新课标人教版 选修3-1　传感器的简单应用　教学设计.doc

课题：传感器的简单应用-电子自动控制装置的设计与制作天津经济技术开发区第二中学 朱秀华 张咏洁一、教学前期分析1、学习需要分析学生虽然已经依据逻辑电路图组装并调试过简易光控开关，但对于调试过程中出现的问题，对于应用斯密特触发器的电子控制电路的工作原理还不是很清楚，对于稍复杂一些的逻辑电路图的识别还需学习。虽然学习了干簧管、微型电磁继电器等元件的结构和功能，但因为没有真正实验应用过，所以在实际电路连接中还会存在很多问题，比如继电器的线圈引脚，常开、常闭引脚的选择连接等等。学生只学习了简易光控开关，形成的是对光控电路的单一认识，对于热控、磁控等各种应用传感器实现的自动控制电路与已学光控电路之间的联系和区别，还需在本节课的学习中让学生通过知识迁移的方式形成全面认识，从而拓展学生应用简单的传感器制作控制电路的设计思路。2、学习任务分析本节内容是高中物理选修3-2第六章“传感器”中第四节“传感器的应用实验”部分的教学内容。研究的是利用逻辑集成电路块（斯密特触发器）以及光敏电阻、热敏电阻、干簧管等传感元件在集成电路实验板（面包板）上组装并调试模仿路灯的自动光控电路、温度报警器和防盗报警器。本节内容为学生对数字电路的理解奠定基础，使学生对自动控制电路产生感性认识。本节内容中的教学重点和难点分别是（1）教学重点：熟悉各种电子元件的结构，功能以及在电路中的连接方法；能依据逻辑电路图在面包板上组装并调试路灯模仿电路；通过探究“怎样调节电路能使门灯在天更暗的时候自动开启？”来加强学生对斯密特触发器原理的理解；通过探究部分电路的变换把对简易光控开关的组装迁移到温度报警器和防盗报警器的组装；通过探究防盗报警器的内部电路，认识数字电路、逻辑集成电路与普通电路各自的优势。（2）教学难点：应用斯密特触发器制作的电子自动控制电路的工作原理、微型电磁继电器在逻辑电路中的连接。3、学习者分析（1）知识基础。学生已经学习了传感器的简单应用实例，并对光敏电阻、二极管、干簧管、微型继电器等各种常见电子元件的结构、引脚及其功能有了一定的了解；在上节课中接触了简单的逻辑电路“用发光二极管模仿路灯”的“简易光控开关”，对斯密特触发器的工作原理有了初步的认识，能够按照逻辑电路图在集成电路实验板上组装实物电路，并进行简单的调试，从而具备了学习“用白炽灯泡模仿路灯”“设计门窗防盗器”的基本物理知识和技能；此外，学生在通用技术课上还学习了自动控制系统，学习了自动控制电路的一般设计分析思想，了解了闭环、开环控制以及被控对象、输入、输出等概念，使学生对电子自动控制电路有了感性的认识，为本节课的学习，为提高学生知识的迁移能力奠定了相关基础。但关于斯密特触发器在控制电路中的工作原理，对逻辑电路图的理解，微型继电器的引脚功能和它在电路中的连接等几个问题，对大部分学生来说是有一定难度的。（2）认知能力。学生思维比较活跃，具有较强的分析、概括和归纳总结的能力，能够开展自主学习和合作学习。（3）学习动机。学生对于新鲜事物具有较强的好奇心，具有较强的求知欲望，尤其对应用物理知识解决生活中的各种实际问题、生产中的技术问题具有浓厚的兴趣。（4）学习风格。学生们比较喜欢能够自己动手操作、可以讨论、基于多媒体支持能做展示交流的学习环境。高二的学生大部分自控能力较好，焦虑水平适中，具备较好的独立思考能力。4、学习背景分析新课程改革物理学科强调“进一步提高学生的科学素养，满足全体学生的终生发展需求”。