第五章 第三節(jié) 利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置2023-2024學(xué)年新教材高二物理選擇性必修2同步課堂高效講義配套教學(xué)設(shè)計(jì)（人教版）

第五章第三節(jié)利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置2023-2024學(xué)年新教材高二物理選擇性必修2同步課堂高效講義配套教學(xué)設(shè)計(jì)（人教版）課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教材分析“第五章第三節(jié)利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置2023-2024學(xué)年新教材高二物理選擇性必修2同步課堂高效講義配套教學(xué)設(shè)計(jì)（人教版）”主要圍繞傳感器的原理和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解自動(dòng)控制裝置的構(gòu)成和功能。本節(jié)內(nèi)容與實(shí)際生活緊密相連，通過具體案例講解傳感器在自動(dòng)控制中的作用，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，符合高二學(xué)生的認(rèn)知水平。教材以通俗易懂的語言和生動(dòng)的圖示，幫助學(xué)生掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念和制作方法。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)探究、技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。通過探究傳感器的工作原理，學(xué)生能夠提高實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力，發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)；通過制作簡單的自動(dòng)控制裝置，學(xué)生能夠理解物理知識在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，提升技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新素養(yǎng)；同時(shí)，學(xué)生在實(shí)踐中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)對物理學(xué)科的責(zé)任感。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了傳感器的基礎(chǔ)知識，了解基本的電路原理，并能夠進(jìn)行簡單的電路設(shè)計(jì)和搭建。

2.學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手制作有較高的興趣，具備一定的觀察能力和動(dòng)手能力。他們的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的善于邏輯推理，有的喜歡動(dòng)手實(shí)踐。在合作學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生能夠有效溝通，共同完成任務(wù)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括對傳感器工作原理的深入理解，以及在自動(dòng)控制裝置制作過程中對電路故障的排查和解決。此外，學(xué)生可能對復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)和傳感器參數(shù)的調(diào)整感到困惑。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：每位學(xué)生配備《人教版高二物理選擇性必修2》教材。

2.輔助材料：收集傳感器工作原理、自動(dòng)控制裝置應(yīng)用的圖片和視頻，制作PPT用于課堂展示。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備傳感器、電路元件、導(dǎo)線、控制模塊等，確保數(shù)量充足且安全可靠。

4.教室布置：劃分實(shí)驗(yàn)操作區(qū)和討論區(qū)，確保實(shí)驗(yàn)桌整潔，討論區(qū)便于小組交流。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括本節(jié)課相關(guān)的傳感器工作原理和自動(dòng)控制裝置的基礎(chǔ)知識。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：設(shè)計(jì)問題如“傳感器是如何感應(yīng)外界變化的？”和“自動(dòng)控制裝置在生活中的應(yīng)用有哪些？”等，引導(dǎo)學(xué)生思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過在線平臺的預(yù)習(xí)進(jìn)度跟蹤功能，確保每位學(xué)生完成預(yù)習(xí)。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生閱讀教材和預(yù)習(xí)資料，理解傳感器和自動(dòng)控制裝置的基本概念。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生根據(jù)問題進(jìn)行思考，記錄下自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和問題提交至在線平臺。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺進(jìn)行資源分享和進(jìn)度監(jiān)控。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過展示自動(dòng)門、自動(dòng)燈光等實(shí)際案例，引出傳感器和自動(dòng)控制裝置的課題。

-講解知識點(diǎn)：詳細(xì)講解傳感器的感應(yīng)原理和自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，突出本節(jié)課的重難點(diǎn)。

-組織課堂活動(dòng)：分組進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)，每組設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)控制裝置，如溫控風(fēng)扇。

-解答疑問：對學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答，幫助學(xué)生理解難點(diǎn)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：學(xué)生聽講并思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際操作傳感器的連接和自動(dòng)控制裝置的搭建。

-提問與討論：學(xué)生提出自己的疑問，并參與小組討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：講解傳感器和自動(dòng)控制裝置的知識點(diǎn)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生實(shí)踐中學(xué)習(xí)。

-合作學(xué)習(xí)法：分組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：布置與傳感器和自動(dòng)控制裝置相關(guān)的作業(yè)，如設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)澆水系統(tǒng)。

-提供拓展資源：提供相關(guān)書籍和在線資源，如傳感器的工作原理視頻。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：批改作業(yè)并提供反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生完成作業(yè)，鞏固所學(xué)知識。

-拓展學(xué)習(xí)：利用拓展資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)：學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，總結(jié)學(xué)習(xí)心得。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生自我反思，提升學(xué)習(xí)能力。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源

（1）傳感器類型及原理：介紹不同類型的傳感器（如溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器等）的工作原理和應(yīng)用場景，加深學(xué)生對傳感器工作原理的理解。

