初中科学实验教学中传感技术的运用研究

褚礼强

摘要：传感技术是当下更具前瞻性的一项技术，如果能够恰当地将其运用于科学实验教学中，不仅有利于将传统意义上的静态实验过程动态化，而且还能使抽象的科学概念生动形象化，同时还对提升初中学生的科学品质和素养大有帮助。本文就结合浙教版中的知识点对传感技术在初中科学实验教学实践中的具体运用进行探讨。

关键词：科学实验教学；初中科学浙教版；传感技术；实践运用

前言：在新课改的时代背景下，科学实验凭借其“重视活动探究”和“做科学”等显著优势赢得了很多师生的青睐。初中科学浙教版教材也尤为重视培养学生的实验能力和探究精神。在开展初中科学实验教学时如果能够恰当地依托传感技术，并将传感器视为其核心工具，将对优化科学实验教学效果大有裨益。

一、传感技术内涵概述

通常而言，传感技术系统是由以下几大构件组成的，即数据采集器、传感器、计算机以及配套软件。传感技术的工作原理具体如下：依托于传感器这一设备来实现对外部的感应信号向电信号的转化，然后实现对转化来的电信号的传输，并将其传输给数据采集器[1]。同时，借助数据采集器装置对电信号进行系统的加工及处理，进行处理之后将其再次传输给计算机，最终借助相应的配套运行软件对实验数据进行系统统计、分析以及相应的拟合处理。

在浙教版初中科学实验教材中，并不是教材中所有的知识点都能够借助于传感器进行教学。能够借助于传感技术开展教学的知识点具体如下：力、微电流、电流、电压、溶解氧、电磁感应等，这些都可被视为理化传感器，并且可被应用在各类实验课题中。当前，传感技术正是凭借其显著的探究性和直观性、操作简易化以及定量分析等优势在初中科学实验教学中得到了广泛地运用，并且被视为一种“新式武器”。

二、基于传感技术在浙教版初中科学实验教学中的实践分析

1.传感技术在“冰的熔化实验”中的运用

在浙教版初中《科学》七上第四章中存在着“固体熔化”这一知识点，实验所采用的是酒精灯水浴分别是加热硫代硫酸钠晶体和松香固体，首先，可采用温度计每隔几十秒的时间对加热两固体的温度进行数据记录，然后实验得到非晶体（松香）和晶体（硫代硫酸钠）在熔化期间温度伴随着时间发生变化的具体曲线图。假如完全遵照教材上所设计的进行实验操作，从理論层面的确能够完成实验任务，然而在具体进行实验操作时这种操作方法存在着其固有的缺陷。其一，学生应时刻关注温度计上的读数，这样就显得非常繁琐、耗时，有时还极易出现由于学生疏忽而出现误读和记录失误的情况，因而可操作性不是很强[2]。其二，固体在熔化期间，其温度变化并不是非常明显，极易出现温度计读数误差。

为了有效弥补上述实验操作繁琐、耗时以及容易出现误差等诸多方面的不足，同时更好地促进学生理解，可尝试将传感技术应用于“冰的熔化实验”的实际操作中。借助于温度传感器对冰在熔化过程中温度随时间变化情况进行测量，然后记录数据制作成图，通过对冰的熔化图像进行观察和分析，学生就能看出冰在熔化时温度随着时间的变化而呈现出的线性关系。借此学生就能明确以下知识点：冰属于晶体的一种类型，其有相应的熔点，冰的熔点温度是0℃，并且冰处于熔点状态下其是冰水混和物状态。

2.传感技术在“耳和听觉”中的运用

对于大多数的初中生而言，其形象思维通常较强，但是抽象的思维能力则相对较弱些。浙教版初中科学实验教材中存在着一些抽象特点较强的概念，很多学生在对这些概念进行理解时通常会遇到一些困难。如果能够恰当地依托传感技术进行教学，通常能够较好地提升课堂教学的效果。下面就结合传感技术在“耳和听觉”中的运用进行探讨和分析。“耳和听觉”是七下第二章第二节第二课时的内容，这一课时的教学是学生认识人耳功能最直接的素材。在进行这些章节内容的教学时，如果能够较好地将音乐基础知识的传授同科学实验密切结合起来，利于更有效地激发学生的学习兴趣[3]。尤其是音色这一概念更具抽象性，在教材中仅简单指出了音色为声音的一大特征，并没有进行更深一层次的探讨。依托传感技术在讲授这一知识点时，可先让学生观看不同学生个体的波形图，这样能够让学生了解到不同学生个体在音色方面存在的差异性特点。

这一依托传感技术进行初中科学实验教学，利于学生对抽象的科学概念有形象认知，并且很多学生还通常对传感器这一新技术展现出了极大的学习兴趣。然后，教师借助图象对音色概念进行讲解，这样能够极大提升课堂教学效果。

3.传感技术在“水中溶解氧与水温间关系”教学中的运用

依托传感技术开展的科学实验教学研究，有利于较好地实现从课内向课外的延伸，同时还有利于学生借助于课内所学去解决实际生活中所遇到的问题。这样一来，就能够较好地将新知融入原认知结构中，借此来切实提升学生的科学素养。例如，可依托传感技术对钱塘江水质、温室效应问题、溶解氧与水温间的关系等进行调研。

在浙教版初中八上有一涉及溶质的知识点，但是在教材中并未明确给出有关气体作为溶质在水中溶解的溶解度实际值的大小以及其与之相关的影响因素，而单纯以“河水可以养鱼，说明河水中溶解了什么物质？它是溶质吗？”进行简要论述。以传感技术为依托，我们还可开展围绕“水中溶解氧与水温间关系”这一主题的课外实践活动实验研究，并借助于温度传感器、溶解氧传感器这些设备进行实验探究，这样能够让学生更深入地了解水中气体溶解度的实际影响因素。

结语：综上所述，实验教学是顺应新课改背景下的一种独特的教学形式，这一信息形式是与其信息技术的整合为背景的，有效地促进了科学实验过程的数据的自动化采集、显示的直观化以及实现数据的图形化等。在初中科学实验教学中如果能够恰当地依托科学传感技术，不仅能够使实验开展难度降低，同时还利于强化实验的探究性特点并对培养学生的科学素养大有帮助。初中科学教师也应努力学习并掌握这一“新式武器”，并使其在初中科学实验教学中的作用得到有效发挥。

参考文献：

[1]陈苍鹏.科学实验改进与创新--以浙教版教材为例[J].教学月刊·中学版（语文教学）， 2015（11）：65-68.

[2]孟晓龙.数字化实验在中学化学科学探究教学案例中的开发和应用研究[D].合肥师范学院，2017：132-134.

（作者单位：浙江省台州市天台县坦头中学318000）