常聽到一些中學(xué)理科教師抱怨：“傳感器太靈敏了，采集的實時實驗數(shù)據(jù)繪制出的曲線不平滑，學(xué)生疑問很多，我們很難向?qū)W生解釋清楚……”另有傳聞，某傳感器廠商將修改設(shè)置，使曲線平滑，以迎合這類教師們的教學(xué)需要。傳感器靈敏度高，真實反映科學(xué)實驗的實際情況，難道這也有錯嗎？
　　
　　圖1的曲線圖是用二氧化碳傳感器測量得到的。該實驗是將一片綠葉放入瓶中，用燈光照射，綠葉進(jìn)行光合作用吸收了二氧化碳，瓶中二氧化碳濃度隨之下降。這個下降趨勢的曲線是非常明顯的，但稍微細(xì)致觀察就會發(fā)現(xiàn)曲線并不是光滑地持續(xù)下降，而是在下降的趨勢中呈現(xiàn)小小的起伏，這是為什么呢？可能是由于傳感器的測量誤差，還可能是綠葉光合作用吸收二氧化碳的同時也在進(jìn)行呼吸作用放出二氧化碳……“天啊，這樣要花多少時間去向?qū)W生解釋??！”這個時候，一般的教師常常會不由自主地埋怨技術(shù)的使用使課堂教學(xué)進(jìn)程受到了干擾，本來可以直接獲得的正確答案卻都被這“靈敏”的曲線給擾亂了，使學(xué)生產(chǎn)生了更多的疑問，甚至是懷疑。無怪乎，有教師抱怨：都是傳感器靈敏度太高了惹的禍！　　
　　
　　
　　從目前的教材來看，這個實驗一般的做法大多是用廣口瓶收集金魚藻釋放出來的氧氣，通過燃燒實驗來證明綠葉的光合作用可以產(chǎn)生氧氣，但是這個實驗往往由于實驗周期長、收集氧氣較困難而干脆不做，直接向?qū)W生傳授光合作用可以產(chǎn)生氧氣這個知識點就可以了。但是，科學(xué)教育不僅僅是讓學(xué)生知道有限的科學(xué)知79c8a285dd8fa23b4bd112981575ae7db3a9ecac5cd1ccc8d8298f82fc7c326a識，還需要讓學(xué)生知道探求知識的科學(xué)思想、方法和手段，更需要讓學(xué)生在探求科學(xué)知識的過程中受到科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神的熏陶。那種直接驗證教材中知識結(jié)論的實驗或者不做實驗而直接記憶科學(xué)結(jié)論的做法是不符合科學(xué)教育目標(biāo)的。從這個事例來看，傳感器測量不僅解決了實驗周期長的問題，而且由于傳感器的靈敏度高給科學(xué)教育全方位目標(biāo)的實現(xiàn)帶來了更具時代特征的契機！這個契機不僅僅是目前科學(xué)課程改革目標(biāo)的體現(xiàn)，而且還會推動目前較傳統(tǒng)的科學(xué)課程得到更大的改觀或革新。
　　
　　1.科學(xué)教學(xué)實驗必定向著精確化的量化研究方向發(fā)展
　　
　　目前，新課標(biāo)教材上的科學(xué)實驗總的來說具有濃郁的博物學(xué)特征。博物學(xué)是科學(xué)未分化時期科學(xué)研究形態(tài)的總稱，這個時期的觀察實驗大多是以簡陋、不精確、定性為特征。隨著科學(xué)的發(fā)展，以伽利略為代表的科學(xué)家們逐步發(fā)展出精確的嚴(yán)格變量控制的定量研究的方法，比如著名的被譽為十大經(jīng)典實驗的伽利略加速度實驗。實驗科學(xué)的建立標(biāo)志著科學(xué)的進(jìn)一步分化和與哲學(xué)徹底的分離。但是，目前我們的科學(xué)教育依然是博物學(xué)形態(tài)的，即便是中學(xué)的科學(xué)教育，也基本上是有公式而無定量研究的實質(zhì)。