中職物理第二課堂制作報警器教學(xué)設(shè)計案例

張明芹 李廣志

(黑龍江職業(yè)學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150080)

中職物理第二課堂制作報警器教學(xué)設(shè)計案例

張明芹 李廣志*

(黑龍江職業(yè)學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150080)

在中職物理第二課堂實踐中，以制作家用報警器作為教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生開展簡易實用的物理小制作，使物理問題與生活實際相結(jié)合，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強科學(xué)探究的意識，培養(yǎng)了學(xué)生動手解決實際問題的能力，從中提高了物理課堂教學(xué)效率.

中職物理 家用報警器 第二課堂 教學(xué)設(shè)計

1 設(shè)計理念

成果導(dǎo)向教育(Outcome based education，簡稱OBE，亦稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育,是一種以“成果”為導(dǎo)向的課程發(fā)展模式)作為一種先進(jìn)的教育理念，自提出以來已在國內(nèi)外教育領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用.

在教學(xué)過程中，我們采用“成果導(dǎo)向教育理念+行動學(xué)習(xí)”教學(xué)模式，用項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法，實施開放式“教學(xué)做”一體化，讓學(xué)生真正參與、動手去感受課本中的知識，真正做到以學(xué)生為主體.在報警器制作中，通過下發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)單、設(shè)計問題與操作方案、實驗探究、制作作品、作品展示等環(huán)節(jié)來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，充分調(diào)動了學(xué)生的主動性與積極性，提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力.在設(shè)計項目時以“學(xué)習(xí)內(nèi)容生活化、教學(xué)過程情境化、教學(xué)手段情景化”為原則，產(chǎn)品作為物理第二課堂教學(xué)載體，融理論知識和實踐技能為一體進(jìn)行學(xué)習(xí)活動.

2 項目準(zhǔn)備

根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)資源設(shè)計實作項目，設(shè)計學(xué)習(xí)引導(dǎo)文，準(zhǔn)備所用器材清單，視頻、課件PPT、微課等學(xué)習(xí)資料，合理分好活動學(xué)習(xí)小組.教師在課前研究學(xué)生，設(shè)計學(xué)習(xí)方法，設(shè)計學(xué)習(xí)情境、教學(xué)策略等，為學(xué)生營造真實的工作環(huán)境.各小組通過資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估完成項目的制作.

3 項目實施

3.1制作防盜報警器

用干簧管制作報警器，電路成本低，制作調(diào)試簡單，靈敏度高，方便實用.

參考電路如圖1所示，74LS04非門，Rp為2.2 kΩ電位器或電阻箱，首先按圖將元件插接在面包板上，接上5 V電壓，再調(diào)試電位器Rp,當(dāng)阻值在 1～2 kΩ時，蜂鳴器發(fā)聲報警，再用小磁體靠近干簧管，報警聲停止.然后把元件焊接在一小塊萬能板上，小磁體安在門上，干簧管正對小磁體安在門框上即可.電路工作過程為：當(dāng)門關(guān)著時，永磁體使干簧管接通，非門輸入端A與電源負(fù)極相接，處于低電平，則輸出端Y為高電平，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)有人開門時，沒有磁場作用，干簧管不通，非門輸入端A高電平，則輸出端Y低電平，蜂鳴器通電發(fā)聲報警.

圖1 干簧管報警器電路原理圖

3.2制作光控報警器

3.2.1 在白天時，光強變暗，報警

在白天光強不變化時，不報警，當(dāng)有外人闖入，接近光敏電阻時，導(dǎo)致光強稍微變暗，蜂鳴器發(fā)出報警聲，提醒主人注意.電路接線圖[1]如圖2所示，R1和R3分別為10 kΩ和1 kΩ的定值電阻，R2為光敏電阻，VT為三極管(9014，9012，9013等)，放大倍數(shù)為100～200倍，電源電壓為 4.5～6 V，電流為10～15 mA，當(dāng)有人在光敏電阻附近來回走動時，光敏電阻感受到光強的變化，蜂鳴器就發(fā)出報警聲，人若離開，報警聲馬上停止.

圖2 光控報警器電路接線圖

工作過程分析：光敏電阻R2與電阻R1構(gòu)成一個分壓器，當(dāng)光線強時，光敏電阻R2的阻值相對電阻R1較小(如1 kΩ)，則A點電位小于0.7 V，從而偏置電壓UBE也小于0.7 V，三極管截止，蜂鳴器(B)不發(fā)聲.當(dāng)光線漸暗，光敏電阻R2的阻值相對變大，則A點電位升高，當(dāng)偏置電壓UBE大于0.7 V時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲.

3.2.2 在黑天時，有光報警

電路圖在圖2的基礎(chǔ)上，將電阻R1和光敏電阻R2互換位置，其他所有參數(shù)都不變.當(dāng)有外人到來時，用打火機(jī),或手機(jī)的光接近光敏電阻時，蜂鳴器發(fā)出報警聲，提醒主人注意，只要在光控報警器所在的空間內(nèi)，打開白熾燈或日光燈，有光時，蜂鳴器就發(fā)出報警聲.

3.3制作水位報警器

家中放水時，有時忘記了，水從缸中溢出，既麻煩，又浪費了水，用水位報警器提醒，效果好,且非常實用.電路接線圖[2]如圖3所示，VT為三極管(9014,9012,9013等)，Ja為12 V電磁繼電器線圈，動作電流約為6 mA，J為其常開觸點，A，C為兩個電極(裸導(dǎo)線)，D為紅色發(fā)光二極管，B為蜂鳴器，E1為12 V電源，E2根據(jù)負(fù)載選擇電壓，本電路為3 V.

圖3 水位報警器電路接線圖

使用時A，C兩電極間距在10 cm之內(nèi)，將A,C(或C直接放入容器底部)放在水位應(yīng)該達(dá)到的位置上，當(dāng)水沒過A和C時，A，C兩電極間相當(dāng)于接上了一個基極電阻，其基極電流約為

(水電阻約為40 kΩ)，用三極管VT放大電流，得到

IC=βIB=100×0.3 mA=30 mA

達(dá)到電磁繼電器動作電流，其常開觸點J閉合，二極管發(fā)光,蜂鳴器發(fā)出報警聲.

4 結(jié)束語

在中職物理第二課堂實踐中，由課內(nèi)的學(xué)習(xí)拓展到課外的延伸，對提升學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力發(fā)揮了重要的作用.通過設(shè)計項目方案，引導(dǎo)學(xué)生制作，作品展示到反饋評價，培養(yǎng)了學(xué)生動手操作能力、創(chuàng)新思維能力.學(xué)生在實施項目制作過程中，主動積極、參與度高，學(xué)生將作品用于家中，作為家用報警器.通過實作，學(xué)生能用所學(xué)的物理知識分析、解決實際問題，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，形成了初步的操作技能，也充分發(fā)揮了中職物理第二課堂的作用，收到良好的效果.

1 楊欣，王玉鳳，劉湘黔.電子設(shè)計從零開始(第2版).北京：清華大學(xué)出版社，2010.42～44

2 湯光華，宋濤.電子技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.13～14

2017-04-13)

張明芹(1968- )，女，副教授，主要從事電子電路、電氣控制類教學(xué)與實驗研究.