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视频标签：传感器
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视频课题：高中物理鲁科版选修3-2传感器及其应用—基于STEAM教育理念下的物理教学初探-福建省 - 泉州
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学 科 物理
开课班级 高二9班
开课时间
2019年 4 月 24日 上午 第 三 节
开课课题
传感器及其应用——基于STEAM教育理念下的物理教学初探
1.整体设计思路
2.教学背景分析
教学内容分析：
本章节的内容综合性较强，知识新颖、实用。尽管高考考纲对本章知识点的考查要求很低，但它可以和各类高考考纲内的实验结合考查学生应用传感器的能力，例如2017年新课标全国卷II、2014年新课标全国卷I、2013年新课标全国卷I；也可以将传感器的原理拆成实验题来考查学生解决问题的能力，例如2016新课标全国卷I、2018年新课标全国卷I。今后仍将是高考的热点之一。
并且它同时也是自动化、智能化、控制电路教学的基础，有助于拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
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另外这章节的学习有利于学生创新思维的培养和创新理念的提升，甚至可以和学生平时做的研究性学习进行综合，是一节能充分培养学生STEAM能力的优质教材。
学生情况分析：
授课班级学生有初步通过信息技术学习，具有一点C语言的基础，也具有数学算法和框图课的基础，有参加过校本认识单片机系列课程，懂得对单片机进行图形化编程，制作流水灯等普及作品。还学过逻辑电路的基本知识和基本应用。并且学校每年都有举办创客展示，和科普讲座，学生具有初步认识传感器及其功能的基础，但是对于传感器的原理较为陌生。并且，我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。
3.教学目标分析
课程标准与核心素养
通过本节课的学习，学生将能够： 1．知识目标：
（1）知道常用实验传感器光电门的原理。 （2）知道电容传感器的原理
（3）了解热敏电阻、光敏电阻、金属热电阻的常用元件特性 2．能力目标：
（1）能利用常见传感器进行探究实验；
（2）会模仿设计简单的电容传感器，提高分析解决问题的能力
（3）能创新利用传感器设计智能电路，综合运用信息、数学、物理学科知识。 3．情感、态度和价值观目标：
（1）教学过程中培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的STEAM跨学科的教育理念。 （2）在小组探究活动中，培养学生沟通与交流的能力、团队合作及信息技术的素养
（3）在探究性学习课题的制定过程中培养了学生的计划、组织，自我管理及创新与创造力的能力。
4.教学重点、难点分析
教学重点：重点：传感器的应用
教学难点：传感器的工作原理、传感器的设计应用
5. 融入本教研组“整合教学”改革方案的精神（可选）
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√1、各学科教学内容整合； 2、课题研究与课堂教学的整合：
√1）已结题的课题成果与课堂教学的整合；2）未结题课题与课堂教学的整合； √3、信息技术与课堂教学的融合； √4、跨学科教学内容整合； 5、“大同文化”融入课堂教学。 教学方法
PPT课件，探究实验，演示实验，讨论教学，讲授教学 六、课前准备
1．学生的学习准备：预习新课，完成相应提纲，简要复习数学算法和框图课及物理逻辑电路的基本知识。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。 3．教学环境的设计和布置：6人一组，课前准备好光电门，力学导轨，力传感器，小车，L型遮光片，单片机，温度传感器，光传感器，LED灯，蜂鸣器，智能快递柜等。 七、课时安排：1课时
6.教学过程设计
引入：
【活动】演示:智能快递柜
演示17届学生发明设计的智能快递柜，能获取我们网购快递的单号及重量，当快递到时通过扫描单号及称重门就自动打开供投递员投递；展示它使用的就是今天要学的内容传感器，这里就用到了两个重要传感器，力传感器和光电门传感器。
