摘要:上海市初中劳技教材中,对于三极管放大作用有理论解释和实验原理图,但是却没有配套的实验教学以及实验套材指导学生认识三极管放大作用。笔者在三极管放大实验中,通过观察现象,分析万用表电流数据,从而使得三极管的放大作用显而易见。
基于上述原因,笔者总结日常教学经验,通过设计和制作,完成系列套件设计,并开展了《三极管放大实验系列套件》课程的建设与实践。为了方便教学,将所有元器件改装为磁吸式:如灯泡、小风扇、喇叭、可变电阻(电位器)、NPN型9013三极管、吸附式数字万用表、电池盒,电键,5欧电阻,1.5伏电池等。改装软质导线为硬质导线若干,从而使得实物电路整体结构横平竖直,十分接近电路图,便于日常教学讲解以及学生实际模仿操作。同时学生可以根据需要自行设计相关体现三极管放大作用的电路。
关键词:三极管放大作用 实验系列套件 课程建设 研究与实践
前言:日前,中共中央、国务院印发《关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见》(以下称《意见》)中提到:要健全劳动教育课程,强调其他课程要有机融入劳动教育内容和要求。要强化劳动教育评价,把学生劳动素养作为衡量学生全面发展的基本内容;强调实施途径多样化,家庭要发挥基础作用;学校要发挥主导作用;社会各方面要发挥协同作用。
正文:
一、发现问题,思考解决方法
上海市初中劳技教材中,对于三极管放大作用有理论解释和实验原理图,但是却没有配套的实验教学,以及实验套材指导学生认识三极管放大作用。我在三极管放大实验中,通过观察现象,分析万用表电流数据,从而使得三极管的放大作用显而易见。
同时在这个基础上,教师指导学生进一步设计电路,制作体现三极管放大作用的实验作品以及相应的实验套件。不仅仅增强了课堂学习效果,提高了学生学习乐趣,同时还拓展了课堂教学内容,进一步培养学生的创新能力和创新思维。怎样通过该课程的学习,提升学生动手实践能力,进一步鼓励学生创新精神,进一步培养学生劳技学科的核心素养。
二、分析问题,经历的过程和采取的方法
第一阶段:启动和探索阶段
这一阶段主要的工作是理论研究和前期探索,为学校劳技教育特色课程实施奠定坚实的基础。主要完成了以下任务:
(一)深入分析“三极管放大实验”的育人价值,明确教育课程内涵和课程建设目标,形成共识。查找相关资料,包括《电子线路基础》、《从零起步学电子(第2版)》中关于三极管知识的相关理论支撑,整理出适合学生的知识。
(二)设立兴趣小组,着手课程开发。以三极管放大实验课程的开发为核心,进行项目挑选,项目研究与训练等课程建设的前期准备。查阅相关资料,例《晶体三级管的放大作用演示实验改进》,围绕如何改变基极电流展开设计。在此过程中完成下列内容学生问卷调查:1、家里是否有工具箱。2、你喜欢下列哪些获取知识的途径,视频讲解,音频讲解,文字讲解,教师课堂讲解,教师一对一讲解,给出提纲,自主查阅资料。3、在劳技课制作中遇到苦难,你会自己想办法解决,询问老师,和同学讨论,直接请同学帮忙。4、你喜欢的评价方式,老师点评,同学互评,自主评价,分阶段评价。
(三)以劳技课为平台进行实践探索。开展焊接兴趣小组活动,插孔板电子制作,面包板插接兴趣小组,纸电路设计与制作兴趣小组,以兴趣小组为基地进行三极管放大实验教育的前期实践中,积累了大量的教育经验,为三极管放大实验教育课程的建设提供了经验支持。在此过程中,围绕三极管放大作用,参考设计了多种电路呈现形式。怎样使套材简单,易于操作,同时原理明显。
第二阶段:研究与实践的全面实施时期
(一)推进利用电焊技术,插孔板插接电路,面包板实验电路,纸电路等一系列的实验装置,来体现接三极管放大作用电路课程的实施。利用劳技课堂,课后兴趣小组,实施课程。包括:1、完善课程标准,编写校本教材,提供教学材料保障。2、将课程纳入学校整体课程安排,提供课时、评价保障。
(二)推进课程的建设
