置身实践，创新随行
——关于高中实践课程建设的思考
南京市金陵中学 210005 崔卫国
摘要：在江苏省创建普通高中课程基地建设的精神指导下，我校申报了“以传感器为载体的课程基地建设”的课题。本文描述了该课程构建的具体内容和实施过程中学生的表现，展现了实践过程中学生涌现出的创新思维，提出了“有实践的教育一定是真正的教育，实践往往是创新的源泉”的观点。
关键词：实践认知 传感器 构建 实施 创新
高中生正处于身体和心理趋向成熟的成长阶段，也是易于接受丰富信息，思维易于拓展，创新能力易于得到激发的最佳时期。高中阶段的学生还可以拥有怎样的教育经历呢？经过多年的教育教学，我们发现，置身于实践的课程正成为培养新时期人才的必要课程，高中生不断涌现的创新思维往往来源于教育中的实践经历。
一、增强实践认知的理念
苏教基〔2011〕27号《江苏省教育厅 江苏省财政厅关于启动普通高中课程基地建设的通知》中提出，“高中阶段教育是学生个性形成、自主发展的关键时期，对提高国民素质和培养创新人才具有特殊意义。课程基地是以创设新型学习环境为特征，以改进课程内容实施方式为重点，以增强实践认知和学习能力为主线，以提高综合素质为目标，促进学生在自主、合作、探究中提高学习效能，发掘潜能特长的综合性教学平台。建设课程基地旨在不断改进教学方式、引导学生高效学习，促进教师专业成长，推动学校特色发展。通过课程基地建设，有利于改变长期以来普通高中应试导向、千校一面的现象；有利于引导学校将工作重点集中到强化教学环节、提高教育质量上来，减轻学生过重的学业负担；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，以多样化学习，激发学生学习兴趣，挖掘学生实践潜能和创造潜能，办人民满意的教育。”
根据这一精神，我校除了设有丰富的选修课之外，还从目前的社会现状和本校的地理优势出发，申报了“以传感器为载体的课程基地建设”的课题，力求在实践的层面带领学生尽快融进现代化的科技信息时代，将快速发展的外部世界和高中的教育教学有机结合起来。传感器，这个贯穿在全世界每一个角落的元器件，它正分分秒秒地发挥着巨大的作用。高中物理课程介绍了传感器的简单原理和简单应用，学生能感受到它的妙用，但似乎又有点远离它，因为我们没有足够的时间和空间去关注它，研究它。而特别有兴趣的学生群体有进一步了解的愿望，有动手实践的冲动，有着发自内心的需求！为了这部分学生群体，以传感器为载体的课程建设正成为我校师生讨论和研究的一个崭新话题。
二、实践课程的构建和实施
该课程开展的目的首先是让学生了解传感器的基本原理，了解某些智能化的功能和初步的应用，并通过一个阶段的自我实践，学生能较熟练地使用传感器元件或关于传感器的集成元器件；其次是结合单片机的某些功能，形成较高级阶段的实践训练，最终能够在生活中实现某些自动控制、自动检测的功能。
开设的课程要点构建如下。
1、 基本元件的功能认识和实践操作
2、 基本元件在基本的自动控制电路中的作用（实践操作为主）
（1） 光敏电阻与相应的自动控制电路
（2） 磁敏元件与相应的自动控制电路
（3） 热敏电阻与相应的自动控制电路
3、 传感器的种类、原理和初步应用
结合继电器展示传感器的简单应用，示范典型设计案例。
4、 利用传感器自动控制或测量的创意设计
学生具备关于电路实践的基本能力后，结合生活中的某些实现自动控制或测量的方面，可以进行实践层面的综合性思考。比如课后小组综合设计：利用这些传感器，在生活中你可以实现哪些自动化的控制。（参考案例：银行商场门口的自动门、电梯的自动门、商场电梯的速度与人数的控制研究。）
5、 单片机的基本功能和简单编程的介绍
我们目前生活中的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。因此，了解单片机，会简单使用单片机将成为一种必要的能力。而将传感器和单片机进行有机结合的尝试，是我们高中生可以提前预备的，这为学生将来的发展可以多储备一点实践的经验。
6、 智能综合应用一
（1）简易机器人的搭建；（2）单片机与马达的控制
7、 智能综合应用二
学习并经历一个综合的实践活动，比如花房的自动化管理。
8、 目前的科技现状与将来的研究漫谈
这是一个与时俱进的思考，象目前的物联网技术快速发展，传感器在其中大显身手，学生应该了解当前的科技发展动态。该部分邀请大学老师给全体师生做一次讲座。
该课程教师授课或带领学生共同实验的时间大约需要48课时，高一上学期可以初步完成1~4的内容。高一下学期在完成内容5的基础上可以让学生完成自己的一个简单成品，或根据别人的创意加以改进，最终尝试完成一个自动控制的产品。而学习的群体则需要共同建设一个较为综合性的项目。
