传感器在初中物理实验教学中的应用

在新课程理念的指导下，物理实验教学被赋予了新的含义，它以培养学生的探究能力和自主学习能力为终极目标，使学生学会自我发展、自我成长，综合提升学生的物理学科素养，为将来的工作和学习奠定理论基础。

初中物理是以科学实验探究为主的自然学科，教材设计的实验内容十分丰富，并且很全面，涉及物理知识的方方面面。为了拓展知识面，丰富学生的物理知识，还增加了部分选做的实验。在以往的教学时，多是教师和学生一起按照教材上安排的内容和进度进行物理实验。这样教学，学生只是学到了相应的物理知识，但探究能力、创新思维能力、合作意识等很难得到培养。物理传感器的使用，直观展示物理实验现象，大大丰富了物理实验教学的内容，使物理实验更有兴趣，更科学准确，更能解释物理规律，大大增强实验教学效果，提升学生的物理实验素养。本文结合具体教学实践，谈一下数字化传感器在初中物理实验教学中的应用情况。

1 应用传感器激发学生的学习兴趣，拉近学生与物理之间的距离

初中学生很愿意接受趣味性强的知识，物理学科就是这样的一门学科。教师应抓住这一学科特点，发挥数字传感器的优质作用，整合生活中的课程资源，激发学生的学习兴趣，使那些枯燥的定义、定律、公式等变为形象直观的数字、图像、图表等信息，师生通过对数字、图像、图表的分析理解物理概念或定律等，大大激发学生的学习兴趣，拉近学生与物理之间的距离，提高学生自主学习的积极性。

如在进行“力”的教学时，讲解有关力的大小时，笔者利用数字传感器辅助教学，上课时让两个学生分别用手指拿着一个力传感器，将两个传感器的挂钩相互连接，让两个学生慢慢拉动传感器，看电脑大屏幕上出现的数据变化，从而让学生理解力是物体对物体的作用这一概念，并直观认识了力的大小。

在进行“路程”的教学时，笔者提示学生，可以利用位移传感器进行路程的测量。比如在进行体育中的跳远和投掷项目的比赛时，可利用位移传感器准确快捷地进行测量，既增加了测量的精确度，又达到了客观公正，大大提高了比赛的效率。

在进行“温度”的教学时，笔者为了让学生理解一切物体都具有温度这一道理，利用温度传感器让学生测量身边物体的温度，人手、水、冰水混合物、沙土等。学生通过亲身测量，理解了温度就是物体的冷热程度这一概念的本质内涵，尤其是对冰水混合物的温度的理解更到位。通过这种方式教学，有效激发学生的学习兴趣，拉近了学生与物理的距离，拉近了学生与生活的距离。

2 应用传感器揭示物理规律，培养学生的发现能力

物理实验现象有很多是有规律可循的，初中学生对语言文字的理解和总结归纳能力还不够成熟，很多时候不能全面客观地总结出物理规律。这时，教师可以利用直观的数字化设备――数字传感器进行物理实验，全程跟踪实验现象，采集相关数据，形成表格或者曲线，这样学生很容易理解物理实验规律，培养和提高学生的发现能力。

如在讲解“流体压强与流速的关系”时，笔者引进了数字传感器――大气压传感器。在进行探究气体压强与气体流速的关系的实验时，笔者利用理发用的吹风机做风源，可以变换吹风的档次，由低到高逐渐加快吹风的速度。在吹风的整个过程中都用气体压强传感器采集气流的压强，每隔0.5秒采集一个数据，保存到电脑的Excel表格中。过一段时间后，停止吹风，采集数据结束。笔者对Excel表格中的数据进行处理，形成流速―气压图像，学生通过对图像的分析，很容易发现“气流越大，气压越低”的规律。这一规律的发现，极大地激发了学生的好奇心，提高了学生的实验参与度，培养了学生的发现能力。

