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常听到一些中学理科教师抱怨：“传感器太灵敏了，采集的实时实验数据绘制出的曲线不平滑，学生疑问很多，我们很难向学生解释清楚……”另有传闻，某传感器厂商将修改设置，使曲线平滑，以迎合这类教师们的教学需要。传感器灵敏度高，真实反映科学实验的实际情况，难道这也有错吗？
图1的曲线图是用二氧化碳传感器测量得到的。该实验是将一片绿叶放入瓶中，用灯光照射，绿叶进行光合作用吸收了二氧化碳，瓶中二氧化碳浓度随之下降。这个下降趋势的曲线是非常明显的，但稍微细致观察就会发现曲线并不是光滑地持续下降，而是在下降的趋势中呈现小小的起伏，这是为什么呢？可能是由于传感器的测量误差，还可能是绿叶光合作用吸收二氧化碳的同时也在进行呼吸作用放出二氧化碳……“天啊，这样要花多少时间去向学生解释啊！”这个时候，一般的教师常常会不由自主地埋怨技术的使用使课堂教学进程受到了干扰，本来可以直接获得的正确答案却都被这“灵敏”的曲线给扰乱了，使学生产生了更多的疑问，甚至是怀疑。无怪乎，有教师抱怨：都是传感器灵敏度太高了惹的祸！
从目前的教材来看，这个实验一般的做法大多是用广口瓶收集金鱼藻释放出来的氧气，通过燃烧实验来证明绿叶的光合作用可以产生氧气，但是这个实验往往由于实验周期长、收集氧气较困难而干脆不做，直接向学生传授光合作用可以产生氧气这个知识点就可以了。但是，科学教育不仅仅是让学生知道有限的科学知识，还需要让学生知道探求知识的科学思想、方法和手段，更需要让学生在探求科学知识的过程中受到科学态度和科学精神的熏陶。那种直接验证教材中知识结论的实验或者不做实验而直接记忆科学结论的做法是不符合科学教育目标的。从这个事例来看，传感器测量不仅解决了实验周期长的问题，而且由于传感器的灵敏度高给科学教育全方位目标的实现带来了更具时代特征的契机！这个契机不仅仅是目前科学课程改革目标的体现，而且还会推动目前较传统的科学课程得到更大的改观或革新。
1.科学教学实验必定向着精确化的量化研究方向发展
目前，新课标教材上的科学实验总的来说具有浓郁的博物学特征。博物学是科学未分化时期科学研究形态的总称，这个时期的观察实验大多是以简陋、不精确、定性为特征。随着科学的发展，以伽利略为代表的科学家们逐步发展出精确的严格变量控制的定量研究的方法，比如著名的被誉为十大经典实验的伽利略加速度实验。实验科学的建立标志着科学的进一步分化和与哲学彻底的分离。但是，目前我们的科学教育依然是博物学形态的，即便是中学的科学教育，也基本上是有公式而无定量研究的实质。当然，这也是受长期以来我国科学教育的实验条件所限制。可问题是，这些因条件限制难以反映科学本质的实验教学却变成了许多教师们心目中的“经典”，以为这就是“科学”。当传感器等技术设备能够改变实验条件并带来精确测量结果的时候，教师们心中的“标准”破灭了，学生天生具有的探究欲望和怀疑精神开始张扬，于是教师们不由自主从心底里开始抵触：“我们不仅要花工夫让学生掌握知识，还要解决他们无休止的怀疑”。
传感器来了，不仅仅带来实验条件的变化，还带来了一系列的连锁效应——如何分析测量数据、如何从统计图上寻找规律、如何改变传统的实验方法以适应传感器的实验、如何进行实验变量的控制、如何看待实验误差等等，不一而足。这些现有课程中不太重视的目标一下子变得非常重要了，教师必须改变自己原有的科学实验观念以适应严格科学实验的要求。由此可见，传感器带来的正是科学教育目标的改变或变革。
2.科学实验必定涉及误差控制
为了获得可靠的结果，科学实验必须把实验误差控制到最小的范围，因此科学实验非常讲究实验变量的控制。图2曲线图是研究晶体（大苏打）和非晶体（松香）的特征时得到的。按照课本中的描述，晶体在熔化过程中温度是不变的。反映到曲线图上，应该有一个水平的直线出现。但实验结果却不尽然。晶体熔化时的确有一个大致的水平线出现，但细细观察会发现有些许的变化，特别是熔化刚刚开始和即将结束的阶段，上升要更明显一些。上这节课的时候，授课教师把学生的注意力全部引导到是否出现了这一水平线上，而对学生进一步观察分析曲线不留任何时间和空间。教科书上的结论诚然得到了验证，但是这是以放弃科学实验的精髓为代价的。面对这一自然生成性的问题，教师完全可以引导学生知道实验必定会有误差，完全没有误差的实验只能是理想实验，实际上是很难或不可能做到的。这误差可能是大苏打的纯度、实验用量的多少、传感器受到加热时的干扰等引起的，教师甚至还可以不失时机地提醒学生：在做实验研究时，我们要多考虑这些因素可能会引起的误差，使我们的实验更准确。
长期受到这样严格误差控制的科学实验的训练，学生得到的不仅仅是科学知识，还有科学方法和科学思维习惯的养成，从而使他们获得作为高素质的公民所应具备的基本科学素质。这种基本的科学素质不仅有益于他的学习和将来的工作，更是培养有能力过高质量民主生活的人的重要手段——我们的决策是否具有科学性、是否经得起科学的检验……