當(dāng)然，這也是受長期以來我國科學(xué)教育的實驗條件所限制。可問題是，這些因條件限制難以反映科學(xué)本質(zhì)的實驗教學(xué)卻變成了許多教師們心目中的“經(jīng)典”，以為這就是“科學(xué)”。當(dāng)傳感器等技術(shù)設(shè)備能夠改變實驗條件并帶來精確測量結(jié)果的時候，教師們心中的“標(biāo)準(zhǔn)”破滅了，學(xué)生天生具有的探究欲望和懷疑精神開始張揚，于是教師們不由自主從心底里開始抵觸：“我們不僅要花工夫讓學(xué)生掌握知識，還要解決他們無休止的懷疑”。
　　傳感器來了，不僅僅帶來實驗條件的變化，還帶來了一系列的連鎖效應(yīng)——如何分析測量數(shù)據(jù)、如何從統(tǒng)計圖上尋找規(guī)律、如何改變傳統(tǒng)的實驗方法以適應(yīng)傳感器的實驗、如何進(jìn)行實驗變量的控制、如何看待實驗誤差等等，不一而足。這些現(xiàn)有課程中不太重視的目標(biāo)一下子變得非常重要了，教師必須改變自己原有的科學(xué)實驗觀念以適應(yīng)嚴(yán)格科學(xué)實驗的要求。由此可見，傳感器帶來的正是科學(xué)教育目標(biāo)的改變或變革。
　　
　　2.科學(xué)實驗必定涉及誤差控制
　　
　　為了獲得可靠的結(jié)果，科學(xué)實驗必須把實驗誤差控制到最小的范圍，因此科學(xué)實驗非常講究實驗變量的控制。圖2曲線圖是研究晶體（大蘇打）和非晶體（松香）的特征時得到的。按照課本中的描述，晶體在熔化過程中溫度是不變的。反映到曲線圖上，應(yīng)該有一個水平的直線出現(xiàn)。但實驗結(jié)果卻不盡然。晶體熔化時的確有一個大致的水平線出現(xiàn)，但細(xì)細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)有些許的變化，特別是熔化剛剛開始和即將結(jié)束的階段，上升要更明顯一些。上這節(jié)課的時候，授課教師把學(xué)生的注意力全部引導(dǎo)到是否出現(xiàn)了這一水平線上，而對學(xué)生進(jìn)一步觀察分析曲線不留任何時間和空間。教科書上的結(jié)論誠然得到了驗證，但是這是以放棄科學(xué)實驗的精髓為代價的。面對這一自然生成性的問題，教師完全可以引導(dǎo)學(xué)生知道實驗必定會有誤差，完全沒有誤差的實驗只能是理想實驗，實際上是很難或不可能做到的。這誤差可能是大蘇打的純度、實驗用量的多少、傳感器受到加熱時的干擾等引起的，教師甚至還可以不失時機地提醒學(xué)生：在做實驗研究時，我們要多考慮這些因素可能會引起的誤差，使我們的實驗更準(zhǔn)確。
　　
　　長期受到這樣嚴(yán)格誤差控制的科學(xué)實驗的訓(xùn)練，學(xué)生得到的不僅僅是科學(xué)知識，還有科學(xué)方法和科學(xué)思維習(xí)慣的養(yǎng)成，從而使他們獲得作為高素質(zhì)的公民所應(yīng)具備的基本科學(xué)素質(zhì)。這種基本的科學(xué)素質(zhì)不僅有益于他的學(xué)習(xí)和將來的工作，更是培養(yǎng)有能力過高質(zhì)量民主生活的人的重要手段——我們的決策是否具有科學(xué)性、是否經(jīng)得起科學(xué)的檢驗……
　　傳感器的敏感性和精確測量已經(jīng)開始引起了教室里的騷動。主動拆除傳統(tǒng)觀念的圍墻，在更廣闊的天地里向著科學(xué)的本質(zhì)邁進(jìn)，我們的確還有許多工作要做。
　　（作者單位：華南師范大學(xué)附屬小學(xué)）