物理學(xué)科對(duì)通用技術(shù)學(xué)科的影響

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 物理在通用技術(shù)中的應(yīng)用 東關(guān)中學(xué) 錢建鳳 【摘要】通用技術(shù)是一門新增的課程，與物理有著割舍不斷的姻緣，通過(guò)案例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。本案例選自通用技術(shù)學(xué)科LED 臺(tái)燈制作教學(xué)中的一節(jié)課，描述了在學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行臺(tái)燈制作之前，如何巧妙地設(shè)計(jì)任務(wù)，環(huán)環(huán)緊扣地將學(xué)生們感到疑惑的各個(gè)技術(shù)問(wèn)題循序漸進(jìn)加以解決，使他們豁然開(kāi)朗，同時(shí)使通用技術(shù)課與物理課完美整合，真正做到學(xué)以致用?！娟P(guān)鍵詞】通用技術(shù) 割舍不斷；LED 臺(tái)燈制作；疑難問(wèn)題解決；學(xué)科整合通用技術(shù)課程是我國(guó)普通高中新一輪課程改革中新增的一門課程。該課程能否順利實(shí)施,通用技術(shù)教師將起著非常關(guān)鍵的作用。但是,我國(guó)高等師范院校還沒(méi)有設(shè)置通

2、用技術(shù)教育專業(yè)。因此,目前普通高中的通用技術(shù)教師均由其他學(xué)科教師轉(zhuǎn)型而來(lái)。在實(shí)際工作中,我們發(fā)現(xiàn),高中通用技術(shù)教師隊(duì)伍中,由物理教師轉(zhuǎn)型的,占了最大的比例。因?yàn)樵诟咧须A段物理課程與通用技術(shù)課程有著其他課程不可比擬的關(guān)系。物理學(xué)與技術(shù)的關(guān)系是一種完整技術(shù)的形成過(guò)程,通?？偸且砸欢ǖ目茖W(xué)理論作為基礎(chǔ),選擇一定的技術(shù)路線,最后確定具體的實(shí)施方案。物理學(xué)對(duì)技術(shù)的作用體現(xiàn)在技術(shù)形成過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)中。物理學(xué)為技術(shù)原理的形成提供科學(xué)理論依據(jù),影響著技術(shù)路線的選擇,同時(shí)不斷改善技術(shù)方案的制定。作為整個(gè)自然科學(xué)的基礎(chǔ),物理學(xué)在人類社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中所發(fā)揮的巨大推進(jìn)作用,無(wú)論如何評(píng)價(jià)也不會(huì)過(guò)分。下面就通過(guò)案例來(lái)進(jìn)

3、行說(shuō)明：1 案例背景在決定本學(xué)期的第二個(gè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)為制作LED 節(jié)能臺(tái)燈后， 我的每一個(gè)章節(jié)的教學(xué)便都圍繞著臺(tái)燈展開(kāi)。從學(xué)生上交的臺(tái)燈設(shè)計(jì)草圖看，之前的大量教學(xué)鋪墊沒(méi)有白費(fèi)，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的臺(tái)燈各有創(chuàng)意，但如何將紙上繪制的草圖制作成現(xiàn)實(shí)生活中的燈具，如何將紙上的電路圖轉(zhuǎn)化為具體的各電子元器件的線路連接，對(duì)他們來(lái)說(shuō)是個(gè)綜合能力的考驗(yàn)。2 問(wèn)題的提出按進(jìn)度，接下來(lái)的課時(shí)便是學(xué)生著手制作臺(tái)燈。但由于此時(shí)學(xué)生對(duì)LED 燈珠的詳細(xì)參數(shù)不甚了解， 所以設(shè)計(jì)的電路圖還存在很多問(wèn)題。比如多個(gè)發(fā)光二極管之間該串聯(lián)還是并聯(lián)呢，要不要加電阻呢；再者電路圖只是理論上的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)踐操作前學(xué)生還存在很多技術(shù)上的疑問(wèn)，比如發(fā)

4、光二極管與導(dǎo)線怎么連接才牢固？ 怎樣把開(kāi)關(guān)接入到線路中？若這些技術(shù)問(wèn)題不解決，臺(tái)燈制作將不能順利開(kāi)展。看來(lái)很有必要于教材之外增加一節(jié)課用以解決臺(tái)燈制作前的疑難問(wèn)題。我決定將這節(jié)課的教學(xué)場(chǎng)地設(shè)在教室，充分利用教具，實(shí)物投影，多媒體，以使學(xué)生最大程度地掌握課堂要點(diǎn)。 3 案例描述為使講解更形象化， 請(qǐng)課代表給每組成員分發(fā)LED 燈珠與按鈕開(kāi)關(guān)。T：請(qǐng)大家觀察分發(fā)到的LED 燈珠，觀察它的特征。要使它發(fā)光，得讓長(zhǎng)腳接電源的正極，短腳接電源的負(fù)極。（我以按鈕電池為電源作示范，使LED 發(fā)光）T：這是高亮度白光LED。老師這兒還有其它顏色的LED。（分別示范紅色，黃色，綠色LED 燈珠）T：同學(xué)們經(jīng)常會(huì)