强调提高学生的科学探究能力，培养学生发现问题，提出问题，分析解决问题的能力，培养学生的创造性思维；提倡“自主、合作、探究”等多种学习方式，提倡教学组织形式多样化，形成“集体教学、小组教学、个别教学的最优组合”。将教学目标定为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等“三维目标”。而本节课通过“模块形”的座位排列，让学生亲手实验、讨论合作学习、通过大屏幕展示交流评价对达成以上要求具有重要意义。同时标准强调对传感器教学应侧重从技术应用的角度展示物理，强调物理学科与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性，并使用了诸如“了解”“知道”“体会”“制作”等动词来描述对传感器教学的要求。选修3-2模块的三个二级主题中有一个是“传感器”，内容标准中要求学生“知道非电学量转换为电学量的技术意义；通过实验知道传感器的工作原理；列举传感器在生产和生活中的应用”，活动建议又一次提出“利用传感器制作简单的自控装置”。所以教师要应用一些生活中的实物或实际问题为学生创设学习情景，引导学生围绕着提出的问题，进行猜想假设，制定计划设计方案并进行实际电路制作，通过集体展示进行交流评价，不断完善实验探究方案，从而达到学习目的。同时，学校的各种教学设备包括多媒体教学设施，现代实验技术、器材等等也都为建构主义学习环境提供了充分的条件。二、教学目标知识与技能1、识别常用电子元器件，描述其性能和各引脚的功能。其中包括：集成电路实验板（面包板）、二极管、发光二极管、逻辑集成电路块（斯密特触发器）、电位器、光敏电阻、热敏电阻、微型电磁继电器、干簧管、蜂鸣器、条形磁铁。2、识别最基本的电子电路图，理解逻辑电路的连接方法；使用万用表判断电磁继电器的常开开关和常闭开关。3、完成路灯模仿电路和防盗报警器电路的组装和简单的调试。4、阐述应用斯密特触发器的逻辑电路的工作原理，并应用其原理处理有关问题。5、回忆控制系统的组成、工作方式以及控制系统设计的一般思路，能够进行设计分析，形成初步方案并且画出控制系统框图。过程与方法1、通过简单光控电路、防盗报警器电子电路的组装和调试过程，获得对自动控制电路的感性认识。2、通过应用斯密特触发器原理解决有关问题，提高学生的分析能力、解决面对的实际问题的能力以及理论联系实际的能力。3、学生面向问题学习，能分析实验，找出问题，进行新的思考和探究；面向合作学习，对设计方案能进行改进与创新。4、能根据开环控制系统的设计方法，制作简易控制装置，学会调试运行。情感态度与价值观1、学生能感受到物理知识正应用于身边的生活中，并对其他科学领域起到积极的推动作用，提高学生的学习兴趣，增强学生的求知欲。2、学生领悟到学习科学知识的目的是将知识转化为生产力。3、学生体会科学家们善于思考，敢于动手尝试，勇于创新的科学作风。4、培养学生运用控制思想解决现实生活中的问题，以及热爱技术、使用技术的意识。三、教学重点和难点（1）教学重点：熟悉各种电子元件的结构，功能以及在电路中的连接方法；能依据逻辑电路图在面包板上组装并调试路灯模仿电路；通过探究“怎样调节电路能使门灯在天更暗的时候自动开启？”来加强学生对斯密特触发器原理的理解；通过探究部分电路的变换把对简易光控开关的组装迁移到温度报警器和防盗报警器的组装；通过探究防盗报警器的内部电路，认识数字电路、逻辑集成电路与普通电路各自的优势。（2）教学难点：应用斯密特触发器制作的电子自动控制电路的工作原理、微型电磁继电器在逻辑电路中的连接。