有关传感器实践性课堂教学的研究

南京市金陵中学210005 崔卫国

摘要：传感器正日益广泛使用，高中学生如何认识传感器？本文通过自主设计的电路带领学生在课堂上动手操作，从真正的实践层面去认识传感器的功能，体现了课堂教学向实践方向的转变。

关键词：干簧管 光敏电阻 学生实践 创新思维 教学反思

江苏省2011年颁发了“苏教基〔2011〕27号”文件，文件中提出江苏的课程改革要“有利于纠正重课内轻课外、重知识轻能力、重书本轻实践的现象”，“要体现课程先进理念和有效实践结合，坚持因材施教、学思结合、知行统一，在科学性、实践性、互动性、实效性上下功夫”，文件明确了江苏课程改革的一种体验性和实践性的教学方向。

最近，本人尝试进行“传感器”教学内容的教学方式改革，构建了一节充满实践和体验性并伴随启发和深思的课堂。该课的教学过程要点展示如下。

1、学生的分组

全班按每6人一个小组（自由组合）围住一个实验桌坐定，每个实验桌配以同样的实践器材。

桌面提供的器材有干簧管、水位开关、光敏电阻、热敏电阻、光电接近开关、金属感应开关，数字多用表，自主设计的多功能通用电路板；6V电源、导线、小起子、磁铁、部分传感器的实物产品等。

2、课堂的引入

以聊一聊，小组相互交流的方式讨论下面的两个话题。

（1）通过观察，你感受到的传感器有哪些？

学生从身边的体验出发，列举自动门，厕所自动冲水，楼道的声光控制灯，进入店内时听到“欢迎光临”，马路上撞红灯的自动拍摄，商场电梯上的人数越少运转速度越小等，这些都似乎用到了传感器。

（2）关于这些传感器，你可以用哪些最简洁的词语来描绘？

学生热烈发言，用到“方便”，“自动”，“灵敏”，“精确”，“感应”等比较贴切的词汇。

这样的引入，学生之间讨论活跃，都急切期待对传感器神奇功能的解密。

3、传感器中核心元件的初步认识（操作、发现、释疑、启发为主线）

目前市场上的传感器普遍使用到干簧管、光敏电阻、热敏电阻、红外感应、收发超声波、磁敏元件等核心转换器件。我们选择了其中最基本的如干簧管、光敏电阻、热敏电阻，利用简单的电路向学生展示了传感器将非电物理量向电学量的转换过程。其中指导学生动手进行的操作性实践则贯穿课堂的始终，让学生体验到真正的学习是在实践中获得终身有用的信息。以下展示的是师生借助实物共同研究两个核心元件传感功能的过程。