5、在哪些地方看到這些顏色的LED 燈呢？S：紅綠燈的指示燈！ 醫(yī)院的大字幕屏T：我這兒還有一顆七彩LED，請(qǐng)看。S：好漂亮！T：老師今天發(fā)給大家的LED 燈珠是淘寶網(wǎng)上買的。（展示圖片）T：請(qǐng)大家仔細(xì)看圖片上該LED 燈珠的有關(guān)參數(shù)。誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)看，這顆LED 燈珠電流為20mA，電壓為DV3.0-3.2V 是什么意思？S：直流供電，兩端電壓要控制在3.0 至3.2V 之間。T：那額定電流為20mA 又是什么意思呢？S：電流不能超過(guò)20mA。T：對(duì)于LED 燈珠來(lái)說(shuō)，如果低于額定電流亮度會(huì)明顯變暗，而高于額定電流則燈珠壽命會(huì)縮短甚至燒毀。某同學(xué)想用手機(jī)電池作為電源（電壓約為4.2V），能不能直接連接

6、這顆LED 燈珠工作？S：不能！ 電壓太大，會(huì)燒掉的。要加電阻！S：根據(jù)公式R=U/I，U 為4.2-3.0，I 是多少不知道呀，老師？T：電流I 取決于我們的意愿。如果你想讓LED 燈亮一點(diǎn)，電流可以取大一些，比如取額定電流20mA；如果你想讓燈暗一些，那么電流可以取小一些，比如15mA。即限流電阻 電源電壓-LED正向穩(wěn)壓電壓 你要求的工作電流T：我們以額定電流來(lái)計(jì)算電阻大小，R=（4.2-3.0）/0.02=60，也就是說(shuō)我們要給這個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)一個(gè)60 歐姆的電阻。T：如果電源電壓是12V，有很多顆LED 燈珠，該怎么設(shè)計(jì)電路呢？S：給每個(gè)LED 燈珠串聯(lián)一個(gè)阻值很大的電阻，阻值大小

7、為（12-3.0）/ 0.02。T：可惜呀電阻只會(huì)發(fā)熱不會(huì)發(fā)光（學(xué)生立刻反應(yīng)過(guò)來(lái)）S：哦，不對(duì)，不對(duì)，每四個(gè)LED 串聯(lián)作為一條支路，再并聯(lián)。要不要加電阻看實(shí)際情況再定。T： 我們的臺(tái)燈設(shè)計(jì)所用的電源是兩節(jié)五號(hào)新電池， 接一個(gè)LED燈工作時(shí)要不要串聯(lián)電阻？S：不用啦。兩節(jié)新電池的電壓正好是3V。T：說(shuō)的對(duì)。理論上是3V，實(shí)際測(cè)量可能有3.18V 左右，不過(guò)也在額定電壓范圍內(nèi)。T： 臺(tái)燈設(shè)計(jì)所用的電源是兩節(jié)五號(hào)新電池， 如果用到數(shù)顆LED燈珠，這些燈珠該并聯(lián)還是串聯(lián)呢？S：電壓只有3V 左右，也只能并聯(lián)咯。T：沒(méi)錯(cuò)。這是某位同學(xué)的電路設(shè)計(jì)圖。為了給每只LED 燈珠限流，每條支路都給串聯(lián)了一個(gè)電阻

8、。S：我們用的是同一種LED 燈珠，何不把電阻放到干路上去？T：對(duì)。實(shí)際操作中我們可以將電路圖簡(jiǎn)化成這樣。（通過(guò)四個(gè)循序漸進(jìn)的問(wèn)題的問(wèn)答，學(xué)生已經(jīng)掌握了LED 參數(shù)與電源電壓的關(guān)系，串并聯(lián)的問(wèn)題已經(jīng)能進(jìn)行理論上的解決）T：接下來(lái)讓我們一起解決實(shí)際操作中的一些問(wèn)題。（為了更好地進(jìn)行操作演示，我事先準(zhǔn)備了一塊玻璃板,在玻璃板上安裝了LED 燈、開(kāi)關(guān)及電源。如圖）T: 線與LED 燈珠怎么連接比較牢固呢？S：用手將它們擰在一起，用絕緣布包好。T：不過(guò)用手?jǐn)Q有時(shí)擰不緊會(huì)松掉，最好的方式還是焊接。下面請(qǐng)出我們本次實(shí)驗(yàn)的工具助手：電烙鐵。T：下面我們以焊接LED 燈的長(zhǎng)腳與導(dǎo)線為任務(wù)，在實(shí)物投影下觀看如何

