認(rèn)識傳感器 教學(xué)設(shè)計 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊+

人教版（2019版）高中物理選擇性必修二《認(rèn)識傳感器》【教學(xué)設(shè)計思路】《認(rèn)識傳感器》是人教版（2019版）高中物理選擇性必修二第五章第1節(jié)的內(nèi)容，傳感器技術(shù)是當(dāng)今世界一項令人矚目的迅猛發(fā)展起來的高新技術(shù)。實際上，在我們身邊就大量使用各種各樣的傳感器。本章的主要目的是使學(xué)生對傳感器知識有一個初步的了解，體會物理知識在技術(shù)中的應(yīng)用。教師通過創(chuàng)設(shè)情境，引領(lǐng)學(xué)生觀察現(xiàn)象，分析推理，經(jīng)歷實驗探究，揭示傳感器將“非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量”的技術(shù)意義。學(xué)生經(jīng)歷對熱敏電阻和光敏電阻的電阻值隨敏感因素變化的規(guī)律的實驗探究，在現(xiàn)象和具體數(shù)據(jù)的雙重刺激與支撐下，理解和內(nèi)化傳感器敏感元件的轉(zhuǎn)換規(guī)律。【教學(xué)目標(biāo)】1.物理觀念(1)結(jié)合實際生產(chǎn)及生活，展示各種事例及應(yīng)用，從感性上使學(xué)生知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義。(2)通過實驗，對傳感器中常見的敏感元件加以了解，從理性上知道它們的工作原理。(3)通過分析大量傳感器在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，了解傳感器是如何工作的，并會結(jié)合原有的電學(xué)知識設(shè)計一些簡單的傳感器電路。2.科學(xué)思維(1)用熱敏電阻、光敏電阻等常用元器件做實驗，了解傳感器是如何把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的。(2)通過對實際傳感器工作原理的分析，了解傳感器是如何應(yīng)用到技術(shù)中，實現(xiàn)信息采集或自動控制的。3.科學(xué)探究(1)結(jié)合生活實際，在課外或家庭活動中設(shè)計組裝簡單的自動控制裝置。(2)通過調(diào)查、上網(wǎng)或從圖書館查閱相關(guān)資料，列舉傳感器的應(yīng)用實例。(3)根據(jù)設(shè)計與制作的需要，通過多種方式學(xué)習(xí)拓展相關(guān)的知識和技能。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，知道已學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，通過自己設(shè)計簡單的傳感器，體驗科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣．【重難點分析】重點：深入認(rèn)識傳感器難點：理解傳感器的基本組成和一般應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)過程】任務(wù)一：創(chuàng)設(shè)情境，初步認(rèn)識傳感器☆情境魔術(shù)：1.意念螺絲表演:將內(nèi)部含有振動器電源和干簧管的意念螺絲，靠近隱蔽的磁體，表演螺母在螺絲上自行轉(zhuǎn)動的神奇現(xiàn)象，點燃學(xué)生對傳感器的探究熱情。2.意念發(fā)聲表演：通過“意念”讓裝有發(fā)聲器的盒子發(fā)出“歡迎光臨”的聲音，拉研究問題與生活的距離，學(xué)生意識到有隱蔽的操控行為。3.意念發(fā)光的表演：手拿條形磁鐵，操控裝有干簧管和燈泡以及電源構(gòu)成的回路，顯化“意念”實則是磁場的操控。打開“魔盒”，揭秘現(xiàn)象背后的原因。設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)魔術(shù)情境，點燃學(xué)生求知欲，激發(fā)探究熱情；借助發(fā)聲裝置搭設(shè)臺階，降低思維難度，引導(dǎo)學(xué)生意識到電路被某種力量控制；顯化“意念”實則是磁場的操控，引出對最基本的傳感器干簧管工作原理的分析，學(xué)生初步建立對傳感器的認(rèn)知?！畲髥卧I(lǐng)：第五章傳感器共三節(jié)內(nèi)容，第一節(jié)感性認(rèn)識傳感器，第二節(jié)理性分析傳感器的原理，第三節(jié)實踐制作傳感器自動控制的電路，服務(wù)于生活。設(shè)計意圖：介紹第五章傳感器教材安排的內(nèi)容及安排目的，為學(xué)生對傳感器這一章的學(xué)習(xí)指明方向，引領(lǐng)學(xué)生在大單元背景下學(xué)習(xí)的意識，增強(qiáng)目標(biāo)導(dǎo)向意識。養(yǎng)成學(xué)完一章內(nèi)容，不僅僅要形成對各小節(jié)的知識圖景，亦要在一章學(xué)完時建構(gòu)出本章的知識譜系。任務(wù)二：辨析現(xiàn)象，全面認(rèn)識傳感器1.傳感器的緣起:人類是借助感覺器官從外界獲取信息的，并由神經(jīng)系統(tǒng)將這些信號傳遞給大腦，在人腦中將這些信息進(jìn)行處理，然后發(fā)出命令傳遞給肌體，做出動作。如果用機(jī)器完成這一過程，計算機(jī)相當(dāng)于人的大腦，執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)于人的肌體，傳感器就相當(dāng)于人的“五官”（圖。實際上，有些傳感器還具有“超人”的本領(lǐng)。這里所說的“超人”的本領(lǐng)是指傳感器不僅可應(yīng)用于高溫、高壓、輻射等惡劣環(huán)境，還可檢測出人類五官不能感知的各種信息，如微弱的磁、電、離子和射線的信息等。利用傳感器的這些本領(lǐng)，可以制成形形色色的機(jī)器人，承擔(dān)人類難以直接完成的任務(wù)。設(shè)計意圖：解釋傳感器的由來源于仿生學(xué)，培育學(xué)生善于觀察生活，善于思維遷移，由己及人，由人及物，善于發(fā)明創(chuàng)造，彌補(bǔ)人類感知的不足，探索更深遠(yuǎn)的世界。2.常見傳感器：（1）聲光控樓道燈：聲控和光控樓道燈演示，感受現(xiàn)象，剖析結(jié)構(gòu)，辨析原理。