楊曉燕 王華強 蔡武德

(云南師范大學物理與電子信息學院 云南 昆明 650500)

2017版高中課程方案規(guī)定[1],關注學生多元發(fā)展，設計具有多樣性與選擇性的選修課程．課程標準對人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理·選修3-2》第六章第1節(jié)的要求并不高，具體要求如下．

教學重點：

(1)通過實驗觀察與分析常見傳感器的特性及工作原理；

(2)知道非電學量轉換為電學量的技術意義．

教學難點：

通過實驗探究常見傳感器的敏感元件的工作特性．

這節(jié)講的只是一些原理，沒有什么難以理解的東西，更沒有定量的計算．搞好該節(jié)教學的關鍵是多做實驗[2]．演示實驗將成為落實重點和突破難點的重要教學手段，也是體現科學本質和凸顯科學探究的必要方式[3]．

1 重視新課引入的教學設計

優(yōu)化課堂：從生活中最常用的“鍵盤”出發(fā)，創(chuàng)設物理情境；吸引學生的眼球，引導學生主動參與到課堂中來，點燃學生的學習熱情，提高課堂活力，激發(fā)學生強烈的求知欲；與現代科技有較好的聯(lián)系．

實驗演示過程：如圖1所示，打開激光投影鍵盤，通過藍牙連接到電腦，打開一個空白界面(或短信)，隨機選取一位勇敢的學生，像平時打字一樣輸入文字，能看見文字出現在界面上，演示成功，如圖2所示．

圖1 激光投影鍵盤

圖2 演示鍵盤輸入文字

效果分析：如圖1所示，體積小得像“打火機”的鍵盤，往往能一下子就吸引學生的注意力；如圖2所示，學生自告奮勇地上臺演示激光鍵盤輸入文字的過程，不再被動式學習；導入新穎，符合本節(jié)主題；設置懸念，在學生集中注意力的時候，引入新課．

2 重視師生對演示實驗的拓展

2.1 鍛煉教師的創(chuàng)新能力和實踐動手能力

教材情況[4]：如圖3所示．

圖3 干簧管演示實驗

實驗拓展設計：設置了基于干簧管的裝置，將教材中的負載換成較大的風車，如圖4所示．風扇背面安裝了干簧管，當磁鐵靠近干簧管時，會使兩個簧片由于磁化而被吸合在一起，如圖4(b)、(c)所示．它們共同組成了能感應磁場的開關，也就是把磁場轉換為電路的通斷．

以魔術的形式來演示實驗，操作簡便，現象直觀，吸引學生的目光，引發(fā)學生的好奇心，大大提高了上課的效率．

圖4 神奇的“開關”

實驗演示過程：手指戴上一個戒指狀磁鐵，慢慢靠近風車裝置，風車開始轉動，靠的越近，轉動得越快．手指遠離風車裝置，風車則慢慢停止轉動．請一位學生上臺，模仿老師的動作，風車不會轉動，演示完畢．抓準時機提問，老師的手真的有魔力嗎？解釋原理．

效果分析：設計了風車裝置，更貼近生活，可視性較好；材料成本低，操作方便，效果明顯，尤其“魔術演示”集中學生注意力，激發(fā)學生的學習興趣．

2.2 激發(fā)學生豐富的想象力促使學生用心體會生活

優(yōu)化后提問：我們生活中有許多報警器，同學們能不能利用今天所學的干簧管的知識和老師提供的材料，以小組為單位設計制作一個簡易的水位報警器？(要求：當水位達到預警水位時，它能自動報警．)

選取一個小組展示作品，如圖5所示．

圖5 水位報警器

效果分析：聯(lián)系生活，讓學生感覺到書本上的內容是可以靈活運用到生活中的．靈活地運用本節(jié)課所學習的內容制作教具，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新力，培養(yǎng)學生的團隊合作能力，激發(fā)學生的學習興趣．

3 重視實驗的科學探究

3.1 探究光敏電阻的特性

教材情況[4]：如圖6所示．

圖6 觀察光敏電阻的特性

實驗拓展設計：如圖7(a)和(b)所示，不再是單一的一個元件的測量，而是把光敏電阻加入到電路中，并在設計中加入了蜂鳴器和高亮LED燈．為了形成鮮明的對照組，制作了兩個光敏報警裝置，如圖7(c)所示．

圖7 光敏報警裝置

自制的“同屏光傳感器”，如圖8(a)和(b)所示，操作方便，效果明顯，成功解決歐姆表可視性較差的問題，能讓更多的學生清晰地觀察到實驗現象．

圖8 同屏“光傳感器”

