□福建省泉州第一中學(xué) 莊冬霞

一、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為物理教學(xué)中的重要一環(huán)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。新修訂的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，將物理課程目標(biāo)中的具體目標(biāo)深化為物理核心素養(yǎng)，這是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的關(guān)鍵品格和能力，是帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，科學(xué)素養(yǎng)要求學(xué)生具備科學(xué)探究的能力。但是現(xiàn)實(shí)情況是，由于課時(shí)限制以及課業(yè)壓力等各種現(xiàn)實(shí)問題，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，往往將探究實(shí)驗(yàn)變成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，學(xué)生并不是通過一步步的探究過程得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，而是習(xí)得結(jié)果后才進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，這不僅違背了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初心，而且錯(cuò)過了體驗(yàn)真理建立起來的過程，要知道無論哪一個(gè)真理，都是科學(xué)家經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)找出來的規(guī)律?？茖W(xué)素養(yǎng)要求學(xué)生具有實(shí)驗(yàn)探究能力，我認(rèn)為不能僅僅讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)論，更要讓學(xué)生具備對(duì)得到結(jié)論過程的思考和探索能力。

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分為分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，分組實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生以小組為單位利用現(xiàn)有儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到結(jié)果。但是由于中學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器精密度的局限，加上學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的種種不規(guī)范，導(dǎo)致得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差通常較大。雖然實(shí)驗(yàn)必定會(huì)有誤差，但是這種較大的誤差會(huì)令學(xué)生對(duì)取得的結(jié)果不以為然。也因?yàn)檫@樣，學(xué)生對(duì)分組實(shí)驗(yàn)課堂不夠重視，分組實(shí)驗(yàn)時(shí)報(bào)以玩樂心態(tài)，如此更無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的一種模式則是教師演示實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)通常由教師動(dòng)手，學(xué)生觀看。但是大多數(shù)的演示實(shí)驗(yàn)都是定性分析，無法做到精確的定量計(jì)算，如果能夠?qū)崿F(xiàn)精確定量，實(shí)驗(yàn)將更具說服力。

二、傳感器在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂上的地位

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，大部分中學(xué)物理的概念和規(guī)律都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，而許多實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中是無法實(shí)現(xiàn)的，借助傳感器技術(shù)可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的壁壘，將物理規(guī)律展現(xiàn)在學(xué)生面前。

學(xué)生可以利用傳感器，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。這樣不僅能提高學(xué)生的參與感，使學(xué)生感受知識(shí)生成的過程，還能加強(qiáng)學(xué)生之間的交流與溝通，提高協(xié)同能力。更重要的是得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也更加精確、嚴(yán)謹(jǐn)，這對(duì)于得到后續(xù)的結(jié)果更有說服力。

我國(guó)在課程改革中也強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)和教學(xué)的結(jié)合，在2017版的物理課程標(biāo)準(zhǔn)中選擇性必修2模塊，對(duì)于傳感器的內(nèi)容有明確要求：“知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的技術(shù)意義，通過實(shí)驗(yàn)了解常見傳感器的工作原理。會(huì)利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置?！?/p>

傳感器并非一個(gè)新生事物，它出現(xiàn)已有很長(zhǎng)一段時(shí)間，隨著一代又一代傳感器的研究，原本略顯笨重的儀器越來越小巧，操作方法也越來越簡(jiǎn)便，并且隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，傳感器越來越多地走進(jìn)課堂，甚至走進(jìn)教材，在人教版教材中已經(jīng)多處出現(xiàn)利用傳感器的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)考試中也經(jīng)常出現(xiàn)傳感器的身影。例如，牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，利用力傳感器直接測(cè)量小車所受的彈力，教師在講解時(shí)往往采用口頭講解和視頻演示的方法介紹力傳感器，這樣不僅達(dá)不到理想效果，也違背了實(shí)驗(yàn)考查的初衷。傳感器進(jìn)入中學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)日不短，但實(shí)際情況是傳感器在中學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幾乎不占地位，只有在某些特定需求的教學(xué)中才會(huì)用到，例如教師的公開課，但也僅僅是由教師演示，學(xué)生觀看，為了得到更合理的數(shù)據(jù)而存在。除此之外，大部分傳感器都默默地堆在實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生真正動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)幾乎為零，很多學(xué)生甚至不清楚何為傳感器，更不用說利用傳感器進(jìn)行日常的實(shí)驗(yàn)探究。

三、傳感器在中學(xué)物理課堂中使用率不高的原因

隨著教學(xué)不斷改革，新課標(biāo)對(duì)學(xué)生的要求更注重對(duì)知識(shí)取得的過程方法，而非只在知識(shí)本身，我認(rèn)為讓傳感器真正走進(jìn)中學(xué)課堂，讓學(xué)生真正在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)到知識(shí)的生成過程，是非常有必要的。但是由于種種現(xiàn)實(shí)問題，大面積實(shí)施傳感器的教學(xué)將會(huì)面臨很多現(xiàn)實(shí)困難。初期的傳感器操作并不簡(jiǎn)單，由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)三大基本模塊組成，要求連接電腦，硬件和軟件結(jié)合，這對(duì)許多對(duì)電腦不熟悉的教師、學(xué)生來說具備挑戰(zhàn)性，并且傳感器操作對(duì)學(xué)生的要求也較高，學(xué)生需要花更多時(shí)間摸索，這對(duì)本就困難的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說無疑增添了負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致傳感器在中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中越來越雞肋，漸漸被束之高閣。傳感器的實(shí)驗(yàn)開展需要有專門的探究室，而傳感器的價(jià)格昂貴，建立一個(gè)數(shù)字化探究室更是資金耗費(fèi)巨大，大部分學(xué)校僅僅建立一個(gè)數(shù)字化探究室，無法大面積地利用傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

四、有效提高傳感器的應(yīng)用范圍和頻率

由于傳感器的操作對(duì)學(xué)生的要求較高，教師可以對(duì)報(bào)名學(xué)生進(jìn)行審核，只限定一部分學(xué)生參與，這種方式既能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳感器的教學(xué)和應(yīng)用，也因?yàn)閷?duì)學(xué)生有所選擇，能夠盡可能地保證教學(xué)質(zhì)量。傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，是新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡的教學(xué)方法和理念，體現(xiàn)了物理教學(xué)與科學(xué)技術(shù)的結(jié)合，其初衷是更好地服務(wù)于教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，但卻由于種種問題，導(dǎo)致在實(shí)際教學(xué)中傳感器利用率不高，白白浪費(fèi)前期的巨大投入。我希望數(shù)字化傳感器能發(fā)揮它在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的真正作用。