（2）自動(dòng)控制裝置實(shí)例：提供一系列自動(dòng)控制裝置的實(shí)際案例，如智能家居系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)線等，讓學(xué)生了解自動(dòng)控制裝置在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用。

（3）傳感器與自動(dòng)控制裝置發(fā)展趨勢：介紹傳感器與自動(dòng)控制裝置在技術(shù)發(fā)展中的趨勢，如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的融合，拓展學(xué)生的知識視野。

2.拓展建議

（1）研究傳感器原理：鼓勵(lì)學(xué)生深入研究不同類型傳感器的原理，了解傳感器是如何將物理量轉(zhuǎn)化為電信號的過程。

（2）分析自動(dòng)控制裝置：引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際自動(dòng)控制裝置的工作原理，探討其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值。

（3）設(shè)計(jì)自動(dòng)控制項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)控制項(xiàng)目，如自動(dòng)溫控風(fēng)扇、智能照明系統(tǒng)等，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

（4）參加科技競賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加與傳感器和自動(dòng)控制相關(guān)的科技競賽，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（5）閱讀相關(guān)書籍和文獻(xiàn)：推薦學(xué)生閱讀與傳感器、自動(dòng)控制相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)，如《傳感器原理與應(yīng)用》、《自動(dòng)控制原理》等，幫助學(xué)生全面了解相關(guān)知識。

（6）開展實(shí)踐活動(dòng)：組織學(xué)生參觀工廠、科研機(jī)構(gòu)等，了解傳感器和自動(dòng)控制裝置在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)。

（7）開展學(xué)術(shù)討論：鼓勵(lì)學(xué)生開展學(xué)術(shù)討論，分享學(xué)習(xí)心得和研究成果，提高學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

（8）關(guān)注科技動(dòng)態(tài)：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注傳感器和自動(dòng)控制領(lǐng)域的最新科技動(dòng)態(tài)，了解行業(yè)發(fā)展方向。七、教學(xué)反思這節(jié)課我選擇了“利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置”這一主題，目的是讓學(xué)生能夠?qū)⑽锢碇R與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合，通過實(shí)踐操作來加深對傳感器和自動(dòng)控制系統(tǒng)的理解。從學(xué)生的反饋和我的觀察來看，本節(jié)課在多個(gè)方面取得了預(yù)期的效果，但也存在一些不足之處。

首先，學(xué)生對傳感器的原理和應(yīng)用表現(xiàn)出了濃厚的興趣。在課前預(yù)習(xí)階段，我就發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生已經(jīng)通過在線平臺認(rèn)真閱讀了預(yù)習(xí)資料，并且對預(yù)習(xí)問題進(jìn)行了深入的思考。這讓我感到非常欣慰，因?yàn)閷W(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力正是我們教學(xué)過程中希望培養(yǎng)的。

在課堂教學(xué)中，我通過引入生活中的實(shí)例來導(dǎo)入新課，學(xué)生們反響熱烈，能夠快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。我在講解傳感器的工作原理時(shí)，盡量用通俗易懂的語言，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解，這樣學(xué)生們更容易理解和接受。在小組實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生們積極參與，動(dòng)手操作能力得到了鍛煉，他們能夠按照要求完成自動(dòng)控制裝置的制作，并在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并解決問題。

然而，在課后我收到了一些學(xué)生的反饋，他們提到在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了一些困難。例如，有些學(xué)生在連接電路時(shí)出現(xiàn)了短路現(xiàn)象，有些學(xué)生對傳感器參數(shù)的調(diào)整不夠熟練。這說明在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程中，我可能沒有充分預(yù)計(jì)到所有可能出現(xiàn)的問題，并在課前做好充分的準(zhǔn)備。未來，我需要在實(shí)驗(yàn)前更加詳細(xì)地講解可能出現(xiàn)的問題和解決方法，以便學(xué)生能夠更好地應(yīng)對實(shí)驗(yàn)中的挑戰(zhàn)。

此外，我也注意到在小組討論環(huán)節(jié)，有些學(xué)生參與度不高，他們可能因?yàn)楹π呋蛘邔χR掌握不夠自信而沒有積極參與。這個(gè)問題提醒我，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，我需要更多地考慮如何調(diào)動(dòng)所有學(xué)生的積極性，讓他們都能在課堂上有所收獲。我計(jì)劃在未來的課程中引入更多的互動(dòng)環(huán)節(jié)，比如小組競賽或者角色扮演，來提高學(xué)生的參與度。

