不能給學(xué)生提供有分析價(jià)值的數(shù)據(jù)。但是數(shù)字化傳感器可以在很短的時(shí)間內(nèi)清楚地記錄下兩個(gè)力隨時(shí)間變化的圖像，及其運(yùn)動(dòng)過程中兩個(gè)力的關(guān)系。這樣學(xué)生不僅看到了物理現(xiàn)象，總結(jié)出了物理規(guī)律，還在很大程度上提升了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。

1.2 將抽象的東西具體化、可視化

在對“聲”的學(xué)習(xí)時(shí)，難點(diǎn)在于如何才能讓學(xué)生了解和掌握聲音的三個(gè)特性呢？而數(shù)字傳感器的運(yùn)用，就使得這個(gè)知識變得簡單化，即聲音的增強(qiáng)、減弱能夠被傳感器設(shè)備直接捕捉，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備可以全面、清晰的掌握。有關(guān)音叉振動(dòng)導(dǎo)致的波形線形，還可以利用聲傳感器進(jìn)行檢測，讀出每秒鐘“波形”的個(gè)數(shù)，就是該聲的頻率。那么在這樣的背景下，很多的科學(xué)探究教學(xué)就變得更加具體化、可視化。

1.3 利用傳感器技術(shù)學(xué)生可以進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

有關(guān)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)，涉及到實(shí)驗(yàn)、觀察、分析、總結(jié)、知識歸納等，在研究過程中教師一定要將重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)在線科學(xué)發(fā)現(xiàn)的這一過程，使學(xué)生能夠按照“猜想—驗(yàn)證—?dú)w納”這一流程對科學(xué)知識進(jìn)行探究。數(shù)字傳感器的引進(jìn)與應(yīng)用，能夠有效增強(qiáng)探究實(shí)效。在實(shí)際學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的真實(shí)情境，進(jìn)行自主研究與學(xué)習(xí)，這樣不僅可以引導(dǎo)學(xué)生更為深入地認(rèn)識科學(xué)，開拓學(xué)生的思維和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

2 數(shù)字化技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用原則

2.1 對象性

在應(yīng)用數(shù)字傳感器的過程中，要始終圍繞科學(xué)教學(xué)這個(gè)目標(biāo)，明確應(yīng)用主題，確保有關(guān)資料符合教學(xué)內(nèi)容。不能單純地提高課堂教學(xué)趣味性，有關(guān)探究過程要層層推進(jìn)，符合學(xué)生邏輯思維，設(shè)置合理難度，提高科學(xué)教學(xué)的系統(tǒng)化。再此過程中教師要注意，小學(xué)生的自我約束能力不高，教師要結(jié)合學(xué)情適時(shí)引導(dǎo)，不要濫用傳感器，以免讓學(xué)生形成一種依賴性，影響學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

2.2 循序漸進(jìn)

目前在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)活動(dòng)中，有關(guān)數(shù)字傳感器的應(yīng)用時(shí)間并不長，因此教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容等還有待完善。其次，學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，教師要充分發(fā)揮自己引導(dǎo)作用。但是并不代表著教師喪失主導(dǎo)作用，只不過主導(dǎo)側(cè)重點(diǎn)有所變化而已。最后，教師要從思想上明白，不能過度依賴數(shù)字傳感器，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程始終不可替代。

2.3 時(shí)效性

事物是不斷發(fā)展變化的，數(shù)字傳感器的運(yùn)用方法也要與時(shí)俱進(jìn)，特別是要考慮一些數(shù)據(jù)真實(shí)性對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的價(jià)值意義，這樣才能真正的保障小學(xué)科學(xué)教學(xué)的時(shí)代性發(fā)展。

3 數(shù)字傳感器在小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)中的運(yùn)用分析

3.1 開展實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生操作和反思能力

在實(shí)踐教學(xué)中選擇數(shù)字傳感器時(shí)，需要充分考慮學(xué)生年齡特點(diǎn)，以便學(xué)生能夠進(jìn)行實(shí)際操作。但是根據(jù)實(shí)際情況來看，由于及時(shí)選擇的材料不同，因此實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的效果、數(shù)據(jù)以及結(jié)論會(huì)存在一定差異。例如，在對學(xué)會(huì)開展《光的反射》這一課程知識教學(xué)時(shí)，雖然老師選擇了淺色的紙，但是由于紙張表面的光滑程度有所差異，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)產(chǎn)生的反射效果也會(huì)有所不同。如果對此標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一，將會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論存在差之毫厘，謬之千里的結(jié)論。但是傳感器的應(yīng)用，能夠有效避免由此類因素導(dǎo)致的結(jié)論差異性，使得教師能夠?qū)φn堂進(jìn)行掌控，進(jìn)而更好地組織課堂教學(xué)。