设计意图：1、激发学生对这节课学习的好奇心；2、为后面光电门传感器原理的讲解起到铺垫作用
一、认识传感器
展现各种传感器（朗威实验传感器及校本选修开发的单片机入门传感器套装），
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引导学生认真观察传感器，并讲解小米智能家居用到的传感器。
设计意图：让第一次接触传感器的学生对传感器有一个初步的印象，能总结得出传感器的定义，知道传感器的作用
讲解传感器的定义、作用及内部结构，重点分析光电门传感器的原理，设计活动1，引导学生推理光电门传感器的工作原理。并解答引入中智能快递柜的自动关门装置。
设计意图：结合所学过的动态电路分析得到光电门工作的原理，完成高中物理关于这方面的教学目标，同时强化学生问题研究方法的掌握。再通过所学知识应用于解决引入带来的问题，学生不仅学有所获，也拓宽了学生的知识面。 二、设计传感器
复习电容结构及影响电容大小的因素，展示三款利用可变电容设计的电容式传感器。
设计意图：通过三种不同的电容式传感器工作原理的讲解，不仅让学生了解了电容式传感器的工作原理，更是为接下来创意电容式传感器的设计提供理论支撑。
引导学生根据展现的按变面积型、变极距型及变介电常数型分类的电容器完成导学案中的活动环节2，利用电容器设计传感器。
设计意图：展示三类各种形状传感器图片，创设学习问题情境，通过积极引导，把学生直接推向现实世界需要解决的问题中，让学生面对真实，向真实发问，与真实接触。把科技创新的理念溶入高中课程教学进程中，运用任务驱动型的学习模式挖掘学生的科学探究和实践的潜力。
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三、应用传感器
1、利用朗威传感器解决之前学习中遇到的难点实验——验证动量定理。 通过动量定理原理的讲解，引导学生完成活动3验证变力作用下的动量定理。 设计意图：通过应用朗威传感器来解决之前学习中遇到的难点问题：验证变力作用下的动量定理，在实验的过程中不仅消化了之前学习中的难点，也体验了传感器应用的优势。
2、利用传感器与单片机结合来模拟生活场景，并进行应用创新
展示高考中关于传感器的应用实验题，提出要设计更为复杂的应用电路就必须使用智能控制电路，通过小实验演示两款生活中的智能控制电路，引导学生对其他几款生活中常见的控制电路进行模拟，并思考如何创新地使用传感器。
设计意图：从物理教学过渡到科技创新实践课程的教学，通过比较体现智能控制电路的优势，激发学生学习的兴趣。通过事先创设课程所需的软硬件资源，让学生想得到做得到，以“做中学”的理念和态度来实践。
四、展现多种新型传感器
介绍四款最新的传感器：1、OV2311图像传感器，拥有拥有最新的200万像素图像传感器和Smart Eye的传感算法库，有望在VR、AR设备以及汽车行业获得推广应用；2、一种新的磁共振成像( MRI )传感器，可以跟踪钙离子，监测大脑深处的神经活动。推进医疗技术的发展；3、全球首款柔性光纤传感器，可应用在人体穿戴、智能家居、VR数据手套、智能交互玩具等领域；4、高灵敏度可携式人造电子鼻(E-nose)传感器，可被装进便携式手持设备，或者嵌入机器人、无人机，用于灾后快速搜救，快速发出指示帮助确定人体位置。
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设计意图：激发学生对新型传感器的兴趣，能结合创新课程的教学，激发学生科技创意的灵感。
五、布置创意作品设计
通过这节课的学习，学生对传感器的应用和智能电路产生了极大的兴趣，回去讨论并生成自己的创意作品，提交到创客中心，让我们老师带你们一起来实现你们的创意，进行研究性学习。
设计意图：开展类似研究性学习的创意作品征集，全员参与，让学生边学习边体验，进而让有创新人才培养特征的课堂教学的问题提出者（创新人才苗子）亲自设计和制作创新型的研究课题，与同学交流，研究问题解决的可行性，由指导老师辅导开题。
总结及作业
1、探究朗威力传感器、位移传感器、声波传感器、温度传感器等的工作原理； 2、完成创意作品的设计，并提交到树人创客中心
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
