袁小玲

【摘要】創(chuàng)新是時(shí)代發(fā)展的需要，小學(xué)科學(xué)課程作為整個(gè)科學(xué)課程的基石，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)教學(xué)中具有舉足輕重的作用。利用信息技術(shù)開發(fā)富有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用在教學(xué)上，能使學(xué)生掌握科學(xué)的探究方法和技能，本文以《直射與斜射》實(shí)驗(yàn)為例，利用信息技術(shù)創(chuàng)新地開發(fā)實(shí)驗(yàn)，并用于日常教學(xué)探究，更利于達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);教學(xué)應(yīng)用

引言

在小學(xué)階段，兒童對(duì)周圍的世界有著強(qiáng)烈的好奇心和探究欲望，他們樂于動(dòng)手操作具體形象的物體或教具。目前小學(xué)《科學(xué)》教材各課題設(shè)置形象生動(dòng)，能夠引導(dǎo)學(xué)生熱愛科學(xué)，使學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象有著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲望。但是，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由于各種條件的限制，如果按照教材操作很難實(shí)現(xiàn)。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ睢Ｈ绾卫眯录夹g(shù)創(chuàng)新現(xiàn)有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，成為目前科學(xué)教師研究的熱門課題。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不但能使學(xué)生全面認(rèn)識(shí)事物，掌握科學(xué)的探究方法和技能，還能發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究實(shí)踐能力，使學(xué)生親身感受前沿科技對(duì)日常生活和學(xué)習(xí)帶來的改變，從而促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造力態(tài)度和思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神。因此，針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足進(jìn)行改進(jìn)，通過信息技術(shù)把實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新地開發(fā)并應(yīng)用于日常教學(xué)探究中，可以大大地提高教學(xué)效果。

一、“直射與斜射”實(shí)驗(yàn)中存在的弊端

“直射與斜射”實(shí)驗(yàn)作為“四季成因”的活動(dòng)二，通過探究光照射角度不同，認(rèn)識(shí)地面所獲得的熱量不同，從而很好地認(rèn)識(shí)四季成因。按教材中講解，該實(shí)驗(yàn)常用的方法是把溫度計(jì)直接放在太陽(yáng)光下直接照射，根據(jù)時(shí)間的不同來確定太陽(yáng)照射角度不同，得出不同的地面溫度。 然而，筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了該傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在一些不足之處：1.光源獲取困難。2.溫度變化不明顯。3.角度定位不準(zhǔn)確。4.短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)角度連續(xù)變化。

由于實(shí)驗(yàn)效果不明顯，學(xué)生覺得該實(shí)驗(yàn)枯燥無趣，難以引起學(xué)生的探究欲望，教學(xué)效果比較差。于是，筆者嘗試運(yùn)用單片機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)制作了太陽(yáng)照射智能教具并成功應(yīng)用于教學(xué)中。

二、太陽(yáng)照射智能教具的開發(fā)

（一）制作材料：利用量角器、主控板、電動(dòng)機(jī)、高亮度LED燈、光敏傳感器、液晶顯示系統(tǒng)、開關(guān)按鍵等設(shè)計(jì)了一款智能控制陽(yáng)光直射和斜射演示系統(tǒng)。

（二）制作原理：這款太陽(yáng)照射智能演示系統(tǒng)能夠智能控制陽(yáng)光直射和斜射，使用高亮度LED燈模擬太陽(yáng)，通過按鍵控制，按太陽(yáng)變化規(guī)律，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)東升西落。使用光敏傳感器收集光照度變化，通過信息技術(shù)編程技術(shù)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，從而轉(zhuǎn)為溫度變化信號(hào)，最后液晶顯示屏直觀顯示溫度變化過程。同時(shí)，使用按鍵精確控制太陽(yáng)照射角度，且能直觀顯示太陽(yáng)照射角度，便于學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）結(jié)構(gòu)框圖：太陽(yáng)照射智能演示系統(tǒng)教具控制電路組成如書中圖3所示，USB電源供電，控制按鍵設(shè)置有三個(gè)，既正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，通過光敏傳感器采集太陽(yáng)照射光輸入給主板。主板輸出信號(hào)分別給電動(dòng)機(jī)和液晶顯示屏，液晶顯示屏上的溫度可以隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度實(shí)時(shí)改變，從而演示太陽(yáng)照射角度不同地面獲得的熱量不同。

四、太陽(yáng)照射智能教具的教學(xué)應(yīng)用

探究一：比較光照射角度和光覆蓋的范圍

由于本實(shí)驗(yàn)是在剛剛研究過的實(shí)驗(yàn)“根據(jù)影長(zhǎng)不同判斷不同的季節(jié)”，學(xué)生自然而然猜想同一束光直射地面和斜射地面時(shí)，哪個(gè)光覆蓋的范圍更多？接著，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，明確對(duì)比實(shí)驗(yàn)中控制變量的重要性：同一束光，光照角度雖然不一樣，但與照射地的距離一致。師生共同設(shè)計(jì)相應(yīng)表格，并利用直射與斜射演示系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照射角度越大，光覆蓋的范圍越小。

探究二：探究光照射角度與地面的溫度

在活動(dòng)一中，學(xué)生通過觀察非常清楚地認(rèn)識(shí)到光照射角度越大，光覆蓋的范圍越小。于是學(xué)生會(huì)猜想，光覆蓋的范圍越小，那光的熱量是否越集中，溫度是否越高？進(jìn)行探究光照射角度與溫度的變化。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)表格，利用直射和斜射演示系統(tǒng)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：光照射角度越大，地面的溫度越高。

五、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比

經(jīng)過教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，利用新開發(fā)的智能教具能夠很好演示教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)學(xué)生的好奇心非常濃重，能夠引起學(xué)生對(duì)高科技的探究欲望。由于各種條件所限，我們只做出一臺(tái)智能教具，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)學(xué)生都想第一個(gè)利用該教具做實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，利用新的智能教具的教學(xué)效果非常好。

通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，得出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的存在著以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）效果直觀;（2）操作方便;（3）原理創(chuàng)新;（4）實(shí)時(shí)顯示;（5）成本較低。

六、結(jié)論

經(jīng)過教學(xué)驗(yàn)證，使用基于單片機(jī)控制的太陽(yáng)照射智能演示系統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生探究興趣濃厚，實(shí)驗(yàn)效果明顯，較好實(shí)現(xiàn)了本課題的教學(xué)目標(biāo)。下一步我們將繼續(xù)對(duì)該教具進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，例如，使用手機(jī)遠(yuǎn)程無線控制;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳至云端，可以用手機(jī)實(shí)時(shí)查看;將該教具小型化，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)等。

【參考文獻(xiàn)】

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（責(zé)任編輯：鄧羽婷）