优秀教案系列
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第五章传感器
教材分析
教材分析
课程标准对传感器的要求,较大的变化是降低了对学习“传感器工作原理”的要求,由“知道”降低为“了解”;增加了利用传感器动手制作简单的自动控制装置的要求,并且将“利用传感器制作简单的自动控制装置”定位为学生必做实验。围绕以上变化,本章教材与2004年版《普通高中课程标准实验教科书物理》相比,在结构内容和栏目设计上均有调整,有以下几个显著变化:
一是结构方面的变化。本次修订最主要的结构变化是在充分尊重课程标准要求的前提下,重新拆分了原教材结构。修订后的第1节“认识传感器”定位在让学生初步了解什么是传感器,对传感器有一个整体、系统的初步认识,整合了原第1节“传感器及其工作原理”和第2节“传感器的应用”相关部分的内容,让学生体会物理知识在技术中的应用以及物理对技术的影响。第2节“常见传感器的工作原理及应用”是在原教材第1节和第2节内容的基础上,将常见传感器工作原理与其应用合并为一节,重新组织了知识脉络。围绕光、温度、力、磁的编写线索,分别以光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻、电阻应变片、霍尔元件等传感器元件为代表,介绍常见传感器的工作原理,适当降低部分传感器原理解释的难度,同时为所介绍的传感器配备了相应的应用实例,使学生同时从原理和应用两个层面认识传感器。其中“霍尔元件”作为拓展学习的内容,供学有余力的学生学习,弹性兼顾学生掌握的范围。
二是实验的变化。鉴于课程标准中没有对逻辑电路的要求,以及原教材的实验电路电流流向复杂等问题,修订后的教材提供了两个不同难度的实验,即门窗防盗报警装置和光控开关,教师和学生可以按实际教学条件进行选择。难度稍低的门窗防盗报警装置实验,是利用干簧管作为传感器完成自动控制的,它是中学阶段较为简单且易于实现的一种方案,能够适用于普遍的需求。难度稍高的光控开关实验方案,把原教材利用斯密特触发器实现的光控开关修改为利用最简单的三极管控制的开关电路。虽然三极管对学生而言也是种新的元件,但它已是最为基础的控制元件,有必要进行介绍。由该实验方案还可以扩展为利用三极管制作其他的简单自动控制装置,例如温控系统等,真正为学有余力的学生留出创造和制作的窗口。
由于学生必做实验中不再需要使用逻辑电路,因此,删除了原教材关于一些元件的原理和使用要点的附录。电路的制作可以不局限于使用面包板等实验装置,实际教学中教师可以灵活掌握制作和调试电路的方式。
三是栏目编排方面的变化。由于教材结构和难度的调整,在保证知识脉络与呈现系统性的前提下,将原教材一部分正文内容调整到习题栏目当中,例如,电饭锅、火灾报警器等传感器应用实例。在正文内容的基础上,习题中这些成熟的联系实际的例子,可作为本章课外开放学习的重要入口,引起学生联系实际的学习兴趣。另外,本章中的习题情境也是对认识传感器的重要补充,教学中应注意加以利用,有效发挥其功用。
四是章首图的变化。章首图由原教材的“玉兔号”月球探测器更换为我国火星探索工程中的“祝融号”火星探测器。这一改变彰显了我国近年来在航天等领域的科技进步和不断突破,突出时代特色,是树立学生民族自豪感和文化自信的好素材。同时,配文结合玉兔号的拟人化特点,以生动活泼的语言引起学生的学习兴趣。
学情分析
学情分析
传感器技术是当今世界一项令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术。实际上,在我们身边就大量地使用各种各样的传感器,学生并不陌生,但是大部分学生对传感器的研究比较少,例如,电视机、空调的遥控装置中应用的光学传感器;话筒是一种将声音信号转换为电信号的传感器;电饭锅、电熨斗、电冰箱中使用的温度传感器等等。传感器是电磁学研究的重要技术应用,且对高中学生提出了更高的要求。在高中物理电磁学内容即将结束时,本章的主要目的是使学生对传感器知识有一个初步的认识,体会物理知识在技术中的应用。
重点难点
重点难点
1.重视联系实际,突出科学、技术与社会的密切关系
传感器在现代生活和科技活动中的应用已经非常普遍,教材对此颇为重视。在引入传感器概念之前,教材列举了声控—光控开关、自动门、“便携式酒精检测仪”等生活实例;通过增设“思考与讨论”栏目探讨生活中使用传感器的场合等问题;此外,还有相当丰富的联系实际的习题,让学生感受科学、技术与社会的密切关系。教学中,在让学生列举传感器的各种应用实例的同时,还要让学生认识传感器的应用对社会发展所起到的重要作用。这方面的内容所涉及的范围是相当广泛的,如经济、文化、人际关系、社会结构等,注意展现科学的人文价值。讨论中,要鼓励学