运用传感器教学《怎样得到更多的光和热》

吴明辉

与传统的实验仪器相比，传感器具有技术新、功能强、性能可靠等优势。在执教《怎样得到更多的光和热》一课时，我尝试运用传感器技术，研究其对小学生建构科学概念有何作用。

教学分析

1.学生关于“光和热”的前概念

学生天天和光接触，对于光可以转化为热，他们有自己的观察和感知。由于受知识水平所限，学生不可能从光的本质上去认识光，并科学描述光与热之间的能量转化关系。好在，学生在生活中也接触了一些利用光的原理制作的物品，因此学习起来也是具有一定基础的。本节课的目的是指引学生从活动中体验到太阳是一种热量的来源，物体在阳光下吸收到的热量不仅与物体材料的性质（颜色、表面光滑程度等）有关系，还与物体受阳光照射的角度有关。

2.传统实验教学遇到的问题

本课的教学目的之一是，指引学生从活动中体验到太阳也是一种热量的来源，物体在阳光下吸收到的热量与物体材料的性质有关。本课教学内容的特殊性在于，上课时不一定是好天气，而且实验过程中云的多少、风的大小、气温的高低等因素都会影响实验的效果。这就使学生很难获得准确的数据，难以通过实验得到正确的结论，对学生建构科学概念造成困难。

3.解决思路

用白炽灯模拟太阳提供光源和热源，可以较好地解决天气的影响问题，但会引出一个新问题，传统的温度计误差较大，对白炽灯的温度反应可能并不敏感。而且，小学生定时记录数据的能力有限，难以形成连贯的过程性数据。如果用温度传感器代替传统温度计，把物體在阳光下吸收到的热量与材料的性质关系以数字化的形式显示，就能看到整个过程的曲线变化，让实验结果变得更直观、更详细。

具体来说，本课以发现的问题为引领，以问题探究为核心，以学生为主体，充分利用学生已有的认识和经验，以“怎样才能得到更多的光和热”作为探究的载体，通过猜想、实验、推测，最后发现物体的材料与吸热的关系。在教学过程中，注重学生的亲身感受和思维训练，不断帮助学生构建“物体的材料与吸热有关”的科学概念。

教学过程

1.引入课题

谈话：太阳是个熊熊燃烧的大火球，是我们地球最大的光源和热源。请你说一说：人们在生产生活中是如何使用太阳的光和热的？我们怎样得到更多的光和热？

设计思路：从生活现象出发，引出相关的科学概念，让学生明白科学与生活密切相关，激发他们探索科学的强烈欲望，为他们后面的学习埋下伏笔。

2.探究新知

谈话：人们夏天一般喜欢穿浅色的衣服，冬天喜欢穿深色的衣服，物体的颜色与吸收太阳的热有关吗？

（引导学生用对比实验的方法设计并运用台灯、传感器进行实验探究，让学生利用传感器收集数据、分析数据，得出颜色越深、表面越光滑，纸袋吸热越多、升温越快的结论。）

设计思路：通过组织学生进行实验设计和利用传感器实验操作，培养学生动手操作能力、观察能力以及分析数据的能力。设问引导，培养学生联想推理和概括能力。特别有三个实践创新：

第一，用白炽灯通电后发出的光和热代替太阳的光和热，实现了将室外的科学实验转移至室内，最大的优点就是不受天气的影响，避免了云的多少变化、风与周围气温变化的干扰，而且很好地控制实验中摆放地点、方式、时间等因素。

第二，用温度传感器代替传统温度计，让学生直观明了地看到温度变化的过程，实验数据更加精确、直观，他们能在有限的课堂时间里直接观察到实验现象及数据的动态变化，极大地提高了课堂教学效率，这是传统实验器材无法做到的。

第三，为了进一步提高各组汇报实验结果的效率，让学生利用手机照相功能和网络传输功能等技术，把实验结果实时传到屏幕上，可以在短时间内让全班同学观察到各组不同颜色物体的吸热多少的变化，从而掌握更多信息。另一方面，由于学生利用温度传感器汇报，一些无关的细节被淡化，因而他们可以更容易注意变量之间的相互影响，从而把注意力放在有用的信息上，更有利于学生对本课科学概念的理解。

3.微课学习

谈话：物体受阳光照射角度与吸热有关系吗？

（之后，教师给学生播放微课实验视频，然后指导学生分析并得出结论：物体吸热情况与阳光直射、斜射有关系，阳光直射时，纸袋升温快。）

设计思路：由于上课时间有限，学生也掌握了传感器的使用方法，为了节省时间和减少重复实验操作，这里让学生通过直接观看微课实验视频，学习本课的另一个科学概念，他们通过分析实验结果得出结论，培养推理、概括能力。

4.概括总结，拓展认识

教师根据学生在温度传感器实验中的学习，组织他们归纳小结：物体颜色越深，受到太阳光垂直照射时，可以得到更多的光和热。

之后，教师提供宇航服方面的图片资料让学生自主阅读，再组织学生回答几个与课题有关的问题，不断帮助学生构建“物体的材料与吸热有关”的科学概念。

设计思路：这一环节的目的是，通过谈话的形式引导学生得出相关结论，提高学生的总结以及概括能力。同时，让学生通过自主阅读、回答问题，进一步深入理解“物体的材料与吸热有关”的科学概念，引导学生认识到自然事物的变化之间是有联系的，让他们把知识延伸，提高他们学习科学的兴趣和探究能力，最终完成本课的教学目标。