自制教具之自動門控制系統在通用技術課程中的運用

曾春欽

（莆田第五中學 福建莆田 351100）

自制教具之自動門控制系統在通用技術課程中的運用

曾春欽

（莆田第五中學 福建莆田 351100）

本文根據通用技術地質版必修2教材中的自動門控制系統原理內容，利用樂高的器材設計了一套自動門控制系統，并簡要闡述了它在通用技術課程中的運用及其意義。

通用技術 自動門控制系統 課堂教學

通用技術作為一門新興的學科，它的教學資源本身就不夠豐富，而它又是以提高學生的技術素養為核心目標，這就要求教師在課堂教學中要充分調動學生的動手實踐能力和創新思維，并將兩者相結合，這就對教具有極大的需求，在教學實踐中，我們可以發現，樂高的積木器材，它的靈活多變，易于拆卸和材料的可重復使用等特點可以很好的解決通用技術課程中教具欠缺的問題，因此，選擇樂高器材來自制教具在通用技術課程中是有一定的實踐意義的。

一、以樂高器材為載體的自制教具實例運用——自動門控制系統的制作

1．自動門控制系統的制作

（1）自動門控制系統的工作過程

自動門控制系統給的工作過程，大概可以描述為：當人走近自動門時，門上方的檢測裝”置會自動檢測到有人的信息，控制系統在接收到這個信號之后，會發出相應的指令，啟動電機運轉，從而帶動門向兩邊打開，當門開啟之后，控制電路將作出判斷，如果沒有人在門四周，就通知電動機做方向運轉，使門處于關閉狀態，否則門繼續處于打開狀態［1］，如此往復。

（2）自動門控制系統的制作過程

根據這個工作過程的描述，我們可以簡單的歸納出，在這個工作系統中大概由以下幾個部分組成：門、檢測裝置、電機、控制電路。我們可以選擇利用樂高器材制作一個門的結構，這是一個常見的對開門如圖1所示：

圖1

圖2

圖3

圖4

檢測裝置的主要作用是用來檢測是否有人的信息，因此，在這個控制系統中，我們選擇了超聲波傳感器作為整個系統的檢測裝置，如圖2所示：

電機的主要作用是通過聯接機構，能夠帶動門的開和關，在這個控制系統中，我們選擇了由軸，齒輪和軸套連接器聯動的結構來完成，電機電動門的開和關，如圖3所示：

控制電路是整個系統的核心部分，它把門，電機，檢測裝置三者聯系在一起，完成了整個控制系統的工作過程，以樂高的NXT2為主機，通過編寫程序，來完成控制裝置。具體的編程過程如圖4所示：

這個控制電路的工作過程大概如下：當人站在距門小于20cm的時候，超聲波把信號傳遞給控制裝置，控制裝置讓電機執行動作，使門向兩邊打開，打開之后，停頓三秒，再讓電機運轉，使門處于關閉的狀態。如此往復。［2］

二、以樂高器材為載體制作的實例自動門控制系統在通用技術課堂中的運用

依據通用技術課程的學科特點，以及我們學校目前通用技術實驗室的現有條件的支持，選擇了以小組合作的形式為主，以樂高器材配件為載體，在教師的引導下，師生共同來完成自動門控制系統的制作，通過讓學生參與到控制的實例中，充分調動學生學習的積極性，更好的完成課堂教學目標，從而實現提升學生的技術素養。

以“自動門控制系統的工作過程”為例，展開閉環控制系統概念的這部分教學內容大概可以分為以下幾個步驟：

1．認識自動門的工作過程：播放生活中各式各樣的自動門控制系統的實例，例如賓館門口的旋轉門，商場門口的感應門等等，讓學生通過觀察實際生活當中各種自動門的工作實例，來歸納出各式各樣結構不同的門，它的工作過程，并歸納其基本工作過程。

2．小組分工合作完成自動門控制系統的制作：在這個過程中引導學生，依據自動門控制系統的基本工作過程，來分別完成該控制系統中的門，檢測裝置，控制電路等各個組成部分的制作，最后將這每一個組成部分連接在一起，形成一個完整的控制系統。［3］

3．學生展示已經完成的自動門控制系統：以小組為單位，請每位小組派一個代表來演示本組的自動門控制系統，并描述出它的工作原理。

4．教師展示自制的自動門控制系統：課前教師要準備好一套已經完成的自動門控制系統，在歸納總結的時候演示。

5．歸納出本環節的重點：提出開環控制系統的含義及其工作過程。

在教學過程中，充分利用了實驗室的配置資源優勢，以師生互動的形式，讓全體學生都積極參與到活動過程中，來調動學生學習和參與制作的積極性，這不但提高了學生的自己動手能力，也拓展了學生的創新思維，教師在學生的制作過程中，以引導為主，不斷的提出問題，讓學生邊做邊思考，直到完成最終的設計方案，對于學生來說，最終完成的自動門控制系統，是自己制作并完成的成品，可以激發他們學習的欲望，不但突破了本節課的重點，也達成了提高學生的技術素養這個大目標。

三、自制教具在教學中的實踐意義

多媒體可以把生活中的例子直觀的呈現在學生的面前，給學生帶來視覺的刺激，但自制教具可以讓學生更清楚的了解事物的內部結構以及它的工作過程，通過動手實踐親生體驗的方式來理解抽象的原理，甚至可以引發學生進行更深入層次的思考，拓展學生的思維。因此在課堂教學中，我們可以引入樂高的積木，根據課程的教學目標，選擇合適的教學設計案例，讓學生利用積木來和教師一起完成教學設計，從而激發學生的學習興趣。

［1］顧建軍，技術與設計（通用技術必修2）［M］南京江蘇教育出版社2004

［2］顧建軍，普通高中技術課程標準（試驗）解讀［M］：湖北教育出版社2004

［3］雷亞玲，對自制教具發展與創新的幾點思考［J］吉林教育2008（27）：36