手機(jī)中的傳感器在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

毛學(xué)輝

摘要：隨著智能手機(jī)的不斷更新?lián)Q代和手機(jī)移動(dòng)智能客戶端的大量開發(fā)，APP軟件越來(lái)越多地走進(jìn)人們的生活中。同時(shí)，隨著手機(jī)硬件功能的升級(jí)換代，手機(jī)中包含了很多種傳感器，利用這些傳感器設(shè)計(jì)的APP軟件能直觀地展示手機(jī)傳感器的巨大作用。本文主要介紹幾種基于手機(jī)傳感器設(shè)計(jì)的APP軟件在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：手機(jī)；APP；科學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）10-0106

智能手機(jī)的不斷更新升級(jí)和手機(jī)移動(dòng)智能客戶端的大量開發(fā)，生活的各個(gè)方面都有相關(guān)的APP軟件為人們提供方便。學(xué)習(xí)類的APP軟件也如雨后春筍般大量地誕生，其中有很多優(yōu)秀的資源可以在學(xué)科教學(xué)中起到很多積極作用。因此，我們應(yīng)該重視和挖掘這個(gè)資源寶庫(kù)，為學(xué)科教學(xué)添磚加瓦。

一、常見傳感器類APP以及其功能

手機(jī)中的傳感器有十幾種，有光線傳感器、距離傳感器、重力傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器、磁場(chǎng)傳感器、陀螺儀、GPS、指紋傳感器、霍爾傳感器、氣壓傳感器、心率傳感器、血氧傳感器、紫外線傳感器等。一些傳感器APP軟件專門從這些手機(jī)傳感器中讀取數(shù)據(jù)，以可視化的界面給用戶提供各種信息。蘋果APP STORE上可以下載的APP軟件MY sensors中有加速度傳感器，陀螺儀，磁力儀，氣壓計(jì)等，還有其他相關(guān)的APP也含有各類傳感器功能。

科學(xué)教材中很多實(shí)驗(yàn)中都沒(méi)有直接測(cè)量各種物理量，這其中與很多物理量測(cè)量所需要的儀器缺乏或者使用難度大有一定關(guān)系。很多時(shí)候更多地是用轉(zhuǎn)換法來(lái)表示一些物理量。例如：用吸引大頭針的數(shù)量來(lái)表示磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。雖然用轉(zhuǎn)換法能反映出物理量大致的大小或強(qiáng)弱，但是如果能用儀器和工具測(cè)量出具體的數(shù)值對(duì)學(xué)生理解相關(guān)的科學(xué)規(guī)律有更有益處。

手機(jī)中有磁場(chǎng)傳感器，很多手機(jī)的指南針APP都是讀取這個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)指南針的功能。APP軟件My sensors磁場(chǎng)傳感器不僅可以顯示磁場(chǎng)方向，也能顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度。在浙教版教材科學(xué)八年級(jí)下第一章中，個(gè)別實(shí)驗(yàn)中磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化不明顯，用小磁針或者回形針等來(lái)展現(xiàn)出來(lái)比較困難，可以利用磁場(chǎng)傳感器來(lái)直接讀取一些實(shí)驗(yàn)中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和磁場(chǎng)的方向。APP軟件My sensors中的氣壓計(jì)可以準(zhǔn)確量大氣壓的讀數(shù)，相對(duì)實(shí)驗(yàn)室的水銀氣壓計(jì)和空盒氣壓計(jì)都要準(zhǔn)確。在不同海拔和不同天氣情況下，手機(jī)內(nèi)的氣壓計(jì)都會(huì)顯示不同的大氣壓值。

光線傳感器是手機(jī)內(nèi)的測(cè)量光照強(qiáng)度的工具。傳感器工具箱，這個(gè)APP軟件就是可以讀取光照強(qiáng)度的軟件。在初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，涉及到光學(xué)部分的內(nèi)容，例如凹透鏡和凸透鏡在光的會(huì)聚和發(fā)散方面的區(qū)別就可以通過(guò)測(cè)量光照強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

聲音傳感器能準(zhǔn)確測(cè)量傳到手機(jī)位置的聲音的響度。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的部分，涉及聲音的響度部分往往都是靠學(xué)生自己的耳朵來(lái)感覺(jué)響度大小，很多時(shí)候往往都存在判斷不準(zhǔn)確的情況。