最后，我認(rèn)為本節(jié)課的教學(xué)資源使用得比較恰當(dāng)。我準(zhǔn)備了豐富的教學(xué)資源，包括PPT、視頻和實(shí)物模型，這些資源幫助學(xué)生們更好地理解了抽象的物理概念。但同時(shí)，我也意識到在教學(xué)資源的選擇和使用上，我還可以更加精細(xì)化，比如選擇更加貼近學(xué)生生活的案例，或者使用更多互動(dòng)性的教學(xué)工具。八、重點(diǎn)題型整理題型一：簡答題

題目：簡述傳感器的基本工作原理。

答案：傳感器的基本工作原理是將其感受到的物理量（如溫度、光強(qiáng)、壓力等）轉(zhuǎn)化為電信號。傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，敏感元件對特定物理量敏感，能夠?qū)⑵渥兓D(zhuǎn)化為電參數(shù)的變化，轉(zhuǎn)換元件則將這些電參數(shù)的變化轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電信號輸出。

題型二：應(yīng)用題

題目：設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)溫度控制裝置，說明其工作原理及組成部分。

答案：自動(dòng)溫度控制裝置通常包括溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器。工作原理如下：溫度傳感器檢測環(huán)境溫度，將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號，控制器根據(jù)設(shè)定的溫度范圍與傳感器提供的信號進(jìn)行比較，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，控制器發(fā)出指令給執(zhí)行器，執(zhí)行器調(diào)整加熱或制冷設(shè)備的工作狀態(tài)，以維持溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。

題型三：分析題

題目：分析一個(gè)自動(dòng)門控制系統(tǒng)的工作原理，并說明傳感器在該系統(tǒng)中的作用。

答案：自動(dòng)門控制系統(tǒng)通常包括紅外傳感器、控制器和電機(jī)。工作原理如下：當(dāng)有人接近門時(shí)，紅外傳感器檢測到人體的紅外輻射，將信號傳遞給控制器，控制器指令電機(jī)驅(qū)動(dòng)門打開。傳感器在系統(tǒng)中起到檢測輸入信號（人體接近）的作用，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。

題型四：設(shè)計(jì)題

題目：設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的光控?zé)襞蓦娐?，要求天黑時(shí)自動(dòng)開燈，天亮?xí)r自動(dòng)關(guān)燈。

答案：設(shè)計(jì)一個(gè)光控?zé)襞蓦娐沸枰饷綦娮?、繼電器、燈泡和電源。電路設(shè)計(jì)如下：光敏電阻與繼電器線圈串聯(lián)，繼電器常開觸點(diǎn)與燈泡串聯(lián)。當(dāng)光線弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，繼電器線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，燈泡點(diǎn)亮；當(dāng)光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值減小，繼電器線圈斷電，常開觸點(diǎn)斷開，燈泡熄滅。

題型五：綜合題

題目：結(jié)合所學(xué)知識，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)澆水系統(tǒng)，用于根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制澆水。

答案：自動(dòng)澆水系統(tǒng)包括土壤濕度傳感器、控制器、電磁閥和水源。系統(tǒng)工作原理如下：土壤濕度傳感器檢測土壤濕度，當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，傳感器輸出信號給控制器，控制器指令電磁閥打開，水源流向灌溉系統(tǒng)進(jìn)行澆水；當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，傳感器輸出信號給控制器，控制器指令電磁閥關(guān)閉，停止?jié)菜?。板書設(shè)計(jì)①傳感器工作原理

-物理量轉(zhuǎn)化為電信號

-敏感元件與轉(zhuǎn)換元件

②自動(dòng)控制裝置的組成

-溫度傳感器/光敏傳感器等

-控制器

-執(zhí)行器（電機(jī)、電磁閥等）

③制作自動(dòng)控制裝置的步驟

-設(shè)計(jì)控制邏輯

-連接電路

-調(diào)試與優(yōu)化課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天我們學(xué)習(xí)了“利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置”這一主題，通過理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式，大家對傳感器的工作原理、自動(dòng)控制裝置的組成以及制作過程有了更深入的理解。

首先，我們了解了傳感器的基本工作原理，即如何將物理量轉(zhuǎn)化為電信號。傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，它們是傳感器實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵。

其次，我們學(xué)習(xí)了自動(dòng)控制裝置的組成，包括溫度傳感器、光敏傳感器等檢測元件，控制器用于處理信號并發(fā)出指令，執(zhí)行器（如電機(jī)、電磁閥等）則根據(jù)指令執(zhí)行動(dòng)作。

在制作自動(dòng)控制裝置的過程中，我們強(qiáng)調(diào)了以下幾個(gè)步驟：

1.設(shè)計(jì)控制邏輯：根據(jù)實(shí)際需求，確定控制裝置的工作原理和功能。

2.連接電路：按照設(shè)計(jì)好的電路圖，將各個(gè)元件正確連接。

3.調(diào)試與優(yōu)化：在裝置運(yùn)行過程中，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)，以達(dá)到最佳控制效