四、教学设计思路本节课是在STS教育理念和建构主义学习理论基础上设计的将物理与通用技术两门学科整合在一起两位老师共同上的探究课。两门学科的教学内容都是新课程改革后新增内容，能够体现知识的更新性，内容的时代性；且两门课中都有自动控制的相关内容，通用技术是在设计思想上要求，而物理是在设计原理上要求，所以将两门课整合起来，可以一起达到多个共同的目标，如培养学生的动手能力，探究能力，创新能力等，通过教学设计还可以分别达到各自的学科目标。这正是培养学生多种能力，让学生将学到的知识应用到实际中去的最好手段和过程；同时，两门课程的整合，可以让学生将设计思想和设计技术原理在同一个时间内进行快速整合，这样可以有效地提高他们设计制作的整体水平，对于提高学生的综合素质、全方位的能力起到催化剂的作用，而如果设计成物理与通用技术上“同课异构”的课，则在教学达成目标上会有很大区别。本节课共分5个环节进行，依据STS(Science-Technology-Society, 科学-技学-社会)教学理念，本节课以学生熟悉的日常生活中“自动光控路灯”、“门窗防盗器”为两项设计制作主题，让学生自己主动设计解决问题的学习策略；教师站在指导者的立场，指导学生学习。学生在探讨此主题的活动过程中,很自然地学到科学知识，科学方法和科学态度。教学方法采用多媒体辅助教师引导、学生探究的活动法。其中，第一项设计为“发现问题解决问题”的探究活动；第二项设计为“探究内部结构”的探究活动。在整堂课学生制作的过程中，由通用技术老师提出设计要求和制作活动安排及评价标准，给学生进行设计分析指导；物理老师的作用是在学生制作和交流的过程中出现知识上原理上的问题给予纠正，出现制作上的困难给予引导和帮助。在必要的时候，对学生所掌握的知识进行精华的点拨，训练学生的能力生长点。学案中设计了重要知识点、设计分析、问题记录和创新记录表格等，在整堂课的设计中，尤其注意让学生在设计制作的过程中要发现问题，并做好记录，教师只起引导和辅助作用，体现：“教”为“学”的关系。学生的学法为交流协作，通过实验探究，动手操作，制作出电路进行调试，完成学案，并能作好自我评价和相互评价。在两项设计环节上，均安排了“设计分析”“选材”“制作”“交流”等环节，并在最后进行知识的对比，提高学生的迁移能力。第四个环节 “门窗防盗器”的设计与制作探究“门窗防盗器”的内部结构以“门窗防盗器”小品创设真实问题情景二，提出问题“防盗器内部可能有什么元件？”学生猜测，进行设计分析，画电路图，进行实验并完成学案进行交流；引导问题“如果去掉斯密特触发器你可以设计出一个同样功能的报警电路吗？”学生讨论设计并画出电路图，进行交流，找到方案的不足，改进方案，教师展示门窗防盗器的内部电路，与学生设计不一样，让学生体会设计思路的多种及逻辑电路与普通电路各自的优势。第五个环节 总结知识，提升学生的迁移能力探究多个结构相似的电路图将多个自动控制电路图进行比较，分别从通用技术和物理角度找出它们的区别与联系，体会电子自动控制系统的设计思路，让学生写出自己的感悟。第一个环节 巩固熟悉元件以游戏“我来描述，你来猜”的活动完成学生对各种元件性能和结构及功能的巩固学习。第二个环节 “别墅门灯”的设计与制作探究如何实现“别墅门灯”中的白炽灯泡的自动开启与熄灭从布鲁纳的发现教学法出发,首先创设实际问题情景一，使学生在这个问题情景中产生“发光二极管”亮而“白炽灯泡”不亮的矛盾，发现要解决的问题“如何在逻辑电路中实现白炽灯泡的自动开启与熄灭”；学生通过完成教师提供的学案和学习所提供的材料，经过讨论分析对问题进行假设，从理论上阐述理由并通过实验组装电路来检验自己的假设，教师引导，最后通过大屏幕展示进行交流评价，集体总结得出结论“增加电磁继电器和二极管”。