一、作品简介
题目:创意智慧生活——湿敏电阻传感器
作者:杨莹莹 王赞 郝爱新
学校:鲁中中等专业学校
获奖:2016年全国职业院校信息化教学大赛教学设计二等奖
本课题属于教学设计专业课程三组加工制造类,教材为全国职业院校国家规划教材《传感器应用技术》,学生为机电技术应用专业中专二年级的学生,他们已经具备了电类专业课的基础知识,有一定的动手能力。激发中专生学习兴趣,提高他们的学习主动性、积极性,是我们教师教学的重点。
本课以与生活息息相关的大棚湿度控制入手来激发学生的学习兴趣;以数字化教学平台为依托让学生有了更多的自主学习的空间;虚拟仿真软件及电路的动手焊接,模拟和实践了大棚湿度控制电路的应用,对教学重点进行了化解;Flash动画、Multisim仿真模拟了电路的工作原理,对难点进行了突破;过程化、多元化的考核评价体系,能及时有效地让学生和老师了解到对本节课知识的掌握和教学情况。
对于中职电类课程,理论知识较抽象,比如元器件的构造及原理、电路电流的流向等。传统的教育手段费时费力,信息教育技术则能弥补陈旧教学中的不足。将信息化教育技术应用于机电类专业教学中,不但有助于学生对抽象知识直观化的理解,而且有助于教师对课程的整合与把握。本课充分合理地把平台、网络、动画、仿真等现代化信息教育技术用于教学中,从而提高了教学效益,在机电类专业课程中具有一定的推广价值。
二、教学设计
(一)选题确定
加工制造类教学设计涵盖机械、电工电子等专业。基于本人专业我选择了电子。选题是一个教学设计的眼睛,好的选题会让人眼前一亮,会让评委提起兴趣并有和作者一起探讨学习的欲望。我和团队人员在探讨的过程中发现在电子类专业课程中以贴近生活且具有特殊功能的小电路更能引起学生兴趣。传感器在生活中的应用越来越广泛,并对当今和未来社会发展起着越来越重要的推动作用,因此课题目标逐步向涉及传感器的特殊功能小电路靠拢。简单的声、光控电路已在电子实习课中学习过,考虑到本地有许多农户以种大棚为生,大棚的温湿控制对花卉及蔬菜的生长起着极其重要的作用,而湿度控制中最基本的传感元件是湿敏传感器。湿敏传感器涉及不同类型,但针对一个课题的教学设计来讲,讲清一种类型就可以。由于本次教学设计是基于学习湿敏电阻传感器元件后,对元件在生活电路中应用的拓展,同时也通过本课提倡学生通过对元件的认知,积极进行生活中应用的创意,因此最终正副标题确定为:创意智慧生活——湿敏电阻传感器。
(二)目标分析
根据专业教学标准对培养目标的要求,确定了本次课的教学目标。
知识目标作为本课的理论基础,确定为:了解湿度的概念,掌握湿敏电阻的结构和工作原理,会分析大棚湿度控制电路。
技能是对本课理论知识的验证和实践,技能目标确定为正确焊接大棚湿度控制电路并调试。
情感目标以培养学生的能力和习惯为根本,确定为:创意湿敏传感器在生活中的应用,养成规范操作的习惯。
湿敏电阻的结构和原理是掌握湿敏电阻知识的基础,因此将其定为本节课的重点。简易湿敏电阻传感器实验电路的分析和验证,需要学生综合的能力,因此将其定为本节课的难点。
(三)策略选择
由于传感器元件的结构和原理不直观,线路的信号流向比较抽象,动手操作耗材易出错,因此应合理运用教学平台、仿真软件等信息化手段。为了建立良好的课上、课下师生评价,本课通过教学平台建立过程化、多元化考核评价体系。
(四)过程设计
1.思路设计
结合机电技术应用专业教学标准及技能大赛的相关要求,简化理论知识,强化动手操作部分,突出中职学生的技能培养特点。本课主要以认识湿敏电阻传感器元件及元件在电路中的应用为主要框架。思路设计上,首先以引起学生兴趣的视频导入,引出本节课的内容;然后通过动画来详细讲解湿敏电阻传感器的结构与工作原理;最后通过大棚湿度控制电路的应用来验证湿敏电阻传感器在生活中的应用。在电路讲解过程中充分运用虚拟仿真、Multisim软件、动画等信息化手段,合理有效地达到引起学生学习兴趣、化繁为简、学生易接受的教学效果。
2.教学过程
课前准备:通过网络教学平台布置任务,培养自主学习的能力。
课堂教学:以教学平台为载体,合理利用视频、动画、Multisim仿真软件等教学媒体,培养学生的学习积极性,达到最佳教学结合的状态。
课后拓展:举一反三,通过拓展本节课知识的应用来培养学生的创新能力,提升个人职业素养。
(1)课前准备
