張景亮

【摘?要】科學(xué)來(lái)源于生活，用于生活，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)材料也來(lái)自生活。同樣，一些來(lái)自生活中的工具也能很好地運(yùn)用在科學(xué)實(shí)驗(yàn)里，特別是一些電子測(cè)量工具，如電子秤、電子溫度計(jì)、電子萬(wàn)用表和電子分貝儀等，它們操作簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量數(shù)據(jù)精確，可以讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程更簡(jiǎn)短，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯，實(shí)驗(yàn)方法更多樣。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);科學(xué)實(shí)驗(yàn);電子測(cè)量工具

在2017版的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)里，“小學(xué)科學(xué)課程是一門(mén)實(shí)踐性課程”[1]被列為了小學(xué)科學(xué)課程的性質(zhì)之一，要求把探究活動(dòng)作為學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，強(qiáng)調(diào)探究實(shí)踐要從學(xué)生熟悉的日常生活出發(fā)。而在日常生活中，很多材料都成為了小學(xué)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究材料，讓學(xué)生在熟悉的材料里開(kāi)展探究活動(dòng)，能讓探究活動(dòng)開(kāi)展得更順利、更有效。同樣，如果筆者們?cè)趯?shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中利用一些生活中的電子測(cè)量工具（例如廚房用的電子秤，測(cè)油溫的電子溫度計(jì)，測(cè)聲調(diào)的分貝儀和電器維修用的數(shù)字萬(wàn)用表等）去進(jìn)行探究活動(dòng)，可以讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更簡(jiǎn)短。

一、電子測(cè)量工具結(jié)果輸出精確，可以避免讀數(shù)誤差

在小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)里，經(jīng)常會(huì)用到溫度計(jì)、測(cè)力計(jì)等測(cè)量工具，而這些測(cè)量工具都是以刻度顯示數(shù)值的，不僅弄錯(cuò)了刻度代表的數(shù)值會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，就算是看刻度的方法錯(cuò)了，也會(huì)出現(xiàn)一定的數(shù)值誤差。

在教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《沉和浮》單元中，有很多節(jié)課要用到測(cè)力計(jì)去測(cè)量物體在水中受到的浮力，在“下沉的物體是否受到水的浮力”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生分組去測(cè)量體積一樣的一塊金屬塊在水中受到的浮力，有的小組測(cè)出來(lái)的結(jié)果是0.1N，有的小組測(cè)出結(jié)果的是0.09N，有的小組測(cè)出的結(jié)果是0.11N，為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？原來(lái)是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配置有三種平板測(cè)力計(jì)，三種平板測(cè)力計(jì)的量程分別為0.5N、1N、2.5N，量程為0.5N的測(cè)力計(jì)每小格代表的數(shù)值是0.01，量程為1N的測(cè)力計(jì)每小格代表的數(shù)值是0.05，量程為2.5N的測(cè)力計(jì)每小格代表的數(shù)值是0.1，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求，筆者會(huì)提供不同量程的平板測(cè)力計(jì)給學(xué)生使用，而測(cè)量水的浮力要求測(cè)量結(jié)果比較精確，所以筆者提供了量程為1N的測(cè)力計(jì)給他們?nèi)y(cè)浮力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于測(cè)力計(jì)的刻度很密，如果有的小組看測(cè)力計(jì)時(shí)沒(méi)有平視去看測(cè)力計(jì)的刻度，而是稍微有點(diǎn)俯視或仰視，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差就很容易產(chǎn)生。由于沒(méi)有平視去看測(cè)力計(jì)造成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差不算很大，如上面提到的0.09、0.1、0.11，相差也就是0.02。但如果是混淆了每格代表的數(shù)值，如把量程為1N的測(cè)力計(jì)每格代表的0.05跟量程為0.5N的測(cè)力計(jì)每格代表的0.01N混淆了，就會(huì)造成很大的誤差，這種錯(cuò)誤現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中并不少見(jiàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，筆者采購(gòu)了一批手提式的電子秤來(lái)代替平板測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于電子秤輸出的讀數(shù)是數(shù)字，不存在看錯(cuò)刻度的問(wèn)題，有效避免了讀數(shù)誤差。