9、進(jìn)行焊接。為了更好地焊接，我請(qǐng)一位學(xué)生上來(lái)當(dāng)助手。T：同學(xué)們，有什么辦法可以知道現(xiàn)在電烙鐵溫度高不高嗎？S：用手摸摸看。（有學(xué)生在偷笑）T：用手摸比較冒險(xiǎn)哦。將烙鐵頭放在松香里壓一下，看看能不能把松香熔化。（我將電烙鐵放松香里壓了一下，這時(shí)松香迅速熔掉，并冒出一縷縷青煙。學(xué)生比較夸張地“哇”地一聲，有點(diǎn)恐怖？ ）T：現(xiàn)在我們開(kāi)始演示焊接技巧。(了節(jié)省時(shí)間，導(dǎo)線與電池的連接在課堂上只是用手?jǐn)Q緊。線路通了，LED 燈亮了，焊接成功啦。這時(shí)學(xué)生大有躍躍欲試的沖動(dòng)。）T：如果LED 燈直接與電池連通，那么我們的燈便成了長(zhǎng)明燈。有什么辦法可以控制燈的亮與滅呢？S：加開(kāi)關(guān)。T：OK，下面我們來(lái)看一下開(kāi)頭應(yīng)

10、該怎樣連到線路中來(lái)。（為了使學(xué)生的注意力繼續(xù)保持集中， 我讓兩個(gè)學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行開(kāi)關(guān)的線路連接，當(dāng)試驗(yàn)成功時(shí)，全班同學(xué)一片掌聲響起。）T： 一個(gè)LED 燈珠的試驗(yàn)已經(jīng)成功了，如果每顆燈珠都引出兩根導(dǎo)線與電源相連，那么顆6 燈珠將會(huì)有12 根導(dǎo)線引出，線路會(huì)顯得凌亂，有沒(méi)有辦法使線路簡(jiǎn)潔一些呢？（學(xué)生思考）S：將所有的LED 燈珠長(zhǎng)腳相連，再接電源正極，所有的LED 燈珠短腳相連，再接電源負(fù)極。（考慮到部分同學(xué)還未能理解，用圖片展示連接效果圖。）4 課后反饋從后來(lái)的臺(tái)燈制作實(shí)驗(yàn)過(guò)程看，學(xué)生們對(duì)這節(jié)課的內(nèi)容掌握得非常好。LED 燈珠的并聯(lián)，電阻的運(yùn)用，開(kāi)關(guān)的連接，物理課中的電路圖不再是紙上談兵，一一在

11、通用課中得以實(shí)踐，他們顯得非常興奮。尤其是當(dāng)所有的線路連接完畢，開(kāi)關(guān)打開(kāi)，幾顆LED 燈珠發(fā)出炫目的白光時(shí)，小組成員一起歡呼。通用實(shí)驗(yàn)室一派熱鬧的景象。5 教學(xué)反思51 自制教具更具靈活性課堂教學(xué)是傳授知識(shí)的一個(gè)重要途徑，而直觀教具的使用可以將知識(shí)形象化、具體化，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和理解。在講解線路連接時(shí)，如果我沒(méi)有自制一塊電路板，LED 燈的并聯(lián)，開(kāi)關(guān)的連接，焊接演示等等操作就失去了一個(gè)操作平臺(tái)，講解起來(lái)更費(fèi)力，恐怕這節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)就不能很好地落實(shí)?；钣媒叹呤墙虒W(xué)方法改革的重要方面。今后我們應(yīng)繼續(xù)根據(jù)新教材教學(xué)內(nèi)容所需，研發(fā)適合新教材、新的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容所需的教具學(xué)具。52 運(yùn)用提問(wèn)法時(shí)，應(yīng)注意問(wèn)題之間的逐層遞進(jìn)關(guān)系在現(xiàn)代課堂里，提問(wèn)有很多功能，如：可以發(fā)展學(xué)生思維能力，激起學(xué)生的積極思考，發(fā)散思維。為了使教學(xué)思路清晰化，更好地達(dá)到教學(xué)效果，我們應(yīng)注意設(shè)計(jì)的問(wèn)題應(yīng)循序漸進(jìn)。如在本案例中，分別設(shè)計(jì)了四個(gè)問(wèn)題：如何連接LED 燈與導(dǎo)線，如何使LED 燈珠發(fā)光，如何用開(kāi)關(guān)控制電路，如何連接多個(gè)LED 燈珠。幾個(gè)問(wèn)題逐層遞進(jìn)，學(xué)生通過(guò)解決一系列問(wèn)題， 一步一步走向預(yù)定目標(biāo)， 最后到達(dá)預(yù)期的終點(diǎn)多個(gè) LED 的線路連接。53 學(xué)科整合提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣“綜合”是通用技術(shù)教學(xué)對(duì)學(xué)科體系的一種超越。通用技術(shù)課程是一門高度綜合的課程。為了制作臺(tái)燈，學(xué)生們這回深刻感受到了技