基于STEM 教育理念的高中物理教學(xué)設(shè)計《火災(zāi)報警器的制作》

姚國良

以火災(zāi)報警器的制作為主題的STEM教學(xué)設(shè)計旨在通過學(xué)生在了解傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生知道已學(xué)知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度;引導(dǎo)學(xué)生分組制作報警器并進行測試評比，來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維水平及團隊協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。

一、教學(xué)目標(biāo)

了解日光燈啟輝器的內(nèi)部構(gòu)造，知道其內(nèi)的雙金屬片具有熱敏特性。

根據(jù)電路知識，設(shè)計并制作火災(zāi)報警器。

二、教學(xué)重點：

讓學(xué)生了解啟輝器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，知道雙金屬片的熱敏特性

利用電路知識制作火災(zāi)報警器，使報警器燈亮鈴響。

三、教學(xué)難點：雙金屬片的熱敏特性

四、教學(xué)器材：啟輝器、導(dǎo)線若干、電源、小電鈴、小燈泡、剪刀、打火機等

五、教學(xué)過程：

（1）取一只啟輝器，拆下外殼剪去電容，用鉗子輕輕敲掉雙金屬片外的金屬泡，使雙金屬片仍留在啟輝器的底座上（注意碎玻璃，保護好眼睛），然后觀察。

（2）教師講解：啟輝器的結(jié)構(gòu)是將兩個雙金屬片材料做成的觸點封入一個小型玻璃泡殼內(nèi)，充入低壓惰性氣體或混合氣體，再滲入微量的氚氣以幫助電離。在開燈前，啟輝器的雙金屬片的觸點被一個間隙隔開著，當(dāng)電路接通時，電源電壓足以激發(fā)玻殼內(nèi)氣體產(chǎn)生輝光放電，從而慢慢地加熱接觸片，使它們相互彎曲直接接觸。當(dāng)雙金屬片接觸時，電路接通放電，雙金屬片冷卻收縮，動、靜觸片斷開。

（3）教師引導(dǎo)、同學(xué)們思考：雙金屬片的特性

教師用打火機燒雙金屬讓學(xué)生觀察現(xiàn)象后總結(jié)得出：雙金屬片的熱敏特性。

（4）教師引導(dǎo)學(xué)生思考雙金屬片在電路中的作用

學(xué)生總結(jié)得出：雙金屬片的熱敏特性在電路中可作為溫控開關(guān)使用。

2、設(shè)計火警報警器

請同學(xué)們根據(jù)提供的器材討論并設(shè)計報警器，畫出電路圖，要求報警器燈亮鈴響

3、根據(jù)電路圖，制作火災(zāi)報警器。

使用時，用兩根長銅線把雙金屬片及其底座置于易燃物處，而燈與鈴及電源裝在人常活動的地方。當(dāng)易著火處溫度升高到接近著火點時，即出現(xiàn)聲光報警。