用刻度表示數(shù)值的測(cè)量工具弄錯(cuò)了刻度代表的數(shù)值或者看刻度的方法不正確，都會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的差異。而電子測(cè)量工具輸出的數(shù)值都是用數(shù)字表示的，1就1，2就2，看見(jiàn)是多少就是多少，還不涉及從哪個(gè)角度去看的問(wèn)題，因此可以有效避免讀數(shù)的誤差，讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確有效。

二、電子測(cè)量工具反應(yīng)靈敏，可以讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更明顯

小學(xué)科學(xué)的不少實(shí)驗(yàn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化來(lái)探究實(shí)驗(yàn)變化的，例如有關(guān)溫度變化的實(shí)驗(yàn)和力量變化的實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)儀器的反應(yīng)靈敏度問(wèn)題，卻很難及時(shí)看出實(shí)驗(yàn)的明顯變化。

在教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)《光》單元中，有一個(gè)“探究不同顏色物體吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)，方法是用不同顏色的紙或布包著玻璃溫度計(jì)的液泡，再把包好的溫度計(jì)放在陽(yáng)光下面曬，每隔兩分鐘去記錄一次溫度計(jì)的溫度，在實(shí)驗(yàn)的前6分鐘，可以看到不同顏色材料包住的溫度計(jì)的溫度都在上升，但隨著時(shí)間的推遲，溫度變化就越來(lái)越慢，特別是淺顏色的物體，很難看出溫度在變化。后來(lái)筆者用了電子溫度計(jì)來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，溫度的變化就明顯多了。由于電子溫度計(jì)最小的溫度變化可以精確到0.1℃，當(dāng)把用不同顏色材料包著的電子溫度計(jì)放在陽(yáng)光下時(shí)，開(kāi)始的時(shí)候可以看到溫度計(jì)的數(shù)字每隔10秒左右就變一次，特別是深顏色材料包的電子溫度計(jì)，溫度變得特快，就算過(guò)了10分鐘，電子溫度計(jì)的溫度變化還能看出來(lái)，在有云擋住了太陽(yáng)時(shí)，電子溫度計(jì)的讀數(shù)變小了都可以顯示出來(lái)。這比用玻璃溫度計(jì)來(lái)做實(shí)驗(yàn)的效果更明顯，更容易讓學(xué)生看得見(jiàn)顏色越深的物體溫度升得越快。

在教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《沉和浮》單元中，在做物體在水中受到的浮力實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果用普通的平板測(cè)力計(jì)勾著物體慢慢放進(jìn)水中，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變化并不明顯，但用手提式的電子秤來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，隨著物體浸入水中的體積不同，電子秤的讀數(shù)馬上就會(huì)不同，及時(shí)顯示出物體在進(jìn)入水的過(guò)程中浮力的變化情況。

電子測(cè)量工具，由于它們反應(yīng)靈敏，輸出數(shù)值快，在一些研究實(shí)驗(yàn)變化趨勢(shì)的實(shí)驗(yàn)中，差不多可以實(shí)時(shí)看到實(shí)驗(yàn)的變化數(shù)據(jù)，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，結(jié)果更有效。

三、電子測(cè)量工具操作方便，可以讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程更簡(jiǎn)短

生活中的電子測(cè)量工具面向的都是普通老百姓，所以都有操作方便的特點(diǎn)，一般都是只有兩三個(gè)按鈕，一是開(kāi)關(guān)鍵，二是單位轉(zhuǎn)換鍵，三是復(fù)位（歸零）鍵，比起一般的儀器要容易操作，比測(cè)力計(jì)的歸零，天平的平衡調(diào)試等要簡(jiǎn)單多了。