学生登录教学平台自主完成老师布置的课前任务,并在搜集资料的同时对内容和观点进行话题讨论。在教学平台完成任务测试题。
突破方法:网络搜索、教学平台。
设计意图:为课上关于湿度等学生易懂的简单理论知识的学习作好准备,为本课主要内容学习打好基础。
(2)课中教学
1)创设情境
课堂教学开始,学生观看大棚湿度控制视频。(随着科技的进步,自动化技术在农业生产中的应用越来越广泛。大棚种植让我们一年四季都有新鲜蔬菜,都会花香四溢。湿度的控制对植物的生长起着极其重要的作用。在产业化大棚种植中,大部分农户已实现自动喷水、排湿控制。)
思考问题:湿度控制是如何实现的呢?学生根据对光敏、气敏元件的了解,自然想到湿敏元件。
突破方法:播放与生活密切相关的视频引起学生兴趣。
设计意图:引出本节课的学习内容。
2)元件认知
①明湿度,识结构
湿敏电阻传感器是一种阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏感元件。有关湿度的内容学生课前已学习并测试了。我通过平台对测试统计结果及时了解,并对出错较多的题目和学生不理解的问题进行重点讲解。
接下来学生在平台了解常见湿敏传感器的类型、分类、参数,然后教师简单讲解。器件的结构和工作原理是传感器应用的基础。学生观察实物并通过动画了解结构,湿敏电阻的结构以立体的形式一层层展现出来,让学生有了直观的认识。
②知特性,懂原理
学生操作万用表测量呼气前后阻值的变化,了解特性,然后总结出湿度与阻值的关系。
以广泛应用的氯化锂湿敏电阻的Flash动画为例让学生理解,感湿层由于吸收空气中的水分而电离出正负离子,从而引起两电极电阻值减小的工作过程。然后引导学生总结出湿敏电阻的工作原理。最后学生在平台完成结构和特性的练习。
突破方法:动画演示、动手操作、平台学习。
设计意图:本环节通过学习结构图、观看Flash、学生总结、师生归纳,学生能够知结构、懂原理。
3)电路探知
为了让知识应用于生活,我引导学生进入电路探知环节。
①电路分析
学生在平台自主学习大棚湿度控制电路图,对不熟悉的元件可以点击电路符号来了解其作用,并试着分析电路工作原理。然后老师用Multisim软件模拟电路的工作状态。在正常湿度范围内加湿器和排气扇不工作,调节湿敏电阻阻值,当阻值低于设定值时加湿器工作,当超过设定值时排气扇工作。最后师生共同总结出电路的工作原理:湿敏电阻值的变化改变了A点电压值,通过电压比较器进行电压比较后输出高低电平来控制三极管的饱和截止,从而达到控制K1、K2的通断,最终实现M1、M2的运转。学生在平台完成有关电压比较器、可调电阻和继电器的练习。
②虚拟仿真
接着,学生通过虚拟仿真软件来模拟整个操作过程。首先在平台上利用仿真软件挑选元件并分类,系统自动统计。之后,进行仿真安装,按照由低到高、由小到大、由内到外的原则进行装配。最后连接电路。
虚拟仿真直观逼真地模拟了整个电路制作的过程。
③安装调试
仿真后,进入电路安装调试环节。学生首先按照平台上元件材料单来选取元件并检测质量。然后教师强调焊接安全、操作注意事项。(学生操作,老师指导)期间教师时时观察,针对学生出现的接错线、虚焊、毛刺等问题,强调接线顺序及焊接质量的重要性。焊接完成后,教师引导学生根据先焊点、后元件,不短路、再通电”的原则进行调试。未调试成功的电路板由学生课后分小组进行故障排除。学生通过成功的实验现象验证了湿敏电阻在电路中的应用。最后学生通过平台展示的评价项目表,对各组作品进行评价打分;教师反馈操作过程中出现的问题并进行评价。
突破方法:Multisim软件、虚拟仿真软件、动手操作。
设计意图:本环节学生通过多元化的分析、模拟、焊接、调试大棚湿度控制电路实现了对本节课重难点的突破。
4)知识拓展
最后以思维导图的形式总结知识、提炼要点。教师整合学生课前搜集的视频和图片,讨论湿敏传感器在各个行业的应用。
突破方法:导图总结、网络搜集、平台汇总、集体讨论。
设计意图:让学生了解湿度检测与控制在工农业生产、气象、医疗、科研等领域的重要性。
(3)课后提升
1.未调试成功的电路板由学生分小组进行故障排除。
2.学生根据湿敏电阻的原理,创新生活中的应用。根据学生的创意,教师将易于实现的交给兴趣小组,指导研究制定方案。其中“下雨自动关窗”的创意受到一致好评!