通過數(shù)字傳感器對學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)謹(jǐn)性，從思想上明白，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中任何一個(gè)細(xì)微的操作、組裝差異等都會(huì)產(chǎn)生較大后果。這就需要培養(yǎng)學(xué)生的冷靜思考能力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，調(diào)整有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，最終得到理想效果。如果小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大差異，那么需要思考差異產(chǎn)生的原因，使學(xué)生在反復(fù)思考操作過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，然后通過自身實(shí)際操作進(jìn)行驗(yàn)證，不斷深化自己對課程知識的掌握能力。例如在《光的反射》這一虛擬實(shí)驗(yàn)中，這對光線走迷宮這一活動(dòng)，教師可以先提出問題：“同學(xué)們?nèi)绾卧趯?shí)驗(yàn)過程中讓紅色的鐳射光線走出迷宮呢”，讓小組成員共同商討光線走出迷宮的設(shè)計(jì)與操作，在此過程中學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎寂c動(dòng)手能力在此處得到了充分的體驗(yàn)。

3.2 清晰展示探究數(shù)據(jù)，便于學(xué)生形成科學(xué)概念，提高課堂教學(xué)的有效性

在小學(xué)科學(xué)傳統(tǒng)的教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)器材的局限性，往往學(xué)生實(shí)驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)與其他小組或個(gè)人之間的數(shù)據(jù)會(huì)有很大的差異，比如在對三年級學(xué)生開展《測量水的溫度》這一內(nèi)容時(shí)，傳統(tǒng)溫度計(jì)會(huì)受到多種因素的影響，導(dǎo)致水溫測量結(jié)果出現(xiàn)差異，這樣不利于學(xué)生得出正確的結(jié)論，也不利于幫助學(xué)生理解和形成科學(xué)概念，導(dǎo)致學(xué)生對于相關(guān)知識的認(rèn)知就出現(xiàn)偏差性。再如：在教學(xué)《怎樣得到更多的光和熱》這一課程的內(nèi)容時(shí)，選擇顏色不同的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白色與粉色之間的吸熱能力差異不大，但是如果使用傳統(tǒng)溫度計(jì)測量，這種細(xì)微的變化無法顯著體現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)測量結(jié)果無變化現(xiàn)象。這樣學(xué)生在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)中就會(huì)感覺實(shí)驗(yàn)探究完全沒有必要性，甚至產(chǎn)生很多的困惑，教師也會(huì)感到十分的尷尬。

但是，如果借助溫度傳感器開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，能夠保障學(xué)生直截了當(dāng)?shù)乜吹綔囟茸兓^程，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果。哪怕是十分細(xì)微的變化，也能夠快速、精準(zhǔn)地體現(xiàn)出來。并且，有關(guān)傳感器生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息，還能夠通過曲線、表格、刻度等展現(xiàn)，使學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析、總結(jié)，為教師在有限時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

3.3 激發(fā)學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的好奇心和求知欲

根據(jù)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容來看，倡導(dǎo)在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，將探究作為重要學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能夠在探究過程中發(fā)現(xiàn)知識、學(xué)習(xí)知識。學(xué)生在應(yīng)用電子傳感器學(xué)習(xí)光、熱、聲等相關(guān)知識時(shí)，能夠感受到傳感器強(qiáng)大的功能，開闊學(xué)生視野，豐富探究內(nèi)容，有利于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)概念和探究到底的好奇心和求知欲。

如進(jìn)行《植物的蒸騰作用》教學(xué)時(shí)，因?yàn)榻滩那懊嬷R的鋪墊，學(xué)生已經(jīng)掌握了植物生產(chǎn)的需求水分，那么植物需要的這些水分最終會(huì)去向哪里呢？不少學(xué)生對此一問三不知，進(jìn)而產(chǎn)生更好奇心理，想要通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來進(jìn)一步證實(shí)自己的想法。教師在此基礎(chǔ)上，可以借助電子白板以及各種數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，引導(dǎo)學(xué)生從感性認(rèn)知到理性認(rèn)知過渡，講實(shí)驗(yàn)過程與相關(guān)數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)，使學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)過程了解葉片蒸騰作用，水分蒸發(fā)過程，使其掌握植物葉孔的分布規(guī)律等。呼吸作用、蒸騰作用以及光合作用，是綠色植物的三大生理作用，本節(jié)課程教學(xué)活動(dòng)能夠?yàn)閷W(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)綠色植物在生物圈的作用奠定基礎(chǔ)，幫助學(xué)生完成知識構(gòu)建和知識運(yùn)用，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們應(yīng)將信息化設(shè)備電子傳感器引入科學(xué)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，將數(shù)字傳感器與小學(xué)科學(xué)探究教學(xué)相結(jié)合，可以讓小學(xué)生借助數(shù)字化工具進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，通過收集和處理信息親歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，提高自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。而且，還為學(xué)生開展多元化、綜合性和探究性研究提供硬件支持，構(gòu)建融合時(shí)代教育理念的數(shù)字傳感器探究性課堂模式，為小學(xué)科學(xué)教學(xué)信息化提供參考范例，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，提升學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，并提升教師的信息化教育教學(xué)素養(yǎng)。以上論述僅為筆者個(gè)人淺見，對于數(shù)字傳感器的運(yùn)用策略，期望廣大的科學(xué)教師繼續(xù)進(jìn)行探索。