传感器在高中物理新课程教学中的应用

2020-11-25邹磊

读与写 2020年3期

邹磊

(江苏省外国语学校江苏苏州 215000)

物理是一门以实验为基础的科学，《高中物理课程标准》明确指出：“突出物理学科特点，发挥实验在物理教学中的重要作用，物理实验是高中物理教学中的重要内容。教师应该积极开发适合教学的实验项目，充分利用实验资源做实验。鼓励教师将计算机多媒体技术以及传感器应用到高中物理教学当中。”在高中物理课堂教学中，许多物理实验是瞬时完成的，现象较为单一，学生很难观察清楚，一部分实验受条件限制，现象不够清晰或者不能在课堂上进行，然而往往在这些实验现象中包含着很多信息和深刻的物理规律，对学生知识的构建有着重要作用。传感器进入到高中物理教学中，不仅能够将信息技术与物理知识相结合，还能成为现代化教育手段的突破口，激发学生学习物理的兴趣，对于提高学生的综合素质和发展创新思维有着重要作用。

1.什么是传感器

随着科学技术的发展，教育的不断深化改革，传感器作为一种新的教学仪器，一种新的教学实验方法走进高中物理课堂。传感器是一种可以把物理量或者化学量转变成方便利用的电信号器件。传感器就相当于人类的“五官”，担负着重要的信息采集任务。在高中物理实验中，传感器可以感受例如，位移，速度，压力，温度，湿度，声强，光照，流量等非电学量，并可以把它们按照一定的规律转换成电压，电流和电阻等电学量，并且能够放大，传输，储存，显示或者作出必要的控制。

2.传感器在高中物理新课程教学中应用的策略

2.1 应用传感器可以让实验现象更加直观。物理是一门实验学科，很多物理概念规律的探讨和推导都需要通过实验获得，帮助学生理解和掌握。进入高中阶段后，物理现象更加抽象，实验更加复杂，会使用很多的仪器，处理数据的过程也更加繁琐。例如，学习《简谐运动》这一节内容时，传统的处理模式只是教师直接的告诉学生弹簧振子的振动图像，学生并不可以直接观察到的，学生只是默默的接受。新课标的理念强调充分发挥学生的主观能动性，让学生发现新知识，并且可以理解和掌握。若教师直接将传感器技术应用到这个实验中，将位移传感器接收模块固定在支架上，连接到数据采集器第一通道；将位移传感器发射模块两端的金属环与弹簧振子实验器上的水平弹簧相连，并用软线将其垂直悬吊在实验器的垂直杆上。此时，位移传感器发射模块将作为弹簧使用。将位移传感器连接数据采集器，就可以在电脑上出现图像。因此，传感器技术的应用使微观现象直观化，而且积极的调动了学生学习的主动性，激发了学生对于物理的学习兴趣。

2.2 应用传感器可以节约课堂时间，更快更精准的完成实验。传统的实验教学中测量数据和处理数据都比较麻烦，所以一般实验室实验都要用一节课的时间，甚至是一节课都做不完一个实验。但是传感器的应用让数据采集和数据处理的过程简单了，提高了实验课堂的教学效率。例如，在教学《测小灯泡的伏安特性曲线》这一节内容时，连接好电路后，需要调节滑变记录小灯泡的电压、电流大小，再根据数据进行图像处理，如果读数不准确或者作图不规范，都会对实验结果产生影响。利用DlSlab只需要将电流传感器和电压传感器接入电路，在连接数据采集器，就可以直接采集电压电流的数据，并且输出计算机，经过教学软件的处理，就可以直接将小灯泡的伏安特性曲线图绘制出来。这让学生们节约了更多的时间，有更多的精力去设计实验，探究和分析实验，用于验证和修改假设，有利于学生间进行合作学习，更快更精准的完成实验。

2.3 应用传感器可以提高学生的自主探究能力。若想让学生通过自主探究学到知识，那么探究的主要形式就是利用实验培养学生的自主探究能力。自主探究是“猜想—验证—归纳—总结”的过程，让学生在这个过程中掌握科学的学习方法。高中物理的向心力、动能定理、机械能守恒都是重要的知识，但是传统的教学理念只能从理论上概括出其规律，学生不能得到验证。应用传感器，教师可以创设实验情境，提高物理实验探究过程的实效性，让学生进行独立思考，自己提出猜想，利用实验得到验证。在这个过程中，学生可以自己总结发现的物理规律，不仅可以激发学生的学习兴趣，还能提高学生独立思考和自主探究的能力。