传感器的敏感性和精确测量已经开始引起了教室里的骚动。主动拆除传统观念的围墙，在更广阔的天地里向着科学的本质迈进，我们的确还有许多工作要做。
（作者单位：华南师范大学附属小学）
图1的曲线图是用二氧化碳传感器测量得到的。该实验是将一片绿叶放入瓶中，用灯光照射，绿叶进行光合作用吸收了二氧化碳，瓶中二氧化碳浓度随之下降。这个下降趋势的曲线是非常明显的，但稍微细致观察就会发现曲线并不是光滑地持续下降，而是在下降的趋势中呈现小小的起伏，这是为什么呢？可能是由于传感器的测量误差，还可能是绿叶光合作用吸收二氧化碳的同时也在进行呼吸作用放出二氧化碳……“天啊，这样要花多少时间去向学生解释啊！”这个时候，一般的教师常常会不由自主地埋怨技术的使用使课堂教学进程受到了干扰，本来可以直接获得的正确答案却都被这“灵敏”的曲线给扰乱了，使学生产生了更多的疑问，甚至是怀疑。无怪乎，有教师抱怨：都是传感器灵敏度太高了惹的祸！
从目前的教材来看，这个实验一般的做法大多是用广口瓶收集金鱼藻释放出来的氧气，通过燃烧实验来证明绿叶的光合作用可以产生氧气，但是这个实验往往由于实验周期长、收集氧气较困难而干脆不做，直接向学生传授光合作用可以产生氧气这个知识点就可以了。但是，科学教育不仅仅是让学生知道有限的科学知识，还需要让学生知道探求知识的科学思想、方法和手段，更需要让学生在探求科学知识的过程中受到科学态度和科学精神的熏陶。那种直接验证教材中知识结论的实验或者不做实验而直接记忆科学结论的做法是不符合科学教育目标的。从这个事例来看，传感器测量不仅解决了实验周期长的问题，而且由于传感器的灵敏度高给科学教育全方位目标的实现带来了更具时代特征的契机！这个契机不仅仅是目前科学课程改革目标的体现，而且还会推动目前较传统的科学课程得到更大的改观或革新。
1.科学教学实验必定向着精确化的量化研究方向发展
目前，新课标教材上的科学实验总的来说具有浓郁的博物学特征。博物学是科学未分化时期科学研究形态的总称，这个时期的观察实验大多是以简陋、不精确、定性为特征。随着科学的发展，以伽利略为代表的科学家们逐步发展出精确的严格变量控制的定量研究的方法，比如著名的被誉为十大经典实验的伽利略加速度实验。实验科学的建立标志着科学的进一步分化和与哲学彻底的分离。但是，目前我们的科学教育依然是博物学形态的，即便是中学的科学教育，也基本上是有公式而无定量研究的实质。当然，这也是受长期以来我国科学教育的实验条件所限制。可问题是，这些因条件限制难以反映科学本质的实验教学却变成了许多教师们心目中的“经典”，以为这就是“科学”。当传感器等技术设备能够改变实验条件并带来精确测量结果的时候，教师们心中的“标准”破灭了，学生天生具有的探究欲望和怀疑精神开始张扬，于是教师们不由自主从心底里开始抵触：“我们不仅要花工夫让学生掌握知识，还要解决他们无休止的怀疑”。
传感器来了，不仅仅带来实验条件的变化，还带来了一系列的连锁效应——如何分析测量数据、如何从统计图上寻找规律、如何改变传统的实验方法以适应传感器的实验、如何进行实验变量的控制、如何看待实验误差等等，不一而足。这些现有课程中不太重视的目标一下子变得非常重要了，教师必须改变自己原有的科学实验观念以适应严格科学实验的要求。由此可见，传感器带来的正是科学教育目标的改变或变革。
2.科学实验必定涉及误差控制
为了获得可靠的结果，科学实验必须把实验误差控制到最小的范围，因此科学实验非常讲究实验变量的控制。图2曲线图是研究晶体（大苏打）和非晶体（松香）的特征时得到的。按照课本中的描述，晶体在熔化过程中温度是不变的。反映到曲线图上，应该有一个水平的直线出现。但实验结果却不尽然。晶体熔化时的确有一个大致的水平线出现，但细细观察会发现有些许的变化，特别是熔化刚刚开始和即将结束的阶段，上升要更明显一些。上这节课的时候，授课教师把学生的注意力全部引导到是否出现了这一水平线上，而对学生进一步观察分析曲线不留任何时间和空间。教科书上的结论诚然得到了验证，但是这是以放弃科学实验的精髓为代价的。面对这一自然生成性的问题，教师完全可以引导学生知道实验必定会有误差，完全没有误差的实验只能是理想实验，实际上是很难或不可能做到的。这误差可能是大苏打的纯度、实验用量的多少、传感器受到加热时的干扰等引起的，教师甚至还可以不失时机地提醒学生：在做实验研究时，我们要多考虑这些因素可能会引起的误差，使我们的实验更准确。
长期受到这样严格误差控制的科学实验的训练，学生得到的不仅仅是科学知识，还有科学方法和科学思维习惯的养成，从而使他们获得作为高素质的公民所应具备的基本科学素质。这种基本的科学素质不仅有益于他的学习和将来的工作，更是培养有能力过高质量民主生活的人的重要手段——我们的决策是否具有科学性、是否经得起科学的检验……
传感器的敏感性和精确测量已经开始引起了教室里的骚动。主动拆除传统观念的围墙，在更广阔的天地里向着科学的本质迈进，我们的确还有许多工作要做。
（作者单位：华南师范大学附属小学）