（1）核心元件之一：干簧管

            学生实践1：将图1所示的元件接到特制的电路板（图2）上，移动浮子，观察现象。

现象汇报：浮子移动到某一个位置时音乐就响起。

（教师引导）

师：这个元件起到什么作用？

生：开关作用

师：它是如何实现开和关的功能的呢？

生：（茫然）

师：从元件盒中取出干簧管（图3），这是一个干簧管。请同学们用磁铁靠近干簧管，观察中间两个簧片是否接触？

学生实践2：学生观察并用磁铁尝试，磁铁接近时，两个簧片从分开状态变成接触的通路状态。

（纷纷讨论）

生：一定是将干簧管放入在浮子的内部，浮子应当是磁铁。

师：刚才看到的图1中的装置是一个“水位开关”，它能起到什么作用呢？

教师演示：演示“水位开关”的浮子在水中上浮时的控制功能。

原来，水位上升，浮子移动，水位上升到某一临界位置时浮子中的磁环就触发了内部两个簧片的接触，电路导通报警。

师：从应用的角度看，你还可以将它用在哪里？（小组讨论）

学生的创新思维记载：                                                    

认识的归纳：磁传感器“能感受磁的信息，能将磁的有无转换成电路的通断”。

至此，通过学生在课堂中的实践活动，学生亲眼目睹、身临其境地获取了对传感器的认识：传感器，并不神秘。甚至，有的学生急切想将自己的创意变成小产品了。

（2）核心元件之二：光敏电阻

                   学生实践3：利用光敏电阻控制灯或音乐。将水位开关移走，换上光敏电阻接入同一端口，用笔套对光敏电阻遮光，如图4。

师：你发现什么现象？

生：这个元件对光敏感，可以通过光的强弱控制灯的亮暗或音乐的有无。

师：如果将它放到笔袋里，柜子里，或者一个封闭的空间里，有什么效果产生？

生：（讨论热烈）只要处于很暗的环境，灯就亮，音乐就响。

师：这是一个对光敏感的电阻，称之为“光敏电阻”。光的强弱对电阻的影响究竟有多大呢？

学生实践4：用数字多用表测量光敏电阻的阻值，观察光的强弱与电阻的关系（小组汇报）。

生：光照强，电阻很小；光照弱，电阻很大。

师：从应用的角度看，你可以将它用在哪里？（小组讨论）

学生的创新思维记载：                                                    

认识的归纳：光传感器能感受光的强弱，利用光照的强弱可以控制电路。

学生在实践中，了解到光敏电阻的性能，很快由此联想到“路灯的自动控制”、“楼道灯的自动点亮”、“音乐盒的光控”等。可以说，教学中提供了丰富的实践体验，学生的创新意识就会被激发和点燃。

4、传感器的整体认识

什么是传感器呢？我们仍然从实践的角度研究。学生先了解桌面上展示的各种传感器实物：光电接近开关，磁霍尔效应传感器，金属感应传感器，红外线传感器等等。但这些传感器都离不开它的核心元件。

学生实践5：将红外接近开关的三根线接入通用电路板（自制）的端口，这就接成一个实用的接近传感器，如图5。课堂上，学生尝试用手、笔、课本等各种物件靠近传感器，观看是否触发报警，这时学生的兴趣和研究的高潮都同时显现。

路处理，就可以实现很多自动控制、自动测量的功能。这样的经历，学生终身难忘。这种体验，终究会在学生将来的某一天起到作用。我想，这就是教育的真谛。

最后，师生共同提炼：传感器是指这样一类元件，它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它按照一定的规律转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。学生欣然接受。

本节课的教学反思：

这节课关于传感器的原理讲解少，借助丰富的自主开发的实践器材，总是从接触、认识、实践、观察、思考、再实践的体验角度来引领学生的认识，学生在不断的动手操作中认识到神奇的传感器并不复杂。看来，一节物理课的成功并不是让学生感到惊奇或神秘，而是经过一节课后学生不但能够释疑，更多的学生能够敢于进行简单的实践，从而将课堂的认识转化到课后的敢于进行的实际行为。

从这节课的过程看，认真组织一个有目的、有创意的实践性的课堂教学是学生最受欢迎的。这样物理课堂，学生体验充分，学生的主动性能得到发挥、同学之间能得到应有的交流，师生之间提升了对话的质量，课堂里充满了观察、发现、思考、交流与探讨。特别是在引导学生进行创新思维拓展时，学生的情绪高涨，急切表达自己的“金点子”，尽管有些在市场上已经有了相应的发明，但还是有很多的闪光点令人兴奋不已。这或许就是操作体验之后的价值所在，实践性的课堂能为学生的后天发展提供可以回味的创新源泉。

这节课比较充分反映了“苏教基〔2011〕27号”文件精神，从这一点看，高中物理的课堂还有着很多可以改革的空间，实践性或体验性的课堂研究是我们今后努力的方向，这更符合我们国家为培养真正人才而向科技强国迈进的精神！

全文2800多字。崔卫国，cuiweiguo，南京市中山路169号，210005，邮箱dtcwg@163.com手机13585192499