基于数字传感器的小学科学探究教学路径分析

黄伟延

（广州市第七中学实验学校 广东·广州 510000）

随着科技的不断发展与进步，小学阶段的教学理念和教学方法都发生了巨大的变革。众所周知知识之间并非是独立的个体，而是彼此联系的。随着教学活动的深入，学生需要掌握的知识也逐渐呈现多学科、多元化发展趋势。在小学科学学科教学中，利用数字传感器进行探究教学，这对于学生思考、探究等思维的培养具有关键的引导性价值，更加有效地提升了传统探究教学的效率，实现了特殊问题的针对性教学，有助于促进学生的全面性发展。数字传感器的运用不仅能够降低教学难度，还能够培养学生的科学素养，因此在当前科学课程教学活动中具有十分重要的作用。以下笔者将从数字传感器在小学科学探究中运用的价值意义以及运用原则进行分析，并提出相关的教学策略，具体分析如下。

1 数字传感器在小学科学探究中的运用价值分析

1.1 呈现数字化的实验手段

通过科学实验教学的成功实例可以表明，可视化科学现象及规律，在实验中成功的关键是让学生“看到现象”。科学虽然作为一门以探究为基础的科学，在小学课堂中无法演示全部的探究实验。这时数字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。如：相互作用力的效果，对于两个力大小，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。但是数字化传感器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。这样学生不仅看到了物理现象，总结出了物理规律，还在很大程度上提升了学生学习科学的兴趣。

1.2 将抽象的东西具体化、可视化

在对“声”的学习时，难点在于如何才能让学生了解和掌握声音的三个特性呢？而数字传感器的运用，就使得这个知识变得简单化，即声音的增强、减弱能够被传感器设备直接捕捉，利用计算机设备可以全面、清晰的掌握。有关音叉振动导致的波形线形，还可以利用声传感器进行检测，读出每秒钟“波形”的个数，就是该声的频率。那么在这样的背景下，很多的科学探究教学就变得更加具体化、可视化。

1.3 利用传感器技术学生可以进行探究式学习，培养创新思维

有关科学教学活动，涉及到实验、观察、分析、总结、知识归纳等，在研究过程中教师一定要将重点放在实验在线科学发现的这一过程，使学生能够按照“猜想—验证—归纳”这一流程对科学知识进行探究。数字传感器的引进与应用，能够有效增强探究实效。在实际学习活动中，教师应该鼓励学生通过实验活动的真实情境，进行自主研究与学习，这样不仅可以引导学生更为深入地认识科学，开拓学生的思维和培养学生的创新意识。

2 数字化技术在小学科学教学中的应用原则

2.1 对象性

在应用数字传感器的过程中，要始终围绕科学教学这个目标，明确应用主题，确保有关资料符合教学内容。不能单纯地提高课堂教学趣味性，有关探究过程要层层推进，符合学生逻辑思维，设置合理难度，提高科学教学的系统化。再此过程中教师要注意，小学生的自我约束能力不高，教师要结合学情适时引导，不要滥用传感器，以免让学生形成一种依赖性，影响学生创新思维的发展。

2.2 循序渐进

目前在小学科学探究教学活动中，有关数字传感器的应用时间并不长，因此教学计划、教学内容等还有待完善。其次，学生作为学习活动的主体，教师要充分发挥自己引导作用。但是并不代表着教师丧失主导作用，只不过主导侧重点有所变化而已。最后，教师要从思想上明白，不能过度依赖数字传感器，真实的实验过程始终不可替代。

2.3 时效性

事物是不断发展变化的，数字传感器的运用方法也要与时俱进，特别是要考虑一些数据真实性对于学生实验探究的价值意义，这样才能真正的保障小学科学教学的时代性发展。

3 数字传感器在小学科学探究教学中的运用分析

3.1 开展实践教学，培养学生操作和反思能力

在实践教学中选择数字传感器时，需要充分考虑学生年龄特点，以便学生能够进行实际操作。但是根据实际情况来看，由于及时选择的材料不同，因此实验活动的效果、数据以及结论会存在一定差异。例如，在对学会开展《光的反射》这一课程知识教学时，虽然老师选择了浅色的纸，但是由于纸张表面的光滑程度有所差异，实验活动产生的反射效果也会有所不同。如果对此标准不能统一，将会导致实验结论存在差之毫厘，谬之千里的结论。但是传感器的应用，能够有效避免由此类因素导致的结论差异性，使得教师能够对课堂进行掌控，进而更好地组织课堂教学。

