课堂应有越来越多的传感器

信息化时代，技术已渗透到科学探究的各个环节，运用传感器能更好地收集、分析数据，促进探究数字化。从实践看，常用的传感器主要包括实验室专用传感器、移动终端传感器等。

实验室专用传感器

实验室专用传感器，具有精度高、专业性强的特点，但同时它的操作要求高，价格偏高。探究绿叶在进行光合作用和呼吸作用中二氧化碳的变化时，可以看出传感器的巨大优势。

1.学生学习更加主动

学生在学习中，对绿叶的光合作用和呼吸作用产生了好奇，他们在探究过程中运用二氧化碳传感器获取和分析实验数据，获得深刻体验。甚至在项目结束后，谈到未来的探究方向时，学生还表示希望增加氧气传感器，同时检测绿叶在光合作用和呼吸作用过程中氧气与二氧化碳的含量变化。这表明，传感器的介入使学生处于学习的主体地位，让他们成为学习的积极参与者和实践者。

2.學生学习更加深入

有了传感器更加精确的数值显示，学生发现，同样条件下绿叶呼吸作用时检测到的数据较明显，光合作用时消耗二氧化碳的现象却不明显。这引发学生主动发现并解决问题，他们经过思考讨论及查阅资料后推测，这可能与空气中氧气与二氧化碳含量有关，即在密闭的集气瓶空间实验，绿叶呼吸作用时，有较足够的氧气参与作用，而光合作用时，绿叶需要的二氧化碳含量却太有限。他们提出对光合作用的实验进行调整，在实验前，向集气瓶中注入人体呼出的气体，增加瓶中的二氧化碳含量。这表明，学生能够根据实际对问题进行分析，提出问题解决的思路，在逻辑推理、分析判断的基础上，通过一定的设备获取相关数据来解决问题。

除二氧化碳传感器之外，借助光传感器的引入和数据采集器持续长时间收集数据，学生能更清晰地观测到二氧化碳含量及光强度的关联变化，在数据分析上表现出传统仪器无法比拟的优势。

移动终端传感器

如果大家还在纠结是否购买专业传感器，不妨关注手机、平板等移动终端，它们自带了丰富的传感器，教学中可以充分利用学生家里的闲置手机、平板开展实验。其缺点是，受市场上App应用的限制，而且采集不够精确。

1.暴露学生的前概念

在《声音的变化》一课中，对于音高由什么决定，学生已具备前概念。教师在课堂上提出“声音的高低变化与什么有关”问题后，可以带他们去体验手机App“体检宝”中的听力检测功能，简单易行，而且节约课堂时间。通过这一体验，能充分暴露学生的前概念，即声音的高低变化与频率有关，或者声音的大小变化与振幅有关。

2.有效建构科学概念

科学概念不是靠教师讲授获得的，而是在科学探究过程中建构的。传统课堂上，执教《声音的变化》一课时，影响音高的变量难以逐一控制，而手机App“体检宝”中的听力检测功能可以准确控制单一变量，发出音高不同而音量相同的声音，这大大降低了实验干扰因素的影响，使科学探究更加高效，学生的逻辑思维更加清晰，自主建构科学概念更加容易且准确，学生的学习兴趣大大提高。

3.迁移概念，学以致用

单纯的概念学习意义不大，当概念与解决问题联系在一起时，知识就被赋予了更多生活的气息，因而被赋予了更多意义。科学课堂如果与生活紧密结合，学生就能意识到知识源于生活，运用于生活。《声音的变化》一课的主要科学概念是“音高由振动频率决定”，在学生掌握这个概念之后，教师要引导他们将其运用于生活。在课堂上设计“自主制作乐器”的环节，学生运用所学概念，改变物体的长短、粗细等，通过手机App“体检宝”直观地发现改变振动的频率，使材料发出高音或低音。在迁移概念、巩固概念的基础上，学生提高了解决问题的能力，提高了对生活的关注度。

人工智能时代的到来，不只是手机、平板等移动终端，身边的很多其他产品也运用了传感器。在小学科学课的技术与工程内容的学习中，融入传感器的运用，可以让学生面对真实的问题情境，用现实的方法解决问题。例如，教师提供设计盲人避障产品的生活情境，让学生在具体的情境中发现问题，并在具体问题的驱动下，完善设计思路，使设计更加可行。在学生完成初次设计后，采用“世界咖啡”论坛的形式，让小组内的学生相互学习，并围绕“实用性”“可行性”“创造性”相互评价，既知道自己小组设计存在的问题，又学习其他小组的创新之处，引发他们提出修改意见，并从更多的角度思考自己小组的设计如何改进。

综上所述，基于传感器和探究数字化的科学教育，为科学教育插上了翅膀，但任何一项新技术在教学应用前总要经历一个过程，需要广大科学教育工作者做出积极的探索实践。可喜的是，越来越多的科学教师在教学中开始使用这些新技术和新工具，传感器的使用不仅改变着科学课堂，更改变着教师和学生。

（本文系广东省教育科学十二五规划课题《基于数字化探究的小学科学素养教育研究》及广州市小学科学雷晓晖名师工作室研究成果。）