在课程实施的过程中，学生兴趣高昂，动手实践的愿望特别强烈。学生对成功搭建一个电路总是充满喜悦，常常用手机记录实践的经历。有一次，一位学生在制作光敏电阻的电路后，将之移到阳光下，“西游记”主题音乐便缓缓响起时，他的兴奋之情简直难以描述。如果这位学生只是在课堂里跟着老师学习原理而没有这种实践的经历，可能我们都不能意识到已经错过了一种真正意义上的学习，只有你看到学生享受他的作品时，我们才知道置身于实践的课程是如此的有价值！
三、在实践认知中衍生创新
在高中阶段我们可能做不到专业式人才的培养，但三年内，学校的教育总应该在某些方面有彰显学生自己个性的“某个方面”，让学生的兴趣得以持续，让学生的创新思维有一个可以“生活”的空间！在将来的某一天，这种经历或受到激发的创新总会找到它得以生存或发展的土壤。
在该课程的建设中，学生在实践中的朵朵智慧之花不时呈现在你的面前，现在采撷几朵共大家欣赏。
创意设想一：忘记带钥匙的提醒
学生在应用光敏电阻的实践体会之后，提出“你还可以将光敏电阻的这种功能用在哪里？”
有一位学生提出，离开家的时候，经常出现：关上门了钥匙却忘记带出。现在，他有办法提醒自己了。他的设想如下：我可以将光敏电阻安装在门边，当门快要关闭时室内透光量急剧减弱，光敏电阻的电阻急剧增大而导通语音报警：“请不要忘记您的门钥匙”。这种创新的思想一经表达便获得同学们的掌声鼓励。
这个创意非常好，将光线的强弱作为一种输入信号在电路中很容易实现。但实际操作中发现，将门与门框之间的距离作为输入信号更加切合实际，使用成本较低的磁敏元件“干簧管”就可以实现。
创意设想二：车距过近的提醒
学生在接触距离传感器的过程中，教师适当加以引导后，学生的创意也喷涌而出。
在倒车雷达上可以补加一个功能，当检测到后面的车辆跟随过于靠近时，在后灯附近显示：请保持适当距离。当后车接近一定的距离，但车速相对前车过快，在后灯附近立即显示：请适当减速。
这种设想将现阶段的公路上的限距、限速提醒转化为每时每刻的动态提醒，这就是一种创新的思维！我们通过超声波传感器就可以实现这一功能。
创意设想三：钱包或手机被偷时的提醒
在走路时，在乘车时，在公共场合，我们的钱包或手机很容易被小偷偷走。在了解了干簧管传感器和金属感应传感器之后，有一位学生提出：乘车睡觉时，我可以利用干簧管的磁敏功能，将干簧管安置在钱包或手机旁，然后启动手机内的报警器功能，这样我就可以安心睡觉。当小偷移动钱包或手机，报警就立即启动。
这也是一个很好的创意。手机内除了设置闹钟，我们为什么不能将它引入一个报警功能呢？这个功能的实现，不仅干簧管可以，对金属敏感的传感器也可以实现。当然，干簧管也可以内置在手机里，而报警器可以外挂，就看你如何设计了。（注：市面上目前已经在卖手机的柜台上安装了这种报警装置，但设计成放在口袋里且几乎不占空间的报警装置尚需研究。）
学生获奖的创意产品：新型节能风扇（南京市某某中学高二11班徐荻明）
该科技发明是学生在学习了物理电磁学基本原理后，受到当今电子电器产品小型精致化潮流的启发，结合在学校机器人制作中电子模块使用经验，将它们综合运用到新型电扇的设计中。传统电扇将电机放在扇叶中心，电机产生的扭矩较小，发热量大，能效不高；电扇厚度大，比较笨重；既然电能产生磁场，磁场能推动磁铁，那么将电磁体与永磁体设置在电风扇边缘，所产生的扭矩肯定比中心电机强，于是设计了采用光电传感器控制的轮式电机，制成了轻巧节能的超薄平板电扇。
四、课程建设需要奉献，更需要正确的信念
学生的知识从无到有，我们高中老师在这个领域同样是白手起家，要让学生在这条道上走得稍微远一点，获得的知识或能力稍微多一点，我们面临的问题和困难还是很多。查阅资料、学习专业知识、向专业技术人员请教、需要接受正规的技能培训、争取社会资源的合作等等，都是当前建设该课程所面临的重要任务。
一年来，在“以传感器为载体的课程建设”中，我们坚信课题选择的方向是正确的，学生有兴趣，教师的创新设想也不断涌现。比如，两车夜间会车时大灯可以自动调为近光的创意；图2是老师将废旧的话筒改装为计数器，图中学生正饶有兴致地用这个针状的计数器数纸张的页数。但从设想到制成产品需要学生和教师的吃苦耐劳的奉献精神。
在带领学生充分实践的基础上不断引领学生在“实践”中有所“感悟”，激励学生首先能“敢于想”，然后师生合作达到“敢于做”的层面。尽管中学生还不能完全领悟传感器的原理或更多的技术知识，但是，将高中生的思维不断激活，将他们的创新灵感付诸实施是我们的责任。这就是我们实践课程存在的价值所在，也是我们正坚持的信念：置身实践，创新随行。
为了学生在实践中获取第一手经验，为了学生那种实践后的喜悦，更为了实践中诞生创新的延续，我真想说一句：有实践的教育一定是真正的教育，实践是创新的源泉。
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