《空氣有質(zhì)量嗎》和《一袋空氣的質(zhì)量是多少》是教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)《空氣》單元中的兩節(jié)課，課本的方法是用簡(jiǎn)易天平去測(cè)量小球里的空氣質(zhì)量，由于空氣的質(zhì)量很小，受簡(jiǎn)易天平的靈敏度等因素影響，很難得出想要的結(jié)論，所以課本提示學(xué)生在實(shí)驗(yàn)失敗后可以用天平或電子秤去測(cè)量空氣的質(zhì)量，去測(cè)量一個(gè)加氣前和加氣后的小球質(zhì)量。用天平來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于三年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度比較大。一是天平的調(diào)試要花不少時(shí)間，二是把小球放到天平后，三年級(jí)的學(xué)生很難再次把天平調(diào)平衡。在一節(jié)區(qū)級(jí)的公開(kāi)課上，為了解決這個(gè)問(wèn)題，老師把每個(gè)組的天平都提前調(diào)到了平衡狀態(tài)，這種操作減少了學(xué)生的操作難度，卻增加了老師的工作量。筆者做這個(gè)實(shí)驗(yàn)使用了廚房用的電子秤來(lái)進(jìn)行，讓學(xué)生把加氣前的小球放在電子秤上稱(chēng)一次，加滿(mǎn)氣的小球再放在電子秤上稱(chēng)一次，再把兩次稱(chēng)出來(lái)的結(jié)果相減，就能算出小球里空氣的質(zhì)量。學(xué)會(huì)這種方法后，再讓學(xué)生回家測(cè)量一袋空氣的質(zhì)量，學(xué)生回家會(huì)有的用小塑料袋來(lái)做，有的用大塑料袋來(lái)做，都能測(cè)出一袋空氣的質(zhì)量是多少，效果很明顯。

電子測(cè)量工具有操作簡(jiǎn)單，使用方便和精度高的特點(diǎn)，把它用在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單的同時(shí)也大大縮小了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有效。

四、電子測(cè)量工具適應(yīng)范圍廣，可以讓實(shí)驗(yàn)方法更多樣。

生活中的電子測(cè)量工具由于是在生活中使用，所以一般都沒(méi)儀器室的測(cè)量工具那么“矜貴”，而且使用范圍廣，量程大，因此可以讓實(shí)驗(yàn)方法更多樣。

在教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)《熱》單元中，有一個(gè)熱傳導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法是把一根有孔的鐵棒的一端用架子固定，然后再把4根小棒用凡士林或蠟黏在鐵棒的小孔里，跟著用酒精燈加熱鐵棒的另一端，觀察小棒掉下來(lái)的順序。這實(shí)驗(yàn)看起來(lái)很好做，實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜起來(lái)也很明顯，小棒肯定是從離酒精燈最近的那一根開(kāi)始依次向著架子的方向逐根掉下來(lái)。但在課堂實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)生在每個(gè)孔上用凡士林的量有多有少，出現(xiàn)離酒精燈遠(yuǎn)的小棒先掉下來(lái)的現(xiàn)象也不少，讓“在固體中熱是從溫度高的地方傳到溫度低的地方”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論大打折扣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，筆者考慮到了能不能直接把溫度計(jì)插進(jìn)鐵棒的小孔去測(cè)溫度，如果用一般玻璃溫度計(jì)肯定不行了，除了玻璃可能會(huì)爆裂，它的量程也不夠，后來(lái)筆者就想到了在廚房用來(lái)測(cè)油溫的電子溫度計(jì)，它的探頭是金屬做的，量程最高可以測(cè)500℃，完全可以勝任這個(gè)任務(wù)。因此筆者就把4支電子溫度計(jì)的探頭插進(jìn)了鐵棒的4個(gè)小孔里，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很明顯，離酒精燈火焰最近的那支溫度計(jì)首先升溫，跟著離酒精燈火焰第二近溫度計(jì)接著升溫，最后升溫的是離酒精燈火焰最遠(yuǎn)的那支溫度計(jì)。當(dāng)離酒精燈火焰最遠(yuǎn)的那支溫度計(jì)開(kāi)始升溫時(shí)，離酒精燈火焰最近的那支溫度計(jì)溫度已達(dá)285℃，從這個(gè)溫度來(lái)看，一般的玻璃溫度計(jì)是做不到的。