通过数字传感器对学生开展实验教学，能够引导学生重视实验操作的严谨性，从思想上明白，实验活动中任何一个细微的操作、组装差异等都会产生较大后果。这就需要培养学生的冷静思考能力，根据实验要求，调整有关实验设备，最终得到理想效果。如果小组实验结果出现较大差异，那么需要思考差异产生的原因，使学生在反复思考操作过程中发现问题、解决问题，然后通过自身实际操作进行验证，不断深化自己对课程知识的掌握能力。例如在《光的反射》这一虚拟实验中，这对光线走迷宫这一活动，教师可以先提出问题：“同学们如何在实验过程中让红色的镭射光线走出迷宫呢”，让小组成员共同商讨光线走出迷宫的设计与操作，在此过程中学生严谨的思考与动手能力在此处得到了充分的体验。

3.2 清晰展示探究数据，便于学生形成科学概念，提高课堂教学的有效性

在小学科学传统的教学中，由于实验器材的局限性，往往学生实验后得到的数据与其他小组或个人之间的数据会有很大的差异，比如在对三年级学生开展《测量水的温度》这一内容时，传统温度计会受到多种因素的影响，导致水温测量结果出现差异，这样不利于学生得出正确的结论，也不利于帮助学生理解和形成科学概念，导致学生对于相关知识的认知就出现偏差性。再如：在教学《怎样得到更多的光和热》这一课程的内容时，选择颜色不同的材料进行实验发现，白色与粉色之间的吸热能力差异不大，但是如果使用传统温度计测量，这种细微的变化无法显著体现，甚至会出现测量结果无变化现象。这样学生在整个的实验中就会感觉实验探究完全没有必要性，甚至产生很多的困惑，教师也会感到十分的尴尬。

但是，如果借助温度传感器开展实验活动，能够保障学生直截了当地看到温度变化过程，明确实验结果。哪怕是十分细微的变化，也能够快速、精准地体现出来。并且，有关传感器生产的数据信息，还能够通过曲线、表格、刻度等展现，使学生能够对实验数据进行直观分析、总结，为教师在有限时间内完成教学目标奠定基础。

3.3 激发学生对科学学习的好奇心和求知欲

根据《义务教育小学科学课程标准》内容来看，倡导在科学教学活动中，将探究作为重要学习方式，使学生能够在探究过程中发现知识、学习知识。学生在应用电子传感器学习光、热、声等相关知识时，能够感受到传感器强大的功能，开阔学生视野，丰富探究内容，有利于激发学生对科学概念和探究到底的好奇心和求知欲。

如进行《植物的蒸腾作用》教学时，因为教材前面知识的铺垫，学生已经掌握了植物生产的需求水分，那么植物需要的这些水分最终会去向哪里呢？不少学生对此一问三不知，进而产生更好奇心理，想要通过实验活动来进一步证实自己的想法。教师在此基础上，可以借助电子白板以及各种数字化实验仪器，引导学生从感性认知到理性认知过渡，讲实验过程与相关数据可视化展现，使学生能够通过实验过程了解叶片蒸腾作用，水分蒸发过程，使其掌握植物叶孔的分布规律等。呼吸作用、蒸腾作用以及光合作用，是绿色植物的三大生理作用，本节课程教学活动能够为学生后续学习绿色植物在生物圈的作用奠定基础，帮助学生完成知识构建和知识运用，从而达成教学目标。

4 结束语

综上所述，我们应将信息化设备电子传感器引入科学探究性学习活动中，将数字传感器与小学科学探究教学相结合，可以让小学生借助数字化工具进行自主学习，通过收集和处理信息亲历科学探究过程，培养科学态度，提高自主学习和创新能力。而且，还为学生开展多元化、综合性和探究性研究提供硬件支持，构建融合时代教育理念的数字传感器探究性课堂模式，为小学科学教学信息化提供参考范例，进一步培养学生的核心素养，提升学生创新精神和实践能力，并提升教师的信息化教育教学素养。以上论述仅为笔者个人浅见，对于数字传感器的运用策略，期望广大的科学教师继续进行探索。