第三个环节 理解斯密特触发器的工作原理探究 “怎样调节电路能使门灯在天更暗些的时候自动开启？”在 “别墅门灯”电路集体演示基础上发现并提出探究问题。学生讨论，阐述假设想法，进行实验，得出结论“调节电位器的阻值，使它的阻值更大些。”通过学生完成学案上斯密特触发器的工作原理的习题来检验学生这一环节的掌握情况。1、教学流程设计2、教学组织形式设计集体教学、小组教学与个别教学优化组合。将全班24个学生分成4个大组，每组6人；大组内每2人组成一小组，教师为每小组准备一套实验器材。3、学习方式设计自主学习，合作学习与探究学习相结合的多种学习方式。4、教学模式设计基于问题式学习的教学模式，首先使教与学处在教师设置的真实的问题情景中，然后学生通过合作学习分析问题，形成解决问题的假设，确定所需元件，实施实验进行电路组装调试，经讨论交流解决各种问题形成最终解决方案和结论。5、教学方法设计以引导探究法为主的教学方法6、学习环境设计创设建构主义学习环境。建构主义学习环境是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源的组合。其中学习资源不仅包括信息资源、认知工具、教师等，还包括任务情境等软资源。本节课在教室里为学生准备了各种电子元件，电路插接工具，实验仪器，这些是“建构工具箱”；为学生学习准备课件，学生准备教科书，这些是“信息库”；给学生准备了学案，其中部分设计相当于“符号薄”；引用小别墅和门窗防盗小品布置任务：“别墅门灯的设计制作”和“门窗防盗器的设计与制作”，为学生创设真实的任务情景，起到集成其他各种学习资源的作用。让学生在真实的学习任务中体会到知识，技术与实际生活的密切联系，对学生的迁移能力的提高起到重要作用。而作为任务的管理者除了教师，还包括各组的组长。同时也考虑到反思能力是建构主义学习的一个核心特征,在学案的设计中体现了学生自评，组评，让学生实现自我监控,自我测试,自我检查等活动。讲台图17、课堂管理设计学生的座位安排：如图将学生座位排列成4个模块形，有助于学生进行小组讨论、合作学习。课堂纪律的管理措施：使教学内容符合学生的需要，生动有趣，与学生兴趣有关，学生愿意积极参与。通过设置悬念、精心提问和讨论的方法，不断变换刺激角度，集中学生的注意力。良好课堂气氛的营造：注意课堂上发生的所有情况，如讨论时声音不要影响其他小组，以及讨论多长时间等。这样使学生做到心中有数，使教学能按部就班、有条不紊地进行。通过真实任务情景创设生动活泼、多样化的教学情境，激发学生的动机与兴趣。面向全体学生提出探究问题，个别学生上台展示交流。使用幻灯、投影仪、录像和多媒体等教学手段，使教学内容更直观、生动活泼；组织“我来描述，你来猜”的物理游戏，提高学生学习的积极性。把握各个教学环节的顺利过渡。使全班学生始终参与学习活动。五、教学资源：1、实验器材：集成电路实验板（面包板）、二极管、发光二极管、逻辑集成电路块（斯密特触发器）、电位器、光敏电阻、热敏电阻、微型电磁继电器、干簧管、蜂鸣器、条形磁铁、电池、万用表、面包板专用导线、小灯泡及灯泡座、鳄鱼夹导线、直滑电位器、自感现象演示仪器。2、实物：“带光控门灯的小别墅”“门窗防盗器”3、自制小视频：光控路灯模仿电路的制作过程；迎客熊4、课件：传感器的简单应用电子自动控制装置的设计与制作5、文字材料：物理教科书物理选修3-2；通用技术教科书技术与设计2；学案6、多媒体教学设备：幻灯；投影仪等六、教学过程设计实施方案第一环节：各种元件性能和结构及功能的巩固学习。