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八年級勞動技術(shù)“電子控制電路設(shè)計”單元在線教學的實踐與思考

2020-09-22 02:15:52繆靜霞
上海課程教學研究 2020年9期
關(guān)鍵詞:聲控二極管原理

◎ 繆靜霞

中小學勞動技術(shù)課程以技術(shù)的使用和理解為主線,以材料與工具、符號與原理、加工與制作、使用與維護等方面的知識與技能為學習內(nèi)容[1],以設(shè)計學習與操作學習為主要特征[2]。在常態(tài)線下勞技課中,教師可以通過設(shè)計一個項目、完成一件制作、滿足一種需求、解決一個問題等活動,讓學生經(jīng)歷技術(shù)活動過程,掌握基本的技術(shù)學習方法,提升應(yīng)用知識與技能解決實際問題的能力。

在線教學與線下教學具有顯著的差異。在線教學,尤指線上錄播課,以單向傳遞為主,缺少師生之間面對面的互動交流,教師無法獲得學生的即時反饋。在線教學的錄播課短小精悍,每一節(jié)課時長控制在20—25分鐘。當然,也正由于在線教學的預設(shè)性強,具有可控性、可反復學習多次回放,一定程度上滿足了學生自主學習的需求。

因此,在線教學不能完全套用線下教學的教學方式,應(yīng)基于在線教學的特點,進行教學設(shè)計的重構(gòu)。

一、內(nèi)容的重構(gòu):結(jié)構(gòu)化設(shè)計

本次上海勞技學科“空中課堂”在線課程采用單元整合方法重組教學內(nèi)容,在進行教學設(shè)計時首先要對單元內(nèi)容進行整體分析與結(jié)構(gòu)化設(shè)計。以八年級為例,根據(jù)《上海市初中勞動技術(shù)學科教學基本要求(試驗本)》,八年級勞動技術(shù)包括兩個部分內(nèi)容:電工技術(shù)與電子技術(shù),具體內(nèi)容如表1所示。

基于課時安排與在線學習的特點,對教材內(nèi)容進行整合,形成了勞動技術(shù)學科八年級“空中課堂”單元內(nèi)容,如表2所示。

通過線下對八年級的學生課堂觀察與交流可以發(fā)現(xiàn),八年級學生對身邊的家用電器、照明設(shè)備、電子產(chǎn)品等具象的物品比較熟悉,但對其工作原理知之甚少。他們喜歡觀察電路現(xiàn)象,但由于八年級物理學科還未涉及電學部分的知識,學生進行電路分析存在一定的難度。因此在教學中要關(guān)注學生的知識建構(gòu),既要建立知識體系的整體觀,又要循序漸進,注意新舊知識之間的關(guān)聯(lián)性。

表1 八年級勞動技術(shù)學習內(nèi)容[3]

表2 勞動技術(shù)學科八年級“空中課堂”單元內(nèi)容

以八年級第五單元“電子控制電路設(shè)計”為例,共6課時,具體如表3所示。

我們對單元內(nèi)容進行分析后可以發(fā)現(xiàn),第1課時“認識電子控制電路”屬于概述部分;第2課時“認識壓電陶瓷片”是介紹聲控傳感器,與第3課時“簡易聲控電路”可構(gòu)成“聲控電路”的子單元;第4課時“認識光電傳感器”與第5課時“簡易光控電路”則可構(gòu)成“光控電路”的子單元,最后第6課時“光控報警電路設(shè)計”既可看作是光控電路的拓展與應(yīng)用,也可以看作是對之前所學內(nèi)容的綜合應(yīng)用設(shè)計。

表3 八年級第五單元“電子控制電路設(shè)計”6課時課題

在常態(tài)線下勞技課中,第4課時至第6課時的內(nèi)容可以采用項目式學習,例如,設(shè)計制作光控報警電路作為主題任務(wù)貫穿整個學習過程,在完成任務(wù)的過程中,學習相應(yīng)的光電傳感器、了解光控電路的組成與工作原理,最終完成電路的設(shè)計與制作。但項目式學習需要一定時間的保障,而初中“空中課堂”錄播課的時長為25分鐘左右,遠低于常態(tài)課堂的課時,且八年級錄播課每周播放時間固定在周三、周五,前后復習回顧又占用一定時間,完全采用項目式學習不可行。

因此,在遠低于常態(tài)課堂的課時限制內(nèi),突出重點內(nèi)容就尤為重要。在明確了單元內(nèi)容之間內(nèi)在聯(lián)系之后,筆者需梳理每節(jié)課的重點內(nèi)容。這里僅以第4課時至第6課時三節(jié)與“光控電路”相關(guān)的內(nèi)容為例進行梳理后,如表4所示。

三節(jié)課同屬于“光控電路”子單元,每節(jié)課側(cè)重一個重點內(nèi)容,課與課之間相互關(guān)聯(lián)又相對獨立,符合在線教學的學習特點與學生在線學習的認知習慣。

表4 “光控電路”相關(guān)的課題的重點內(nèi)容

二、載體的選擇:階梯式遞進

教學載體貯存、攜帶著教學信息,是教師針對一定的教學目標,在相應(yīng)的教學策略指導下為傳遞教學內(nèi)容而設(shè)計編制的教學內(nèi)容的組合形式和形態(tài)。在線教學的載體選擇非常重要,尤其是八年級電子控制部分的內(nèi)容,載體相應(yīng)的材料是學生居家學習所缺乏的,無法進行相應(yīng)的實踐,其難易度、實用性、趣味性直接影響到學生學習興趣與學習動力。