利用市区科技教育平台,来展现课程的实际效果。2014年12月《三极管的放大作用实验》参加上海市青年教师动手学科学教具制作比赛,作品荣获二等奖;《三极管的放大作用实验》2015年9月上海市青年教师“动手学科学”教具制作比赛中荣获一等奖;参加了2015年上海市青少年科普促进会“动手学科学”教学具展比赛优秀作品展示和2015年“上海市未成年人科学教育推广日--科学园丁节”活动作品展示;《三极管的放大实验系列套件》2017年3月第32届上海市青少年科技创新大赛“科技辅导员科教创新成果”二等奖;《三极管的放大实验系列套件》2016年4月上海市优秀自制教具比赛二等奖,并被收录于《上海市优秀自制教具资料汇编》。
第三阶段:调整优化阶段。在这个过程中,主要是根据前期的理论与设计结果,将课程展现给学生,通过学生的学习过程、效果,来评估套件的设计是否合理,课程安排是否科学。1、调整优化课程。以确保学生有足够的实践体验时间。
2、组建结构完整的“三极管放大实验”兴趣小组。3、完善课程评价。学校积极探索课程的评价机制,形成以校内成果作为评价的方法。
例如学生参加市级竞赛,取得了“上海市青少年电子设计制作活动趣味电子徽章项目初中组三等奖”的优异成绩。如此的经历,让师生们对这个内容充满了乐趣,学习的劲头一下子提升了很多,很多学生也提出了自己的想法,包括进一步的开发三极管的作用。有的同学也愿意进一步的了解电子电路知识。
三、解决问题,展现建设的成果
(一)立足现有的师资,建设劳技学科教育师资队伍。师资是制约学校劳技学科教育推进的主要因素。学校不断挖掘和吸纳事业心强、一专多能、具有综合教育教学能力的优秀青年教师加盟“三极管放大实验”课程建设。
(二)形成学校劳技教育特色课程群,创作了一批优秀作品。《如何焊接三极管放大电路》、《如何利用插孔板安装三极管放大电路》、《如何在面包板上搭建三极管放大电路》、《如何利用纸电路实现三极管放大电路的制作》。
笔者开设了一节区级公开课《三极管的放大作用》,得到了教研员和老师们的好评。本节课中设计了“问题式”教学法,将“问题”贯穿于整个教学环节,再配合实验操作单,整节课内容层层深入,循序渐进,深奥的三极管放大作用通过集体学习、讨论、探究等活动顺利完成,充分发挥了学生的主体性。导入新课环节,采用喇叭说话让学生感受放大作用。然后过渡到三极管,学生对三极管放大作用产生了浓厚的兴趣。学习单的设计促成学生良好的学习效果。通过填表,学生动手操作就顺利多了。根据电路图搭建电路,对八年级学生来说,难度大。解决识图是关键,我采用师生互动,提问请学生回答所有元件的连接情况,分析部分电路。通过分析,再动手搭建电路。同时,加强巡视和个别指导,提高成功率。挑选部分同学上展台演示,最后讨论归纳出三极管放大作用。搭建电路感受小灯泡忽亮忽暗,并通过数字万用表显示电流大小,是因为集电极电流受基极电流控制,并具有放大电流的作用,化抽象为具体,起到了良好的教学效果。本课注重理论学习和动手实践,让学生在一个个问题中讨论、探究、归纳,体验三极管放大作用,提升他们解决问题的能力。通过改进和设计,所有同学都能体会和认识到三极管的放大作用,90%以上的学生都能顺利完成电路搭建,所有学生都能积极参与学习、讨论和发言。
(三)带动劳技特色课程体系建设,推动了学校特色发展。“三极管放大实验系列套件”课程建设的研究和实践,极大促进了对劳技学科教育的整体思考。在学校“关爱理念”的指引下2016学年,学校统整三类课程,形成涵盖三类课程(基础型、拓展型和研究型课程)的学校劳技课程体系。强化学校课程的开放性、多样性与选择性,突出课程的人文性、实践性与创新性,使之成为落实培养目标的有效载体。
(四)有效促进了学生的全面发展,也促进了教学质量的提升
学校“三极管放大实验系列套件”课程教育不仅丰富了学生的学习体验,培养了学生的劳技学科的核心素养,也激发了他们对生活的热情,改变了他们的精神状态,促进了他们的整体发展,同时也促进了学校教学效益的提升。
一个同学谈到课程学习的体会:“我学着如何指挥我的双手,如何放飞我的思想,如何全神贯注的实验。从一个沉默无言的男孩,变成一个擅于表现、表达自己的勇者。除了动手实验能力的长进,更多的却是明白了为人处世道理:谦逊有礼、换位思考、积极探索……所有的一切,都会影响我今后的道路。”
四、成果创新点
(一)、教学方面
闭合电键,随着可变电阻阻值的改变,观察小灯泡亮度如何变化,是否变亮?
