崔衛(wèi)國 薛仁芳

(1.南京市金陵中學,江蘇 南京 210005;2.江蘇教育學院附屬高級中學,江蘇 南京 210036)

本節(jié)課在實施新課程的理念方面進行了較為深入的實踐,特別是學生的“隨堂實驗”活動,在達成課堂教學的感性與理性的交融上得到了同行的一致認可,本人對此感悟的層次也在不斷提升中.現就本節(jié)課中設計和開發(fā)的隨堂實驗展示如下.

1 將干簧管與開關并聯,在對比中初識傳感器的一般特點

元件來源:在電子市場中發(fā)現有這樣的內置干簧管的元件(如圖1).由于干簧管密封在不透明的塑料內部,因此在認識它的功能時就具有了一定的神秘感,在教學中將它用于激發(fā)疑問,觸發(fā)學生迫切探究的愿望便能夠達成.

實驗設計:安排學生進行隨堂實驗1(設計電路如圖2),將開關和干簧管并聯,閉合開關,燈亮;斷開開關,燈不亮,但將磁鐵靠近干簧管,燈又亮了.

圖1

圖2

這種學生隨堂實驗的設計目的是借助并聯引發(fā)的對比達到認識干簧管的“磁開關”作用,從而展示磁傳感器的一個特點:能感受磁的信息并轉換成電路的通斷.教者在強調“感”和“傳”的含義的同時展示實物(如圖3),讓學生及時體會到這個傳感器并不神秘,結構竟如此簡單.

接下來演示并討論干簧管的應用——“水位控制開關”.如圖 4所示,當水位上升到一定位置時,燈就亮起(圖4中左圖,豎直管中內置干簧管,浮子中安有磁環(huán)).目的是向學生傳遞一種創(chuàng)新、應用的意識:“干簧管雖小,作用挺大,我們也能將它用在某個地方”.

圖3

圖4

效果反饋:圖2中的實驗電路的最初設想是將干簧管與開關串聯,在課堂中有不少學生因為連接線的接觸不良燈泡不能亮起,學生探究興趣頓失.改用干簧管與開關并聯后,不但線路故障少了,干簧管的磁開關的作用在對比中更得到彰顯.

2 設計輸出霍爾電壓的電路,在對比中關注霍爾傳感器的廣泛應用

元件來源:在電子市場購得兩類霍爾元件,開關型和線性型,兩種元件在傳感器的應用中都有廣泛的使用.從讓學生獲得實踐感受的教學理念出發(fā),教學中很有必要讓學生充分了解這兩種輸出電壓的存在.

圖5

圖6

實驗設計:輸出線性電壓的電路如圖5,輸出的開關電壓的電路如圖6,根據相應電路制作成隨堂實驗電路板(教者自己制作)如圖7(左端輸入10 V,右端接示波裝置),實驗電路板中選用的霍爾元件,里面已經集成了放大等功能,外形多為三腳.其中的分壓電阻的大小按當時實驗室能提供的最大電壓為10 V配置,可以保證輸入電壓在10 V以內兩個元件均不易損壞.

在課堂中兩位學生為一組,利用這種開關型和線性型霍爾元件的電路(見圖8)可以采集輸出電壓的數據或波形,學生能切實體會到傳感器在快速反應、精確測量方面的功能.課堂中,學生既感受到霍爾電壓的生成,又在交換測量和觀察中得到比較,從而將平時學習的理論與實際的電路圖景進行有效結合,給學生提供了一種可以留下深刻回憶或隨時提取的信息“源”.

圖7

圖8

效果反饋:輸出電壓的數據或波形建議用DIS實驗系統(tǒng)的電壓傳感器采集.當學生改變手中磁棒與霍爾元件的距離或角度時(如圖9),學生手中磁棒的控制節(jié)奏與輸出的電壓波形一一對應(如圖10),那種感覺是美的,就是所謂的感性與理性的交融吧.隨后介紹的轉速傳感器的應用、電子羅盤的原理等等,學生既有強烈的興趣,又能很好地借鑒這兩種電壓輸出的波形作出合理恰當的解答.

從上面課堂教學中實施的幾個隨堂實驗可以感受到這節(jié)課所期待的教育教學目標已經達成,那就是深化課堂實踐的理念,力求感性與理性的交融.

圖9

圖10