以“簡易光控電路”一課為例,筆者經(jīng)教材分析發(fā)現(xiàn),教材中電子控制電路所選用的電路涉及語音芯片,電路圖相對比較復雜,如圖1所示。學生進行電路分析存在一定難度。因此,在教學設(shè)計中重新選擇載體,在原有教材載體“保護視力提醒器”之前,增設(shè)一個相對簡單基礎(chǔ)的光控電路——互動路燈紙電路,如圖2所示。當用手遮住光敏電阻時,卡片上的路燈就會點亮。增設(shè)的載體在增加趣味性、激發(fā)學生學習興趣的同時,使得教學難度形成階梯式遞進。

圖1 八年級《勞動技術(shù)》(滬教版)中的簡易光控電路圖(保護視力提醒器)

圖2 互動路燈紙電路及其電路圖

該光控電路圖與保護電路提醒器電路相比,其工作原理相似又不完全一致。相似的是,兩個光控電路均由光電傳感器與電阻(或可變電阻)構(gòu)成分壓電路,在光線變化時由于阻值的變化使得三極管導通或截止,從而使得執(zhí)行器(燈或揚聲器)產(chǎn)生信號。不同的是,兩個電路中所用的光電傳感器及其位置都不同,且三極管導通與截止對兩個電路的后續(xù)電路或執(zhí)行器所產(chǎn)生的效果不同。因此,增設(shè)的光控電路能較好地起到鋪墊的作用。

學生對增設(shè)的光控電路進行具體組成、工作原理的分析相對較容易。在此過程中教師還提供了虛擬實驗室軟件搭建實驗電路、微視頻驗證電路等在線教學的學習支持,幫助學生理解光控電路。在學生充分了解光控電路原理后,再遷移到“保護視力提醒器”電路,此時學生進行電路分析就有了一定的基礎(chǔ)。

三、經(jīng)驗的關(guān)聯(lián):支架式遷移

學生的學習是一個知識建構(gòu)、經(jīng)驗獲得的過程。建構(gòu)注重的是對新、舊知識之間的連接。而學習支架的使用,為學生的知識遷移提供了幫助。

(一)元器件特性的遷移

電子元器件種類繁多,通過歸類、遷移,可以幫助學生記憶、理解,建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)圖,而不是碎片化知識。

例如,“認識光電傳感器”一課中,教師將新授元器件光敏電阻、光電二極管、光電三極管與已學元器件電阻、二極管、三極管進行關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)可以體現(xiàn)在元器件符號的相似

性比較,如表5所示。光敏電阻、光電二極管、光電三極管的符號就是在電阻、二極管、三極管的符號上添加或改成兩個方向向內(nèi)的箭頭,代表了接收光線,與光敏傳感器的特性相關(guān)。通過對比,有助于學生加深記憶。

表5 元器件符號的關(guān)聯(lián)

這種關(guān)聯(lián)也可以體現(xiàn)在元器件特性的相關(guān)性遷移。例如,在進行光電二極管極性的判斷時,教師可以引導學生從先前所學的發(fā)光二極管極性的判斷方法遷移到光電二極管的判斷方法,由學生自己想一想、說一說,可以通過觀察外觀(引腳長短、管內(nèi)極片大?。?,多用表檢測(根據(jù)二極管單向?qū)щ娦裕┑雀鞣N方式進行判斷,既能檢驗學生對之前所學內(nèi)容的掌握情況,又能發(fā)揮學生的學習主動性。

(二)電路原理的遷移

初中生對電路現(xiàn)象感興趣,但對電路原理的理解存在一定的難度。如何幫助學生建立起電路現(xiàn)象與電路原理的關(guān)聯(lián),實現(xiàn)分析簡單電路的目標?這就需要提供更多學習支架。

以“簡易光控電路”一課為例,在該課之前學生已經(jīng)學習了“簡易聲控電路”,其中也涉及了聲控電路的組成與工作原理。兩節(jié)課均為電子控制電路,內(nèi)容結(jié)構(gòu)類似,因此具備遷移的條件。

圖3 任務(wù)分析的遷移

首先可以從任務(wù)分析上遷移,如圖3所示。左側(cè)是前幾節(jié)課所學習的“簡易聲控電路”一課中聲控電路的任務(wù)情境——聲控音樂盒的任務(wù)分析,右側(cè)是本節(jié)課所學習的“簡易光控電路”中光控電路的任務(wù)情境——互動卡片的任務(wù)分析。由于在聲控電路的任務(wù)分析時就是采用“需求描述—技術(shù)分析—技術(shù)實現(xiàn)”的分析路徑,因此此處遷移至互動卡片的分析是相對比較容易的。

其次,對于電路原理的分析也可以進行遷移。教師在基礎(chǔ)光控電路圖的分析上提供了兩個學習支架:第一,引導學生先在電路圖上標注結(jié)點A、B、E,借助U1、U2來進行三極管導通條件Ube大小的分析;第二,設(shè)計問題支架提供給學生填寫,降低了分析原理的難度。

學生分析了基礎(chǔ)光控電路的工作原理之后,在分析相對復雜光控電路的工作原理過程中教師提供給他們相似的學習支架。

雖然傳感器、控制器、執(zhí)行器均有所不同,但在前面基礎(chǔ)光控電路的遷移與問題支架的引導中,學生在面對相對復雜的光控電路時就具備了分析的基礎(chǔ)與能力。

內(nèi)容的重構(gòu)、載體的選擇、經(jīng)驗的關(guān)聯(lián),既是線下教學經(jīng)驗的遷移,也是在線教學的重新審視。本次在線教學是一次挑戰(zhàn),也是一次機遇,促使我們對教學有更多思考與探索,給學習帶來更多可能的樣態(tài)。

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