以游戏“我来描述，你来猜”的活动完成此部分知识的学习。活动安排：教师通过大屏幕的幻灯片演示各种元件名称及图片：集成电路实验板（面包板）、二极管、发光二极管、逻辑集成电路块（斯密特触发器）、电位器、光敏电阻、热敏电阻、微型电磁继电器、干簧管、蜂鸣器、条形磁铁。请两位同学上台，一同学描述大屏幕幻灯片上出现的元件，另外一个同学背朝大屏幕面向全体同学猜出元件的名称。在活动进行时，全体同学都在紧张兴奋的学习环境中，积极思考，在内心形成自己对元件的描述，并与表演同学的描述进行比较，有上台协助同学的欲望，也有为同学合作成功而喝彩的体现，此活动能很好地激发学生的学习兴趣和求知欲，巩固学生对各种元件的性能和结构功能的了解。游戏结束，让学生完成学案，检验这一环节中知识的掌握情况，同时在讨论交流中复习完成关于本章重要知识点的复习填空题（学案），然后学生进行展示。第二环节：“别墅门灯”的设计与制作。探究如何实现“别墅门灯”中的白炽灯泡的自动开启与熄灭。通用技术教师在给学生复习了“控制系统设计的一般过程”之后，通过“别墅门灯”的演示，给学生布置设计任务。在学生复习组装了简易光控开关电路之后，物理教师以其为基础，引导学生用灯泡代替发光二极管。图2图3有的组学生在制作中发现了实际的问题，产生“发光二极管”能亮而“白炽灯泡”不亮的矛盾，此时，教师可以明确提出要学生解决的问题“如何在逻辑电路中实现白炽灯泡的自动开启与熄灭”。学生通过小组内进行学习和讨论，物理教师进行引导，让学生领悟到逻辑集成电路块中通过的电流小，而灯泡开启需要的电流远大于这个电流，可能会有同学提出在电路中增加电磁继电器，因为它可以实现用弱电流控制强电流的作用，同学达成共同的意见后可以让学生们组装电路。有的组学生会借助课本上的电路图进行组装，物理教师也可以通过大屏幕提供出课本上的逻辑电路图，右图3。在组装的过程中学生会遇到很多问题，比如电磁继电器的引脚功能及其在电路中的连接问题；灯泡如何与常开开关连接到电源上的问题。可以让学生通过学案上引脚图的学习，再经过小组之间的讨论、交流的学习方式进行探究合作学习。此时的物理教师也可做适当引导，提示学生用万用表的欧姆档判断常开和常闭开关。在制作过程中，有的组可能会发现电路中不用二极管，也能调试成功；有的组会因为二极管接反（应该反接）导致电路调试不成功等等问题。在规定的时间内，学生组装电路并调试成功的小组通过多媒体与全班同学做展示交流。要让学生将上述这些问题与大家进行交流，让同学们解决“电路中增加的二极管起什么作用？”等问题，能通过交流让学生们了解在制作过程中出现的各种可能问题及解决方法，让学生认识到二极管为了防止电磁继电器线圈断电时产生的断电自感电流会损坏逻辑集成电路块。物理教师也可将准备好的自感现象演示仪器拿出，引导学生回答出正确答案。最后，教师让同学们一起来集体试验一下设计制作出来的“产品”的功能，请两位同学将灯关掉，创造通用技术教师刚才演示实验时的情景，发现一部分小组的“产品”在教室光暗时自动启动亮起来，个别小组不成功。根据学生交流展示的表现，个别小组在演示时，需要用笔帽遮住光敏电阻，从而发现并提出新的问题 “怎样调节电路能使门灯在天更暗些的时候自动开启？”，引出下一环节的探究。第三环节：理解斯密特触发器的工作原理。学生讨论交流，进行实验，再交流，由小组出代表结合大屏幕阐述解决问题的方案得出“把电位器的阻值调大”的结论。