實驗演示過程：如圖7(a)、(b)所示，這是一臺簡易的光敏報警裝置，它由一個小燈泡通過導線連著蜂鳴器、光敏電阻、定值電阻和三極管．實驗前，分別打開裝置1和裝置2的開關，檢查電路，觀察小燈泡是否發(fā)亮和蜂鳴器是否發(fā)聲，確保電路正常工作．如圖7(c)所示，給裝置1一個有光環(huán)境，裝置2一個暗環(huán)境，讓學生們仔細觀察它們的不同之處，并進行交流，演示完畢．

讓學生小組合作，參照教材上的演示實驗，探究光敏電阻的特性．

提問：你們是以小組為單位，分工合作填寫完的表格，但是老師只有一個人，又要改變光照強度又要測光敏電阻的阻值，怎么辦呢？所以，老師自制了一個傳感器(無線同屏傳感器)，如圖8所示．它可以采集光敏電阻的阻值，為了方便觀看，設計了兩塊屏幕，并將它們同屏顯示,如圖8(a)所示；反之，如果有投影展示平臺則如圖8(b)所示．

效果分析：改善了歐姆表數據可視性差的問題，解決了實驗操作繁瑣、耗時、實驗效率不高等問題；使學生協(xié)同運用多種感官(視覺、聽覺)進行觀察；兩個裝置形成鮮明的對照組，比較容易引導學生用控制變量法來探究實驗，用此裝置做實驗，實驗變量只有光照強度一個，不會產生其他外在因素的影響；方便移動，材料成本低，可多次循環(huán)使用．

3.2 探究熱敏電阻特性

教材情況[4]：將多用電表調到電阻擋上(注意選擇適當的倍率)，然后仿照圖6所示的方法，將一只熱敏電阻連接到多用電表的兩端．分別用手和冷水改變熱敏電阻的溫度，觀察電阻值的變化情況．

實驗拓展設計：如圖9(a)所示，設計了3臺熱敏風車裝置，引導學生想到運用控制變量法，選擇用不同的溫度進行加熱；如圖9(b)所示，將熱敏電阻加入到電路中，放在風車背部，操作部分與演示部分設計是分離開的，教師對熱敏電阻加熱時操作方便，學生觀察時也不易遮擋視線；如圖10所示，避免了歐姆表量程倍率的選擇問題，熱敏風車裝置與 “無線終端串口屏”組合成“同屏溫度傳感器”．

圖9 熱敏風車裝置

圖10 同屏溫度傳感器

提問：我們可否用類比光敏電阻的方法，研究熱敏電阻呢？研究光敏電阻的光照強度和電阻之間的關系是通過改變光照強度的不同，那現在要想研究熱敏電阻的熱和電阻之間的關系，要通過改變什么的不同？(熱的不同)．熱在物理上指的是？(溫度)．

實驗演示過程：如圖9所示，現同時用不同的溫度對3個熱敏電阻進行加熱，可以觀察到，裝置1置于常溫中時，風扇不會轉動，裝置2用火焰的內焰加熱時，風扇開始轉動了，裝置3用火焰的外焰加熱時，風扇開始轉動了，并且風扇轉動得比裝置2更快．

引導學生把“熱敏風車裝置”與 “無線同屏器”組合起來——“無線同屏溫度傳感器”，如圖10所示．用溫度傳感器測熱敏電阻的阻值，用萬用表測熱敏電阻的溫度，記錄數據，總結．

效果分析：設計3臺熱敏風車裝置，用不同的溫度去加熱，形成鮮明的對比，可以明顯地看到3個風扇的轉速不同，控制了實驗變量只有溫度一個；用類比法，很好地將舊知識遷移到了新知識上；萬用表和熱傳感器顯示屏上的數值可以直接看出熱敏電阻隨溫度的變化情況；用實驗數據總結得出結論，而不是硬生生地讓學生死記硬背．

4 總結

通過課堂優(yōu)化，實驗拓展設計及“無線同屏傳感器”的優(yōu)越性，讓學生了解非電學量轉化為電學量的技術意義．在剛學了光敏電阻特性的基礎上，利用“自制熱敏風扇裝置”，引導學生用類比光敏電阻的方法對熱敏電阻的特性進行實驗探究，這樣的設計力求做到環(huán)環(huán)相扣，突破教學重難點，大大提升教學效果，同時期望培養(yǎng)學生的探究能力，努力做到以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標．