浅谈传感器技术在初中物理实验教学中的应用

摘 要：在国家新一轮课程改革与现代信息技术的共同推进下，传统实验教学与数字化实验以各自优点作为基础，实现数字化传感器和计算机相整合。本文简单论述了中学物理实验中应用传感器进行实验的优点，期待这一新的知识技术能早日广泛地应用于物理教学中，为传统的物理实验教学注入新的活力。

关键词：信息技术;数字传感器;物理实验;整合优化

一、 引言

传感器作为教育手段现代化的一个新的突破口，进入中学物理实验室，不仅突出物理学科重应用、重实际的特点，随着各种仪器及技术的不断更新，人们尝试着借助其优点扩展自己的感知范围。传感器就如人类的“五官”，负责信息的采集，在物理实验中，能够将声、光、力、热等，这些感受到的物理量与电学完美融合，在测量中放大、传输、储存。

二、

在初中物理实验教学中应用传感器技术的优点

（一） 呈现数字化的实验手段

通过物理实验教学的成功实例可以表明，可视化物理现象及规律，在实验中成功的关键是让学生“看到现象”。物理虽然作为一门以实验为基础的科学，在中学实验室中无法演示全部的实验。这时数字化传感信息系统提供的先进技术手段就起了非常重要的作用。例如：相互作用力的效果是生活中的常见现象，双手击掌，两手都疼;人站地上不掉下去，是受到重力和支持力。如何从物理学的规律出发更好的认识相互作用力的特点，却是一个教学难点。两个力大小，方向的特点，传统实验装备只能用弹簧测力计测量水平方向力的大小关系，在竖直方向上由于有重力的影响，结果存在的误差比较大，不能给学生提供有分析价值的数据。

数字化传感器此时的优势就显示出来了，将传感器引入相互作用力的教学，学生在实验中手持力传感器往两边拉动，就可以在很短的时间内清楚地记录下两个力随时间变化的图像，及其运动过程中两个力的关系。

在实验技术和进步的实验手段的有机结合下，学生不仅看到了物理现象，总结出了物理规律，学生对物理学的兴趣也被唤起，而学生在科学探索的道路上能走多远的关键因素正是由这种兴趣来决定的。

（二） 将抽象的东西，具体化，可视化。

在《声》这一章的学习中，难点在于怎样让学生了解和掌握声音三个特性。这个问题在教学中出现声传感器时，问题一下就变得非常简单了，声音的增强、减弱过程声可以被传感器直接检测到，这一过程也可以在计算机上被清晰地观察到。伴随音叉振动形成的“波形”現象还可以利用声传感器检测到，读出每秒钟“波形”的个数，就是该声的频率。由于传感器技术的独特的作用，使实验的微观现象被极大地扩展和可视化，

（三） 突破局限，弥补不足

在电磁学实验教学中的一个难点是，电磁学看不到摸不着，学生没法观察到现象，一切靠想象，可能还会在心中形成电磁学的“晦涩、难懂”的印象，而失了物理学习的信心。电磁学一章中，例如，在利用导体切割磁感线产生感应电流的实验中，使用单根导线进行切割是最理想的实验设计。学生对结构简单的单根导线来切割磁感线，产生感应电流不存在认知困难。但用单根导线切割磁感线的电流相当微弱，如果用传统实验仪器，只能测毫安级，电流太弱，灵敏电流计指针的偏转不够明显。为了实验明显，要么增加导线在磁场中有效长度，使用多匝线圈代替单根导线，要么增加磁场强度。效果是有了，但也增加了学生将多匝线圈看作单一导体的在认知难度。如果借助微电流传感器可以将实验精度由毫安级提升到微安级，单根导线切割磁感线产生的感应电流能被学生清晰地观察到。教师实现了多年的设想，软硬件的有机结合增加了实验的深度，电磁学实验的广度被拓展，大大启发了学生的思维。

（四） 利用传感器技术学生可以进行探究式学习，培养创新思维

物理学习是一个贯穿了实验、观察、探究、归纳和抽象的过程。在实验教学中，我们注重通过实验再现科学发现的过程，从而让学生体验到“猜想-验证-归纳”的科学探究过程，初步掌握科学研究的方法。传感器的应用大大提高了这种探究过程的实效。对传统实验进行“再挖掘”，改变传统实验条件，开发其潜在的教育和教学功能。在运用传感器进行实验教学中，教师鼓励学生充分利用实验创设的真实情景，主动地进行探索、学习;通过处理实验的一系列数据，“发现”新规律，“定义”新的物理量，让学生在研究和归纳的过程中感性地理解物理变化及其规律。这样学生最终不仅可以更深入地理解物理学的现象，而且可以更好地独立思考、大胆假设和严谨探索，从而开拓学生思维和培养学生的创新意识。

三、

结束语

数字化实验不是用来做秀的，如果传统实验能够做得好，主要由传统实验完成。在数字实验中，计算机能够自动完成采集、处理数据的机械性工作，那样更多的教学时间能够被腾出，用来更多地引导学生进行物理现象的观察，物理过程的体验，物理规律的探究，这在学生发现问题、提出问题、探究问题、解决问题的能力培养上，有重要的作用。传统实验通过观察结果来定性，数字化实验不仅可以定性还可以定量，并且这个“量”。可以是传统实验无法观测出的反应量。数字化实验与传统实验并不矛盾，数字化实验和传统实验应该是有机结合、相辅相成的关系。

参考文献：

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作者简介：

邹培敏，广东省中山市，广东省中山市溪角中学。