常见传感器与简易创新设计

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常见传感器与简易创新设计
一、教材分析：
当今，计算机技术、通信技术和传感技术是电子信息技术三大主要组成部分。现在计算机和通信技术发展极快，为了适应现代科学技术发展，世界众多国家都把传感技术列为现代关键技术之一。本节内容是通用技术选修模块《电子控制技术》重要组成部分，也是电子控制技术的重要篇目，电子控制技术离不开传感器。纵观江苏、广东、河南版本教材传感器章节的内容，涉及传感器种类繁多，教材通过选取部分传感器作了典型介绍，让学生了解各类传感器及其用途，把学生带入到神奇的自动化控制世界。然而高、精、尖传感器的工作原理涉及学科知识宽，专业性很强，有些内容即使老师详细讲解，学生也难于理解，此类问题作为学生阅读材料作一般性了解，课标也没作明确要求一一讲解,课本中有些器件在物理课上已出现过的也不作详细介绍。根据课标要求结合相关材料可以补充日常广泛使用的传感器的原理与知识，补充相关实验项目，让学生感触到传感技术就在我们身边，传感技术不全是深不可测的。
二、学情分析：
本节内容的教学对象是高二年级的学生，学生有了必修一、必修二技术与设计的基础。没有专门去了解过传感器，没有专业知识基础，传感器不论是外形还是种类都存在着千差万别，要高中学生完全了解传感器有点难。高中学生在物理课上学过力学、热学、电磁学等相关知识，物理学知识无疑为传感技术提供了一些理论基础。学生能够用所学知识诠释相关物理变化，也就是说有了一些传感器的基础原理知识，可以一些把物理学知识与传感器建立联系，部分传感器在日常生活中的应用学生并不陌生的，传感器在家电中的广泛应用为他们提供了良好的实践条件，部分原理完全可以通过物理知识来解释。一旦学生对其原理理解了，要去检测传感器也非难事，因为他们有一定的实验基础，他们可以用多种方式去检测。这样一来不仅仅可以培养他们的兴趣，也可以让他们学以致用，培养他们的创新能力，实践能力。
三、教学设计思路
本节课主要内容需要一定理论知识基础，仅仅由老师讲解就会显得枯燥，因此本堂课的设计思路是从具体的案例入手，引导学生进行思考、讨论，达到理解和应用的目的。考虑到学生专业知识的欠缺，运用了案例分析、实物演示法、图例讲解、即兴讨论辩论。教师需要用通俗语言讲解，克服学生畏难情绪，调动学生的积极性，在学生设计过程中教师应注重启发与点拨学生思维。
四、教学目标
（一）知识与技能
1、认识家用电器常见的传感器，了解简单传感器的原理及其应用。
2、能够设计简单的传感器
3、能用简易电学方法检测家电传感器。
（二）过程与方法
1通过生活案例（电饭煲不能正常煮饭、洗衣机不能正常进水）引导学生进行探究式学习，在探究中自主建构传感器知识，从而引导学生走近传感器世界。
2．剖析水银电接点温度开关工作原理，让学生理解利用物理变化（膨胀、位移等现象）设计传感器的思想，建立简要的传感特性要素与物理学关系，为学生自主创新设计传感器和传感器检测打下基础，展演其他简单的传感器原理，克服学生畏难情绪。
3．通过小组交流展示传感器应用的小设计或传感器自主设计，强化观察——发现问题——分析问题——解决问题的设计实践过程训练 ，要求学生并能对某些设计方案提出自己创新优化设计的见解。
（三）情感态度与价值观
1．通过体验传感器知识应用的小设计或传感器自主设计的过程，培养学生的创新意识和交流合作能力。
2．通过互动评价敢于质疑，感受成功与失败，提高学生学以致用能力，培养勇于实践、精益求精的科学精神。
五、教学重点与难点
1、重点
对部分常用家电传感器的认识与原理的理解
培养学生的实践能力
2、难点
各种信息通过传感器变成电信号的变换原理（传感特性要素与物理学关系）
六、教学策略与方法：
学案引导、问题导学、自主学习、合作学习、互动评价。
七、教学工具：
多媒体平台、展示台（实物投影仪）、常用家电传感器实验器材、低压电源、灯泡、导线等。
八、课时安排：
1课时。
九、教学过程：
导入课题
问题：1电饭煲不能正常煮饭，可以加热，但老是早早跳闸饭老煮不熟。2洗衣机可以进水，但水位没到设定位置就停止进水。
学生根据自己的理解选择分析问题原因。
教师根据学生交流结果归纳总结问题所在原因——传感器问题
新课教学
1、简要介绍传感器作用，常用传感器种类。
2、以水银电接点温度开关为例重点介绍，让学生了解其工作过程与原理，让学生理解利用物理变化（膨胀、位移等现象）设计传感器的思想，建立简要的传感特性要素与物理学关系，为学生自主创新设计传感器和传感器检测打下基础，展演其他简单的传感器原理，克服学生畏难情绪。
了解水银电接点温度开关在电子控制技术中的作用，学会识别和简单应用。
演示实验 1
水银电接点温度开关+蜂鸣器+电源=温度报警器
举例说明在化工厂等方面的应用。
演示实验2
液位传感器（浮球+杠杆+滑动变阻器）+电流表+电源=液位指示器
举例说明在汽车燃油指示等方面的应用。
学生思考:如果利用上述演示实验替代常用传感器检测方法应当怎么取舍
展示常用家电传感器实物并简要介绍
温度传感器，家用饮水机温控开关…，原理双金属片
温度传感器，电饭堡上用，原理铁氧体温度上升到约为103℃（居里温度或居里点）时，就失去了磁性。
液位传感器，抽水马桶…用，原理浮力+杠杆
温度传感器，化工厂…用，热胀冷缩原理
温度传感器，热电偶，液化气燃具….用, 原理热电效应
光敏传感器，光敏电阻，楼梯开关…用，半导体光效应
综述:传感器概念………………
学生作业：
要求: 每个学生从日常生活的需求、课堂引发的灵感，设计一个有创意且实用的传感器应用的科技作品。也可以联系所学物理\化学知识,根据自己喜好选择一个课题进行设计,画出原理简图,配必简短文字说明,设计人员不超过3人.
1、 设计一个失重传感器
2、 设计一个自动供水装置
3、 设计一个化学传感器(可与电有关)
4、 设计一个压力传感器(可以是一个开关)
5、 自行设计传感器,说明其用途与原理.
6、 设计一个传感器应用事例
7、 ……………
设计实践：……(教师巡回检查指导)
展示及简评：
选3-5个设计得好的学生展示并作出积极评价，设计者答疑。
小结：
回忆本节知识结构，对重点内容进行强化，能力提升。
课外作业：优化设计自己的作品，参加学校的科技创新比赛。

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