3 应用传感器激发学生探究欲望，提高学生科学探究能力

初中物理新课程标准明确提出：“新课程理念下的物理实验教学，要大力培养学生的实验探究能力，培养学生的创新精神，为学生将来的进一步发展奠定理论基础，提高学生的综合实验素养。”初中物理很多演示实验操作性较强，可变为学生探究实验。利用数字传感器进行实验探究，在教师指导下，学生通过动手操作得出结论，不但使学生的主体作用、教师的主导作用得以真正发挥，而且使学生真正参与到学习过程中，兴趣浓厚，成为学习的主人，有效提高学生的探究能力和创新精神。

在教学过程中，笔者采用“问题设置――实验探究――总结归纳”的教学模式。如在进行“温度”的教学时，笔者利用多媒体播放一段视频并提问：在炎热的夏天，人们在房间里休息，有的人大汗淋漓，在屋顶有台电扇，电扇在高速地旋转着，人们会感觉凉快些，这时房间里的空气的温度降低了吗？学生对这个问题的答案猜测很多，大多数人认为空气温度会降低。然后请学生进行自主探究，就在这个教室里，也是一个炎热的夏天，教室屋顶有台电扇在高速旋转，学生利用数字传感器采集空气中的温度。几分钟后，停止采集数据，教师帮助学生处理数据，把数据转化成时间―温度图像，学生很惊讶地发现空气温度不变。那为什么人们在旋转的电扇下会感觉凉快呢？经讨论得知，空气的快速流动能加快人身上汗液蒸发的速度，蒸发从人身体上吸热，致使人会感觉凉爽，空气温度却不变。通过这样的探究活动，大大丰富了学生学习物理的途径和方法，提高了学生的探究实践能力。

4 应用传感器突破教学难点，提高教学有效性

初中物理很多实验的教学，效果不是很明显，并且有的实验现象、实验结论是由教师讲出来的，而不是做出来的。有的是由于器材的原因，有的是由于实验人造成的。利用数字传感器很精确地完成相关物理实验，对微观的实验现象能直观化处理，使学生感知物理就在身边、就在眼前，有效突破教学难点，提高教学有效性。

如在进行“声音的三个特征”的教学时，笔者利用数字传感器突破了声音强度这个概念的教学。初中学生对声音的强度的理解较为困难，通过对课本的学习，只能大致了解声音的强弱，但具体到什么强度超过了人们的承受范围，学生理解不够准确，不够深刻。这时，笔者引用数字传感器辅助教学，当教室里出现不同强度的声音时，利用传感器采集相应的数据，先是声音逐渐增强，再逐渐减弱，通过大屏幕观察声音的强度变化，从而让学生理解什么样的强度是噪音，什么样的强度不影响人们的休息和工作等。通过传感器的使用，学生直观理解了噪音的鉴别方法，并把抽象的数据变成了形象的感官，大大提高物理教学的有效性。

5 应用传感器揭示科学奥秘，变模拟实验为真实实验

初中物理教材中有的实验是很难用现有的器材完成的，这样教师不得不采用模型或者是利用多媒体课件进行模拟实验教学，学生对实验现象半信半疑，对知识点的把握也是模棱两可。这时教师可以整合优质教学手段，采用数字传感器辅助教学，会收到意想不到的教学效果，可以把模拟实验变为现实。

如在进行“磁场”的教学时，学生对磁场的强弱的理解较为困难，因为磁场不仅是看不到、摸不着的物质，也是感觉不到的一种“场”。这时，笔者利用磁场强度传感器进行教学。在讲解磁场的分布、磁场的强弱时，利用传感器逐点采集数据，让学生结合教师的采集点和数据展示情况，深刻理解磁感应强度的概念，理解这些看不到、摸不着、感觉不到的特殊物质，变模拟实验为真实实验，大大增强实验教学效果。

总之，数字化传感器的使用，为物理实验教学提供了极大的方便，把那些常规器材难以完成的实验做了出来，揭示了物理的本质，提高了学生的自主探究能力和创新精神，全面落实三维教学目标。