此环节加强学生对逻辑电路的工作原理的理解。先提出问题，然后学生讨论，达成假设后，让学生通过实验检验猜测是否正确，此时微型旋转电位器效果如果不明显，可引导学生用备好的直滑式电位器或增加串联电阻。探究活动完成后，请同学解答出学案上设计的关于斯密特触发器工作原理的习题：题目：如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电压下降到另一个值时，路灯（发光二极管）会熄灭。下列说法中正确的是：（ ）A、天暗时，Y端处于高电平B、天暗时，Y端处于低电平C、当R1调大时，A端的电压降低，低到一定程度灯点亮D、当R1调大时，A端的电压降低，低到一定程度灯熄灭学生对此问题进行分析、阐述交流，得出正确答案，从而检验学生在此环节中的知识掌握情况。学生在制作过程中会出现各种电路连接的问题，教师给学生播放课前做好的视频“光控路灯模仿电路的制作过程“，让学生熟悉电子电路的组装过程，提高他们的动手能力，插接技术。第四环节：“门窗防盗器”的设计与制作，探究“门窗防盗器”的内部结构。通用技术教师介绍“门窗防盗器”，通过学生模仿盗贼开门的小品，给学生创设新的任务情景，物理教师提出真实的问题 “请同学们猜测门窗防盗器的内部可能存在什么元件？”。一般同学会猜到有磁铁和干簧管，也可能会有个别同学猜到有斯密特触发器，顺着同学们的猜的思路布置设计任务。在学生进行设计分析讨论的过程中，两位教师可以引导猜出有斯密特触发器的学生在原来光控电路基础上，变换传感元件和用电器，组装并调试电路。可能会出现有的学生就在刚做完的“别墅门灯“的基础上，直接把灯泡换成蜂鸣器；也会有同学在原来简易光控开关的基础上直接把二极管和电阻直接替换成蜂鸣器。对于设计逻辑电路的同学，物理教师个别辅导时要引导学生把干簧管的通断理解成电阻在零与无穷大之间跳变，从而进一步让学生理解斯密特触发器的工作原理。对没有猜到电路中有斯密特触发器的同学，可以引导他们进行普通电路的设计，学生根据干簧管的开关作用，在教师的引导下，在整个设计制作过程中可能会设计出现的电路一般有三种：图6图5图7教师要记录这些过程中学生的尝试和创新。在最后进行学生的交流展示活动的时候，让同学们一起共享。比如：其中图5的电路设计的效果与真实情景相反，门开防盗器不报警，门关报警。这种设计是因为学生思考时间太少，没有明确设计要求，没有认真考虑造成的。设计出图6电路的同学是充分考虑了设计要求，实验现象要达到门开蜂鸣器响报警的结果，但是电路在不报警时出现短路，不可行。图7电路一般由学生在图6的基础上发现电路短路不可行后，进一步改进设计方案而出现的，但是经过讨论也会发现电阻R的加入也同样会在门关着的时候不报警，或者报警声音很小，因为门开后，蜂鸣器获得的电压不确定，这要看学生串联的电阻是多大阻值，教师给学生准备330欧姆和2200欧姆的两种电阻，有的学生可能还会用到电位器。这种电路的设计还有一个缺点就是关门时长期耗电；而且如果进一步讨论为了门关的时候耗电少，就要R阻值大些，而门开的时候要蜂鸣器响，R阻值就不能太大，影响工作电流。前后出现矛盾问题，解决时可能会提出提高电源的电动势等等，能源消耗大，可行性也不太强。含有斯密特触发器的电路的分析是学生提升知识的重要环节，在展示交流时，教师要引导学生将他们设计出的逻辑电路与已经学过的光控电路进行比较，找到联系和区别，提高学生的知识迁移能力。在学生动手探究过程中，两位教师分工辅导，通用技术教师辅导学生设计分析，输入，输出及框图的设计，物理教师辅导电路的组装及原理的理解。