运用传感器，创新高中物理教学

新课程标准对信息技术与物理课程的整合提出了具体要求，尤其是将传感器列入中学物理课程。提出“了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来的方便”。
        实验是物理的基础。要做实验就离不开测量。传统的物理实验是将各种物理量（如温度、时间、力、加速度等）转化为长度进行度量。传感器则是将各种物理量转换成电信号，人们对电信号作出进一步的分析和处理。传感器进入中学物理实验室，成为信息技术与物理课程整合、教育手段现代化的一个新突破口。过去实验测量工具器材是水银温度计、打点器、天平，现在则是用力的传感器、温度传感器、电磁传感器来探测物理量，显示物理实验数据，运用计算机强大的计算功能探索物理规律。学生在这样的环境下体验“做科学”的探究过程，来实现科学素质的培养。
        借助数字化实验室提供的先进技术手段突破传统实验手段的限制，大幅度改进原来做不出、做不好的实验，变“不可见”为“可见”，由“抓不住”到“抓得住”，将“不好做的”转变为“好做的”。
一、变“不可见”为“可见”
        将力传感器用于超重、失重实验，使用位移传感器研究加速度。
        超重、失重是生活中的常见现象，电梯升降、神舟号在太空中遨游时航天员的失重现象等，学生们都能一一列举出来。然而如何从物理学的规律出发来认识超重、失重的原因，却是一个教学难点。原因是学生看不到超重、失重过程中压力的变化。超重、失重现象发生在物体变速运动的过程中，按照传统实验装备只能用弹簧测力计测量压力的变化；而且在课堂中演示超重、失重所经历的时间又很短暂，学生根本看不清弹簧测力计示数，更谈不上记录数据，提供给学生作为分析的依据。而引入力的传感器，便解决了这个问题。
        在学习牛顿第二运动定律时，利用传统实验器材，学生只能通过物体的运动速度、位移间接地计算出物体加速度的大小，而且也只能研究匀加速运动物体的加速度（条件：物体受到的外力恒定不变）。利用力的传感器和位移传感器设计实验，直接测量出了物体运动过程受到的外力和加速度的数值，并利用计算机绘制出了力和加速度一一对应关系的图线，提高了实验的直观性和课堂教学效率。并且，由于传感器实验不受物体运动情况的限制，学生还可以研究做非匀加速运动物体的加速度（条件：物体受到的外力不恒定），使学生很容易理解牛顿第二运动定律的瞬时性，很快突破了难点。
二、由“抓不住”到“抓得住”
        将电流传感器用于自感现象实验。
        在自感现象实验教学中，闭合开关通电，出现了一个灯泡先亮，一个灯泡后亮的现象。这是由于电磁感应引起通过两个灯泡的电流不同产生的自然现象。以往教师只能通过理论分析电流的变化情况，学生无法直接观察到电流变化的情况，只能被动接受教师的分析，头脑中很难有形象的物理情景作支撑，形成了教学中的一个难点。我们引入电流传感器，将电流的变化记录为图像，使学生直观地看到了自感对电流的影响，帮助学生认识了自感现象的本质。在这个基础上，教师又启发学生从电磁感应的理论出发来分析断电时自感现象中电流的变化情况，并利用电流传感器实时记录电流变化图像，印证学生分析推理的正确与否。在这个过程中，学生由被动地听讲变成主动参与，在积极地对话交流过程中，加深了对自感现象本质的理解。这样不但解决了传统实验仪器不能直观反映出本质现象的弊端，增强了教学效果，而且还加强了学生的主动参与，大大提高了课堂教学的效率。
三、将“不好做的”转变为“好做的”
        同时使用力传感器和光电门传感器进行向心力研究。
        在以往的向心力教学中，由于理论推导和实验证明都很困难，教师只能直接给出向心力公式，无法进行任何理论推导和实验证明。而利用力传感器和光电门传感器，可以直接获得一个做圆周运动物体所受到向心力、线速度的数据，进而从数据分析中得到向心力公式。
四、对传统实验进行“再挖掘”，开发其潜在的教育和教学功能
        在信息技术的支持下，探究式教学模式可以发挥更大的作用。探究式教学是以探索、研究物理规律为出发点，以实验活动为中心，以学生的可持续发展探究能力的培养为根本的一种教学方法。
        传统的教学方法使学生从道理上得到了一个合法逻辑的结论，然而在实际中什么是动量，什么是冲量，什么是动能，为什么动能的定义要有一个1／2的系数？学生是没有感性认识的。在运用传感器进行动能定理、动量定理的教学过程中，教师鼓励学生充分利用实验创设的真实情景，在实验全过程中主动地进行探索、学习，教师则加强对学生问题的了解，并加以适当的指导，尽可能调动学生的积极性；同学们在解决问题时讨论、互助、合作，通过处理实验的一系列数据，“发现”新规律，“定义”新的物理量。
        这种打乱原有教材内容安排的教学过程，要求的计算量非常大，学生应用计算机已有的程序处理数据，大大提高了课堂效率，体现了信息技术对物理教学的整合。探究式教学不是以定律、公式的灌输为中心，而是以学生为主体，使学生从发现者和探索者的角度出发，从物理数据中，自己得到客观世界的规律，教师在其中并不扮演教化者的角色，而是从旁边点拨和指导，让学生在研究和归纳的过程中，感性地理解物理变化及其规律。这样学生最终不仅可以更深入地理解物理学的现象，而且可以学会物理学的一种精神——独立思考、大胆假设和严谨探索实验的科学精神。

上一篇：提高机械制图课堂教学效率的对策分析
下一篇：浅论单片机原理与接口技术课程设计性实验的开设

运用传感器，创新高中物理教学

我们的优势：