初中物理电学实验与电子信息技术的融合

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1、物理课程中的电学部分渗透电子信息学的知识，利用电子技术的工具辅助教学，这是在初中阶段实现物理课程与信息课程有机融合的有效切入点，是实现数字化物理教学的新方向。电学与电子信息技术的融合思路:初屮物理电学教学强调培养学生对电路的解释与分析能力，如电流、电压、电阻的概念及其之间的联系（即欧姆定律），而电子信息技术的用途是利用电子元器件（二极管、三极管等）和集成电路（单片机、芯片等）对信息实现控制，在这方面应侧重培养学生提取数字信息的能力与控制、处理和应用信息的能力。因此，将初中物理电学部分与电子信息技术在内容上进行融合，在应用（工具）上实现嵌

2、入，在实验上采用新的电化方式，可以更全面地提高学生的信息素养和物理素养。（二）融合路径以初中物理教材为例，初中物理电学伍括3个大单元，即简单电路、欧姆定律、电功与电功率，教学线索是从基本概念的建立过渡到概念之间的联系。电子信息技术主要包括电子元器件与电路及电子控制两部分N容，两个模块之间的联系是从分立元件到集成电路。电学与电子信息的融合有两条线索（如阁1）,一是在物理教学中融合电子化的内容，二是在物理教学中嵌入电子化的工具。电子信息技术为电学的学习增加了数字化的学习内容。在认识电路的教学中，教师除了按照课本介绍常用元器件如小灯泡、电动机

3、、开关外，可以将电子信息技术的二极管、三极管、电阻、电容、电感等元器件介绍给学生，补充数字化的内容，同时通过基础电学元件与电子元件的对比，阐释电学发展的缘由。在组装电路的教学中，教师除了以小灯泡作为实验器材进行串联、并联实验外，还可以用二极管替代小灯泡，引入面板，在面板上做实验。教师在介绍电流时会涉及直流电与交流电的知识，可以通过Milltisim仿真软件向学生展示振荡电路;而在进行电压的教学时，可以介绍比较器，介绍数字电路，同样可以用电路仿真软件向学生演示模拟信号是如何转化为数字信号的。图1电学与电子技术的融合路径下载原图（三）融合实

4、例1.不同物质的导电性实验一一导电性能检验。初中物理教材中介绍物体异电性时，提到水、大地、人体都是导体，但是由于这些物体的电阻很大，导致电路中的电流很小。图2呈现的是传统实验中的检验器,用小灯泡做显示源，对于大电阻的导体并不能反映真实结果，不能检测出水、人体、大地的导电性。这吋，教师引入三极管，定性地向学生介绍其对电流的放大功能，并用三级管制作导电性能检验器，如图3所示。引入三极管后，LH）所在支路的电流可以被放大100倍，从而可有效地检验水、大地、人体的导电性，这便实现了电学与电子技术的有机融合。图3(a)为用面包板与电子元器件搭建的

5、实物图。教师可把检验器插入花盆，如图3(b),或者用人体充当被检验对象，如图3(c),学生可以看见指示灯LED亮起。这样不但可以冇效验证结论，还可以激发学生对电子电路的学习兴趣，为其学习信息技术课程和在该领域的深造奠定基础。图2传统检验导电性的实验装置下载原图1.电路串联与并联实验一一智控红绿灯。红绿灯的设计与连接是实验串联、并联常用的一个实例，传统的方法是利用小灯泡和单刀多掷开关来实现，而且实现不同信号灯的转换必须人工转换开关。现实的红绿灯并不是人工控制的，而是自动转换的，并且转换时间可依据不同的情况进行设置。因此，教师可以引导学生从

6、传统电路设计走向智能电路设计。智能红绿灯的设计需要引入单片机(如图4),通过编制程序可以设置转换吋间，利用数码管则可实现时间显示功能。图3基于电子技术的检验导电性的实验装置下载原图阁4从传统红绿灯到智能红绿灯的设计下载原阁2.欧姆定律的应用实验——光控小夜灯。初中物理电学中关于探究电阻的大小与哪些因素有关，只介绍了长度、横截面积和材质，而现实生活中己经广泛应用了其他因素对电阻的影响技术，如光敏电阻、声敏电阻、压敏电阻、磁敏电阻等。这些电阻也是电子信息技术屮传感器技术的基础，传感器就是利用这些可以随环境因素变化的电阻采集信号并输送给单片机

7、，借助单片机再对信号进行处理，从而实现控制。因此，在这一节内容中向学牛.渗透传感器的知识，会帮助学牛.实现从基础电学知识向电子技术知识的正向迁移。图5(a)显示的是光控小夜灯实验中的光敏电阻元件。光敏电阻受光照时的电阻为亮电阻，阻值大小为0.5~20kQ，而没有光照时电阻为暗电阻，阻值大小为0.5~200MQ。因此根据欧姆定律可知，在光线不同的情况下光敏电阻与定值电阻的分压比不同，单片机利用这个分压值可以控制LED灯的亮暗。我们画出电路结构图，根据光敏电阻的光亮阻值，釆用10kQ电阻与其分担电源电压，单片机的判决电压设置为电源电压的1/

8、2(1.5V)。由实验测试结果可知:光线亮时LED灯不亮，如图5(a)所示;在光线暗时LH)灯亮，如图5(b)所示。这样学生不仅能分析电路动态电路的特点，还能够真正设计动态电路，并实现其功能。这种思想是利用