随着可变电阻阻值的改变,集电极支路小灯泡的亮度改变明显,而基极支路的小灯泡的亮度很弱,几乎看不见。该现象很好的说明了三极管的放大作用。
d.实验三:在两条支路中各加入一个数字式万用表,闭合电键
闭合电键,改变可变电阻的大小,观察灯泡A、B的亮度,记录电流的变化情况。
随着可变电阻阻值的改变,从万用表的读数上看出,基极电流发生微小变化,集电极电流变化约一百倍。显而易见三极管的放大作用。
②教学手段多,教学效果好
②电路元件:利用实验室现有实验器材,改装组合形成现有实验套材
组合三极管
③导线:将软质导线改装成硬质导线,使得电路结构清晰。
(三)课程内容创新。课程以劳技学科三极管放大作用为基础,开设了一系列课程来支撑,并在原有的基础上,拓展了实验的内容形式,使得劳技学科的作用凸显,即提高了教师的专业化水平,也加强了学生的知识能力与实验操作能力。
五、效果与反思。围绕健全劳动教育课程,强化劳动教育评价,实施途径多样化,开展的课程建设虽然告一段落,但是结合《意见》,根据劳技学科发展的要求,我对该课程又做了进一步的总结、研究和深化。之前的课程有以下几个特点:(一)利用所制作的实验套件操作简单,原理直接明了,效果较好,但是里面的实验器材,以及原件较少;(二)学生在反复操作时容易损坏;(三)不方便学生进行进一步的设计和应用。鉴于此教师梳理了以下几个方向,来保证课程的:(一)如何进一步提高学生学习兴趣;(二)如何减少受实验器材和场地的限制。(三)如何结合现代发达的互联网技术,进一步的提升学生的思维能力。作者在兼任学校科技总指导与劳技学科骨干时,研究观察总结得出该课程发展的新途径。可以利用这样tinkercad3D建模软件,对电路进行设计,模拟。笔者又对该课程进行了进一步的规划,1、教师学习相关软件。2、开设课程,指导学生软件制作。3、开设社团进一步学习三极管的开关作用。
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总之,围绕《意见》所提要求,利用该课程进一步的拓展劳技教学,渗透科技元素,使该《实验系列套件》的课程建设,拥有一个发展的前景。同时也希望参考通过这样一个课程建设,能给劳技课程建设,劳技学科发展提供一定的思路。
参考文献
[1]根据上海市中小学(幼儿园)课程改革委员会制定的课程方案和上海市中小学劳动技术课程标准(试行稿)编写,供九年义务教育八年级试用[M]。
上海师范大学主持编写,经上海市中小学教材审查委员会审查准予试用;上海科技教育出版社,p54-p5。
[2]方张兴,《晶体三级管的放大作用演示实验改进》[J],2008年第6期物理通报,实验创新。
[3]《从零起步学电子(第2版)》,人民邮电出版社出版,外文书名:nderstanding Basic Electronics,Second Editio,作者:Walter Banzhaf[M],王龙 (译者)。《从零起步学电子(第2版)》是由美国业余无线电协会(ARRL)出版的Understanding Basic Electronics》(第2版)的中文译本。
[4]《电子线路基础》万嘉若,林康运编[M]。北京:高等教育出版社,1985年。
姓名:姚雪青
性别:男
籍贯:安徽桐城
出生年月:1982.1
职称:中教一级,
职位:徐汇区骨干教师,上海市徐汇区龙漕中学学科中心组组长
毕业院校:淮北煤炭师范学院
研究方向:劳技,物理