在教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《電》單元中，課本提到了電壓、電流，電壓太高或電流太強(qiáng)都會(huì)把小燈泡燒了，但如果只用小燈泡來(lái)做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生是看不不到電壓電流變化的，所以在實(shí)驗(yàn)中筆者用到電子萬(wàn)用表，筆者會(huì)把它用在串聯(lián)電路和串聯(lián)電池的實(shí)驗(yàn)里，在串聯(lián)小燈泡的實(shí)驗(yàn)里，筆者會(huì)把電子萬(wàn)用表和小燈泡一起串聯(lián)到電路中，小燈泡串聯(lián)得越多，萬(wàn)用表顯示的電流就越弱。在串聯(lián)電池實(shí)驗(yàn)里，筆者用它來(lái)測(cè)串聯(lián)電池的電壓，每串聯(lián)多一個(gè)電池，電壓就增加1.5v，從而把看不見(jiàn)的電流和電壓可視化，效果很明顯。

生活中電子測(cè)量工具，為了適應(yīng)不同的使用情景，它的制作材料、使用條件和測(cè)量量程都比實(shí)驗(yàn)室里的適用范圍更廣，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境去設(shè)置，它們可以勝任多種多樣的實(shí)驗(yàn)。

五、電子測(cè)量工具價(jià)格便宜，容易普及，但可供選擇的種類(lèi)不多

生活中電子測(cè)量工具，為了適應(yīng)生活需要，進(jìn)入更多的家庭，一般都是100元以下即可買(mǎi)到，但可以選擇到科學(xué)實(shí)驗(yàn)里用的卻不多。筆者在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中除了用到電子溫度計(jì)、電子秤和電子萬(wàn)用表外，筆者還用到了電子式的分貝儀。

電子式的分貝儀，筆者會(huì)用在與聲音有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，例如在教科版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《聲音》單元中，要求學(xué)生知道聲音有高低、強(qiáng)弱的變化規(guī)律，能夠想辦法讓物體發(fā)出強(qiáng)弱、高低不同的聲音，對(duì)于聲音的強(qiáng)弱學(xué)生很容易理解，但聲音的高低卻很容易跟強(qiáng)弱混淆，不少學(xué)生把聲音強(qiáng)的當(dāng)作了聲音高。而在一些聲音高低相差不大的實(shí)驗(yàn)中，聲音的高低學(xué)生很難聽(tīng)出來(lái)，這時(shí)如果用分貝儀來(lái)測(cè)量，結(jié)果很快就會(huì)出來(lái)，因?yàn)樗崖曇糇兂闪藬?shù)字，只要通過(guò)數(shù)字的比較出就能分清哪個(gè)聲音高，哪個(gè)聲音低。

通過(guò)了好幾年的研究實(shí)驗(yàn)，筆者用以上幾種生活中的電子測(cè)量工具去改進(jìn)和設(shè)計(jì)了不少實(shí)驗(yàn)，并取得了一定的成效。但由于它們都是生活中應(yīng)用的測(cè)量工具，所以在使用中也碰到不少問(wèn)題，例如電子秤，它有千克、斤和磅這些適合生活使用的單位，卻偏偏沒(méi)有力的單位—牛頓，測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和空氣濃度等一些較專(zhuān)業(yè)的簡(jiǎn)單電子測(cè)量工具在生活中很難碰到，就算有得賣(mài)也很貴。一遇到這些問(wèn)題，筆者就會(huì)想到了正在推行而且高大上的數(shù)字傳感器，它們種類(lèi)齊全，功能更強(qiáng)，不過(guò)價(jià)格實(shí)在也是太高了，一般的學(xué)校根本配置不起，期待有良心企業(yè)能生產(chǎn)出一套面向小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，種類(lèi)齊全，價(jià)格親民的電子測(cè)量工具出來(lái)給小學(xué)科學(xué)老師使用，讓小學(xué)科學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單、更多樣、更有效。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部制定. 義務(wù)教育《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》2017版：2-2.

（作者單位：廣州市越秀區(qū)秉正小學(xué)）