基于传感器的初中实验改进研究文献综述

 2022-08-26 04:08

基于传感器的初中实验改进研究

摘要：信息技术的迅猛发展，而传感器技术的发展成熟，迫使传统的科学教学随之变革。传感技术的直观性、定量性、简易化、探究性等优点，使传感技术成为初中科学实验教学的一项“新式武器”。笔者通过大量文献查阅，归纳了初中科学实验进行改进的背景与意义，了解了国内外将传感器应用于教学的研究现状，梳理了传感器应用于初中科学实验改进的必要性与可行性，为实践打下了基础。

一、初中科学实验进行改进的背景与意义

新课程改革的目标强调：改善学生的学习方式，就要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生养成自主学习、探究学习、合作学习的学习方式。在新课改的背景下，实验作为一种独特的教学形式，更加强调学生“做科学”，强调“实践探究”。实验是科学的基石，科学教学离不开实验。学生通过科学实验探究能更好地理解科学知识，学习科学技能，体验科学过程与方法，理解科学的本质，形成正确的科学态度、情感与价值观，提高其创新意识和实践能力。[[1]]

初中科学课程作为一门以观察和实验为基础的综合课程。着眼于体现科学探究的精神，科学探究是科学的本质特征，具有重要的教育价值。科学探究促进了学生对科学知识的理解和对科学方法的掌握，使学生得以亲身体会科学精神的实质，树立正确的科学情感、态度和价值观，有效提高科学素养。[[2]]初中科学实验教学以其对转变传统教学方式的有效性、对实施科学新课程的有利性、提高学生整体科学素养的可行性，成为初中科学教学的重要教学形式。

二、传感器技术简介

数字传感器是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块，使之输出信号为数字量(或数字编码)的传感器。[[3]]

基本流程：传感器一数据采集器一计算机接口一对应的应用软件。首先通过传感器检测模拟信号(数据)，然后由与之连接的数据采集器将模拟信号转化为可供计算机进行识别的数字信号，并对信号进行放大，最后由计算机中经过相应的软件平台对数据进行分析和处理，从而制得图表得出相关的结论。[[4]]目前常被应用于实验的传感器有:电流、电压、电导率、普通温度、高温、pH、气压、溶解氧等多种传感器。他们的主要功能是可以动态地检测各种化学、物理量并将其转化为模拟信号传递给数据采集器。

三、传感器技术在初中科学实验改进中的应用现状

信息技术的迅猛发展，迫使学校的传统教学随之变革，而传感器技术的发展成熟，恰恰给教学带来了这样的变革机遇。传感器在实验改进中的应用，是以传感器为核心工具，与信息技术相整合，实现了科学实验过程中数据自动采集、直观显示以及实验数据的图形化。将先进的传感技术引进科学实验，不仅降低了实验难度，也加强了实验的探究性，更有利于学生科学素养的培养。传感技术的直观性、定量性、简易化、探究性等优点，使传感技术成为初中科学实验教学的一项“新式武器”。[[5]]

（一）国外研究现状

随着科技竞争的日益激烈，以计算机为核心的ICT(Information and Communication Technology)与教育的整合已经成为当前教育改革的一种重要趋势，而传感器技术的发展成熟，恰恰给教学带来了这样的变革机遇。上世纪80年代开始，传感器技术就在国外发达国家，尤其美国的中学理科教学中得到广泛应用。西方国家的学校在过去20多年里已经投资大量资金应用于ICT方面。[[6]]现在ICT已经成为一种被应用在学习过程中的教育工具。

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