展示活动结束后，教师将门窗防盗器的内部结构图展示给学生，让学生发现与学生设计的电路不一样，真实的电路中用到的不是斯密特触发器，而是三极管等元件，这时，通用技术老师与物理老师合作，让学生领悟到电路设计的多样性，产品设计思路和方案的多样性。通过这一环节的探究和分析，让学生体会到逻辑电路与普通电路各自的优势，体会设计思路的多样性，感受到科学技术的发展给人类生活带来的方便和好处。第五环节：总结知识，提升学生的迁移能力变换传感元件的位置，产生不同控制结果光强灯_光强灯_变换传感元件，光控变热控热控灯磁控灯变换传感元件，光控变磁控变换用电器，磁控灯变磁控报警器变换用电器，热控灯变温度报警器温度报警器磁控报警器教师给学生准备了以下学案，让学生在分析的过程中，写出自己的感悟。此图从三点上体会电子自动控制系统的设计思路，让学生产生触类旁通的感觉。一是变换传感元件的位置，产生不同的效果，由光强灯不工作变为光强灯工作；二是变换传感元件，产生不同的控制电路，由光控变热控；三是变换用电器，由发光变为发声报警。学生写完后，教师也通过课件将多个自动控制电路图放到一起，在教师引导下让学生进行比较，分别从通用技术和物理角度找出它们的区别与联系，让学生们感受到仅仅是我们学的几种简单控制电路就可以设计出很多的产品。教师提出生活中还有许多这样的例子，请同学们自己去发现，自己去探究，自己去设计，让这种自动控制系统更好地为我们的生活生产服务。物理教师最后用一只“迎客熊”，提出更多的学生可以下课再去学习和探究的问题，为学生的进一步设计创设出更大的空间，培养学生的创新思维及应用知识、技术的能力。七、教师教学实录：朱师：上课【学生起立】朱师：同学们好！生：老师好！朱师：请坐！（停顿）1969年7月21日，美国阿波罗11号飞船首次登月成功，宇航员阿姆斯特朗把他的左脚迈上了月球，站在月面上说了一句很有深度的话：对于一个人来说，这是“一小步”，对人类来说，这是迈出了“一大步”，而今天老师也希望通过自己努力迈出的“一小步”，为你们的学习开拓出一片可以“大步”向前发展的空间。这“一小步”就是老师今天要和你们的通用技术张老师共同合作来给大家上一节课，课题为：传感器的简单应用。【大屏幕展示课题】张师：科学技术是第一生产力。要把我们学过的物理知识转化为产品就需要一架桥梁，而这架桥梁就是技术。在今天这节课上，我们就应用物理传感器的知识与通用技术控制的思想和方法来亲历电子自动控制装置的设计与制作。朱师：那么，首先咱们先通过一个物理小游戏“我来描述，你来猜”来复习一下我们学过的各种元件，为一会儿的设计制作热一下身。游戏规则：请两位同学上台，一人背对屏幕，通过另一同学的描述来猜出大屏幕上的元件。好，哪位同学来试一试？【大屏幕打出第一环节“我来描述，你来猜”，学生积极参与，两位同学上台；游戏利用大屏幕课件进行】朱师：好，游戏结束，两位同学的表现不错，咱们为他们鼓一下掌好不好？【学生热烈的掌声】好，下面大家完成学案上有关传感器部分的知识内容。【小组学生讨论完成学案，教师辅导】朱师：我们请X组同学来展示他们的学案。【学生展示、交流；教师进行点评】朱师：大家的学习效果不错，知识掌握的很好。张师：那我们也来复习一下通用技术里学过的控制系统设计的一般过程：首先明确设计项目及要求；其次分析被控对象的基本特征；然后找出被控量和控制量；第四个环节是控制系统方案的选择；第五个环节是根据设计电路图选择元件；第六个环节是组装与调试；第七个环节是设计交流、评价与优化。