二、傳感器類APP資源在科學(xué)教學(xué)運(yùn)用的模式

1. 利用APP軟件在課堂上直接演示

探究聲音的傳播需要介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置中需要抽取玻璃罩中的空氣。在實(shí)際操作過(guò)程中，玻璃罩的氣密性往往不是很好，空氣抽取的實(shí)際效果往往不好。聲音最后是否變輕，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中也是需要學(xué)生去感覺(jué)的。如果實(shí)驗(yàn)效果不明顯，往往是不怎么能聽出聲音的變化。筆者利用APP軟件分貝儀定量測(cè)量聲音響度，微小的響度變化也能測(cè)量出來(lái)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加有說(shuō)服力。同樣在探究聲音響度與物體振動(dòng)幅度關(guān)系時(shí)，可以用敲擊鼓的鼓面輕重來(lái)讓鼓面的振動(dòng)幅度不同。不過(guò)，聲音的響度沒(méi)有使用儀器測(cè)量的話，只能用人的耳朵來(lái)判斷。人的耳朵在響度差別不大時(shí)，判斷并不靈敏，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是靠?jī)x器和工具而是靠人的感覺(jué)，體現(xiàn)不出科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。因此，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以引進(jìn)分貝儀進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，也體現(xiàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

很多涉及磁性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)都是用到轉(zhuǎn)換法，并沒(méi)有真正測(cè)量具體的磁場(chǎng)強(qiáng)度。個(gè)別實(shí)驗(yàn)中磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化不明顯，用小磁針或者回形針等來(lái)展現(xiàn)出來(lái)比較困難。APP軟件Metal detetor讀取手機(jī)中磁場(chǎng)傳感器數(shù)據(jù)的軟件，能測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，并用單位μT表示。在通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度往往比較小。如果用手機(jī)的磁場(chǎng)傳感器就能準(zhǔn)確測(cè)量出未通電和通電情況下磁場(chǎng)強(qiáng)度。在探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)問(wèn)題時(shí)，也能測(cè)量不同條件下磁場(chǎng)強(qiáng)度，讓學(xué)生進(jìn)行直觀的分析。

2. 利用APP軟件上截取的素材在教學(xué)內(nèi)容中展示

APP軟件上有很多大量有助于科學(xué)教學(xué)的資源，有些可能合適直接在課堂教學(xué)中展示，有些可能需要適當(dāng)處理和加工后，再在課堂教學(xué)中進(jìn)行使用，也往往有事半功倍的作用。如何從APP軟件中截取有效的素材，在課堂教學(xué)合理使用，也是需要摸索的方面。

在學(xué)習(xí)天氣和氣壓相關(guān)知識(shí)時(shí)，很多學(xué)生對(duì)雨天氣壓比較低這個(gè)規(guī)律難以理解。于是筆者讓學(xué)生利用能實(shí)時(shí)測(cè)量大氣壓數(shù)值的APP晴雨表，記錄晴天和雨天大氣壓的變化情況，在課堂上展示采集的數(shù)值和圖片資料，學(xué)生對(duì)大氣壓和天氣之間的聯(lián)系就有了相對(duì)深刻印象。同樣展示在學(xué)校所在山區(qū)和市區(qū)所在平原，這兩者不同海拔位置上所獲取的大氣數(shù)值。

學(xué)生能深刻體會(huì)到海拔越高，大氣壓越小的規(guī)律。這些通過(guò)傳感器類APP軟件截取的資源讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，不只是空洞地接受知識(shí)，而是有事實(shí)的證據(jù)去說(shuō)明，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)事實(shí)敢于驗(yàn)證的精神。

三、APP軟件資源對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)和課后拓展的積極意義

手機(jī)其實(shí)在學(xué)生中已經(jīng)是很普及的物品。其實(shí)，任何事物都有兩面性，手機(jī)也是如此。如何正確引導(dǎo)孩子使用手機(jī)和手機(jī)內(nèi)的各種APP應(yīng)該是教師和家長(zhǎng)要思考的問(wèn)題。

手機(jī)內(nèi)與科學(xué)相關(guān)的APP軟件不僅在科學(xué)教學(xué)中有一些應(yīng)用，更多地可以讓學(xué)生在課后使用。學(xué)生在這些APP中可以找到很多學(xué)習(xí)科學(xué)的樂(lè)趣，這也是現(xiàn)在教育最缺乏的。學(xué)生更樂(lè)意在玩中學(xué)，學(xué)中玩。同樣地，傳感器類的APP在課后拓展中有很多其他的用途，讓學(xué)生感受到科學(xué)不僅僅在課本里，而是無(wú)處不在的。

（作者單位：浙江省瑞安市高樓鎮(zhèn)中學(xué) 325211）endprint