（2）自動門：播放視頻，展示生活中常見的自動門，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自動門與自動門之間現(xiàn)象的不同。自動門雖然都是“人來開門，人走關(guān)門”，但是有的自動門，若人站在門口一直不動，門依然打開，有的自動門，在長時間識別不到人位置移動信息時會自動關(guān)閉大門。在現(xiàn)象的引領(lǐng)下，對自動門工作原理進(jìn)行探究和分類。分析自動門分傳感器的不同，分別為紅外線傳感器、雷達(dá)傳感器和原理壓力傳感器（地秤）。（3）電動車調(diào)速器——操控元件（霍爾元件）引領(lǐng)學(xué)生回想電動車調(diào)速器的作用，介紹電動車調(diào)速器是我們剛剛學(xué)習(xí)過的霍爾元件，學(xué)生結(jié)合現(xiàn)象和原理可深化對傳感器的認(rèn)知，感悟“非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量”的技術(shù)意義。問題引領(lǐng)：請同學(xué)們列舉生活中常見傳感器，要求必須是常見的，幾乎任何一位同學(xué)都見識過的，學(xué)生在大腦中思索家庭和校園常見傳感器，并一一列舉。設(shè)計意圖：借助生活中常見傳感器的介紹和演示，縮減傳感器與學(xué)生之間的距離感，學(xué)生對生活常見產(chǎn)品的分析，更容易理解傳感器的功能及具體工作原理，同時引領(lǐng)學(xué)生深化傳感器與我們生活息息相關(guān)的意識，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的設(shè)計與創(chuàng)造的欲望。學(xué)生列舉常見傳感器環(huán)節(jié)，看似普通，實則是學(xué)生對傳感器認(rèn)知的升華。3.概念建構(gòu)：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。4.傳感器的分類根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，對傳感器進(jìn)行分類。設(shè)計意圖：給出傳感器的明確定義，按照不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，建構(gòu)完善傳感器的概念，深化對傳感器的理解。5.綜合應(yīng)用介紹傳感器在汽車領(lǐng)域，手機(jī)領(lǐng)域等智能化領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。設(shè)計意圖：感悟萬丈高樓平地起，引領(lǐng)學(xué)生夯實基礎(chǔ)，為今后的科技創(chuàng)作賦能。6.傳感器的應(yīng)用模式在對傳感器的逐步認(rèn)識過程中，自然建構(gòu)和理解傳感器的應(yīng)用模式。任務(wù)三：經(jīng)歷探究，深度理解傳感器1.操作體驗：實驗一：干簧管控制電路實驗二：雙金屬片控制電路設(shè)計意圖：學(xué)生自己通過實驗，切身感受傳感器如何控制電路的通斷，深化對物理規(guī)律和原理的理解。實驗三：熱敏電阻隨溫度變化實驗四：光敏電阻隨光照強(qiáng)度的變化實驗五：多用電表測熱敏電阻變化實驗六：多用電表測光敏電阻變化（建議使用指針式多用電表，可以看到指針快速偏轉(zhuǎn)的動態(tài)過程）設(shè)計意圖：學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程，借助發(fā)光二極管亮度的變化，直觀感受到熱敏電阻電阻值隨溫度的迅速變化，借助多用電表指針的快速的動態(tài)偏轉(zhuǎn)，加深對熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小，隨溫度的降低而增大的理解。同理，學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程，借助發(fā)光二極管亮度的變化，直觀感受到光敏電阻電阻值隨光照強(qiáng)度的迅速變化，借助多用電表指針的快速偏轉(zhuǎn)，加深對光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度升高而減小，隨溫度的降低而增大的理解。2.思考與討論：話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。圖5.1-9乙圖是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個金屬片（固定電極），它們構(gòu)成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎？設(shè)計意圖：設(shè)置思考與討論環(huán)節(jié)，切換學(xué)生認(rèn)知模式，由感性觀察轉(zhuǎn)換回理性分析，在感性與理性的碰撞中，深化對傳感器的認(rèn)識，從而真正達(dá)成內(nèi)化物理觀念，進(jìn)階科學(xué)思維。3..本節(jié)課的總結(jié)，回歸傳感器（1）視頻了解其他傳感器（2）歸納出一些常用的傳感器，在感受傳感器種類豐富、功能強(qiáng)大的同時，再次強(qiáng)調(diào)單一傳感器功能的局限性；（3）感受傳感器的強(qiáng)大和給我們生活帶來的改變，交流分享自己所知道的傳感器在各個領(lǐng)域的更多應(yīng)用。【教學(xué)反思】本節(jié)課借助于魔術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)探究熱情，培養(yǎng)透過現(xiàn)象看本質(zhì)的高階思維；借助于分組實驗，引領(lǐng)學(xué)生自主操作，經(jīng)歷科學(xué)探究，在操作中內(nèi)化物理觀念；借助于大單元引領(lǐng)，通過介紹整章內(nèi)容布局及設(shè)計目的，先認(rèn)識整體，再各個擊破，引導(dǎo)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中不僅見樹木更要要見整片森林；借助于目標(biāo)引領(lǐng)，讓學(xué)生清晰知道老師想要帶領(lǐng)我到哪里去，激發(fā)學(xué)生自我設(shè)計該怎么實現(xiàn)目標(biāo)的路徑和方法。本節(jié)課借助于具體的實驗探究教學(xué)，踐行真正落實