【通用技术教师利用大屏幕课件进行讲解】张师：好，大家来看我这里有一栋别墅，别墅上有一盏门灯，傍晚，天逐渐暗下来的时候，灯就会自动亮起来；早晨，天逐渐亮起来的时候，灯就会自动熄灭。【学生协助控制开关教室里的灯，控制光强、教师演示“别墅门灯”的自动控制，创设真实任务情景】张师：这就是我们今天的第一项设计任务别墅门灯的设计与制作。在设计与制作的过程中同学们有问题可以互相协助，也可以举手向老师请教。接下来大家抓紧时间开始进行设计与制作，同时不要忘记完成学案。【大屏幕展示“第二环节别墅门灯的设计与制作”；学生开始讨论，探究，一边完成学案上的设计分析，一边开始制作；两位教师分工辅导。】朱师：我们物理里学过简易光控开关的制作了，很多同学找到了课本里的电路图，那么这两种电路图，你要选用哪一种呢，好好思考讨论一下？【学生制作过程中，教师发现学生利用物理课本资源，用大屏幕展示物理课本上两种光控电路图，】张师：我们请X组同学来做一下设计分析。【学生利用实物投影仪展示学案上的设计分析的内容；自己小组设计的光控灯的演示；设计制作过程中发现的问题以及创新之处；教师进行点评】朱师：来，咱们教室内拉上窗帘同时关灯，看看大家的设计产品的功能怎么样。？【灯关掉后，有的组电路中的光控灯亮起来，有的组不亮，不亮的如果用黑色笔帽遮盖光敏电阻，让感受的光更暗一些时灯才亮，学生产生疑问】朱师：那咱们一起再来解决一个问题。请大家探究一下怎样调节电路能使门灯在天更暗些的时候自动开启？【大屏幕展示出“第三环节 理解斯密特触发器的工作原理-探究一下怎样调节电路能使门灯在天更暗些的时候自动开启？”，学生讨论，提出假设，进行实验；教师辅导，重点是斯密特触发器的工作原理】朱师：哪组同学来给大家分析一下这个问题？ 【大屏幕展示光控电路图，学生借助此图进行分析，重点是逻辑电路的工作原理】朱师：好，我们来检测一下大家掌握的情况，大家完成学案上的题目。【大屏幕展示学案上有关逻辑电路的工作原理的题目，学生认真思考练习，然后借助大屏幕给大家讲解】朱师：看来大家对斯密特触发器的原理有了进一步认识了，但是刚才大家在组装电路时出了很多问题，有很多同学不是很熟练，那么我们再熟悉一下电路的连接。【大屏幕播放视频“光控路灯模仿电路的制作过程”，学生认真学习。】朱师：现在大家进一步理解了斯密特触发器的原理，电路的连接组装技术也应该提高了很多，那让我们看看张老师又给我们准备了什么任务呢？张师：现在市场上有一种热卖的“门窗防盗器”，它由两部分组成，分别装在门和门框上，当盗贼非法进入时，防盗器就会发出鸣叫报警。【小品：学生扮演盗贼，演示防盗器作用】朱师：这个小小的门窗防盗器还真管用，一下就把“盗贼“吓跑了。那同学们咱们猜一猜这个门窗防盗器里面都包含什么元件？【学生积极思维，猜出很多相关元件】张师：看来大家的物理知识学的真不错，那咱们的第二个设计任务就是“门窗防盗器”的设计与制作。【大屏幕展示“第四环节 门窗防盗器的设计与制作”，学生开始设计分析，画电路图，组装电路，教师要顺着学生的思路分别进行引导。】朱师：好，咱们请各小组同学来展示交流一下你们组设计制作的门窗防盗器。【学生利用实物投影仪交流展示设计分析的内容；防盗器的功能演示；设计制作过程中发现的问题及制作过程中方案的改进。】朱师：我看大家的设计多种多样，有的设计用了斯密特触发器，有的没用，有的用了电磁继电器，有的也没用。那么咱带来的这防盗器的内部结构究竟是什么样的呢？大家看在这个图中有斯密特触发器吗？【大屏幕展示防盗器内部结构的图片，学生识别元件，思考与自己设计的差别。】朱师：真实的电路与大