突破方法:让学生创意生活中的应用。
设计意图:培养学生创新能力。
(五)资源制作
1.湿敏电阻传感器结构、工作原理Flash动画
对于电类课程涉及的大部分元器件,观察实物不能直观地了解元件的内部结构和工作原理。利用动画可将湿敏电阻传感器的结构以立体的形式一层层展现出来。利用动画让学生理解工作原理:感湿层由于吸收空气中的水分而电离出正负离子,从而引起两电极电阻值减小。
设计目的:通过开发动画将元件结构和工作原理形象、直观地展现给学生。
必要性:通过动画将元件的内部结构层层剖析,将工作原理的微观过程动态展现,有利于学生直观地掌握构造和原理,为元件在电路中应用的分析打好基础。
2.大棚湿度控制电路Multisim仿真
设计目的:通过Multisim软件以动画来动态展示电路电流流向。
必要性:有利于学生对电路工作原理的理解和掌握。
3.大棚湿度控制电路虚拟仿真
设计目的:通过虚拟仿真来模拟整个电路的布局、连线、检测过程。
必要性:利用虚拟仿真软件模拟整个电路的操作过程,有效减少元器件的损耗,并强化学生焊接操作要领、规范电路安装技术。
三、特色创新
本课来源于生活,又回归生活。以引起学生兴趣为切入点带领学生走进课堂,在课堂上理论与实践相结合。合理充分地运用信息化手段来突破重点、化解难点,将抽象烦琐的理论知识直观简单化。动手操作不但验证了实验现象而且培养学生责任意识与岗位精神。课后积极培养学生的创新精神,培养学生发现生活、创新生活的能力。
四、对话作者
问题1:通过这次比赛,你最大的收获是什么?
通过本次比赛,我收获了严谨的态度和对做事的坚持,对PPT、音频软件、视频软件、格式转换软件等制作软件的了解和学习,对教学理念的认知,对团队精神的认可,对自己潜力的挖掘。
问题2:请列举比赛现场评委问的一两个问题及你的应对。
你认为什么是信息化教学?从最开始学校提倡信息化教学,到接触信息化教学,到摸索使用信息化教学,最后为了参加比赛进一步深入信息化教学,随着一步步对信息化的认知,我认为信息化教学是指在教学中合理充分地应用信息技术手段,提高教学质量和效率,最终的目的都是为达到最好的教学效果、实现技术与课程的整合。
信息化手段在一堂课中的比重为多少最合适?我认为只要是信息化教学,信息化手段不低于50%,但不能乱用、滥用,要合理充分地为教学服务。
问题3:参赛过程中遇到的最大困难是什么?如何克服?
精神上的压力。面对比赛,在精神上或多或少都会有压力。我会不断地调节自己的心态,告诉自己只要认真、努力去做了,就对得起领导、同事对自己的认可了。
能力上的不足。在面对整个漫长的创作和制作过程,我会面临各种各样的不足,会着急,会烦气。只有不断地告诫自己慢慢来,一点点学。
总之,在整个参赛过程中,要不断调节自己的心态,多与队友交流、学习。心态决定一切,好的心态会是任何比赛的一剂良药。
问题4:信息化教学大赛赛程较长,你觉得是什么支撑你走到最后?
一是信念。时刻告诉自己:作为一名教师,要执着于自己选择的教育工作。
二是责任。既然当初接过了这次比赛,就应该身担责任,不辜负领导的期望和作为教师该做的工作。
三是希望。只有对未来抱有希望,人生才有色彩。
四是支持。漫长的过程中离不开领导、同事、家人的支持。领导和同事在工作上给予协调和帮助,家人在家庭中给予理解。这一切都是我坚持下来的动力。
问题5:你对想要参加比赛的老师有什么好的忠告与建议,可以让他们少走弯路?
一是团队。好的团队,分工明确、互帮互助是成功的根本。
二是选题。好的题目会让评委眼前一亮,快速吸引评委的目光,引起评委的兴趣。
三是思路。合理、完整的创作思路会清晰地讲明本课内容,会让评委对脉络有清晰的把握,能让评委听懂且对所讲知识点有进一步了解。
问题6:你怎么看待团队合作?你们团队如何分工?
团队是信息化大赛的基石。信息化大赛涵盖内容广泛,涉及技术、知识点的把握、思路等各方面,一个好的信息化大赛作品需要各方面完美的配合,因此没有一个完美的团队成就不了一个完美的作品。在我们团队中,我负责主题思路,王赞和郝爱新老师负责PPT及技术。
问题7:作为参赛者,你认为信息化教学大赛中信息化手段的运用和教学设计哪个更重要?
两者缺一不可。教学设计是一节课的脉络,脉络清晰了才能融会贯通,让学生听明白易于接受;信息化手段是一节课的心脏,有血液、有动力本课才能有活力,学生才有学习兴趣。
问题8:参加信息化教学大赛,对你的个人成长有帮助吗?
每一次比赛,对自己都是一种磨砺,在锻炼中进步、成长。经过这次教学大赛,经过不断学习和探索,我的视线延伸了,我的视野拓宽了,我的教育视点提升了。我认识到,只有努力进取才能发展,成功其实就是自己在打磨自己、自己在超越自己;我认识到团队合作氛围很重要,只有在一种相互学习、相互关心、相互帮助的和谐团队才能取得更好的成绩;我认识到一个优秀的教师不在于他教了多少年的书,而在于他用心教了多少年的书;我认识到学无止境,只有不断学习才能跟上大教育时代的步伐。
问题9:信息化教学相比传统教学的优势有哪些?
信息化教学有利于资源整合、提高教学效率、方便教学综合评价。
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