1、 物理在通用技術中的應用【摘要】通用技術是一門新增的課程，與物理有著割舍不斷的姻緣，通過案例來進行說明。本案例選自通用技術學科LED 臺燈制作教學中的一節課，描述了在學生動手進行臺燈制作之前，如何巧妙地設計任務，環環緊扣地將學生們感到疑惑的各個技術問題循序漸進加以解決，使他們豁然開朗，同時使通用技術課與物理課完美整合，真正做到學以致用。【關鍵詞】通用技術 割舍不斷；LED 臺燈制作；疑難問題解決；學科整合通用技術課程是我國普通高中新一輪課程改革中新增的一門課程。該課程能否順利實施,通用技術教師將起著非常關鍵的作用。但是,我國高等師范院校還沒有設置通用技術教育專業。因此,目前普通高中的通用技術教

2、師均由其他學科教師轉型而來。在實際工作中,我們發現,高中通用技術教師隊伍中,由物理教師轉型的,占了最大的比例。因為在高中階段物理課程與通用技術課程有著其他課程不可比擬的關系。物理學與技術的關系是一種完整技術的形成過程,通常總是以一定的科學理論作為基礎,選擇一定的技術路線,最后確定具體的實施方案。物理學對技術的作用體現在技術形成過程的每一個環節中。物理學為技術原理的形成提供科學理論依據,影響著技術路線的選擇,同時不斷改善技術方案的制定。作為整個自然科學的基礎,物理學在人類社會發展的進程中所發揮的巨大推進作用,無論如何評價也不會過分。下面就通過案例來進行說明：1 案例背景在決定本學期的第二個技術實

3、驗為制作LED 節能臺燈后， 我的每一個章節的教學便都圍繞著臺燈展開。從學生上交的臺燈設計草圖看，之前的大量教學鋪墊沒有白費，學生們設計的臺燈各有創意，但如何將紙上繪制的草圖制作成現實生活中的燈具，如何將紙上的電路圖轉化為具體的各電子元器件的線路連接，對他們來說是個綜合能力的考驗。2 問題的提出按進度，接下來的課時便是學生著手制作臺燈。但由于此時學生對LED 燈珠的詳細參數不甚了解， 所以設計的電路圖還存在很多問題。比如多個發光二極管之間該串聯還是并聯呢，要不要加電阻呢；再者電路圖只是理論上的設計方案，在實踐操作前學生還存在很多技術上的疑問，比如發光二極管與導線怎么連接才牢固？ 怎樣把開關接入

4、到線路中？若這些技術問題不解決，臺燈制作將不能順利開展。看來很有必要于教材之外增加一節課用以解決臺燈制作前的疑難問題。我決定將這節課的教學場地設在教室，充分利用教具，實物投影，多媒體，以使學生最大程度地掌握課堂要點。 3 案例描述為使講解更形象化， 請課代表給每組成員分發LED 燈珠與按鈕開關。T：請大家觀察分發到的LED 燈珠，觀察它的特征。要使它發光，得讓長腳接電源的正極，短腳接電源的負極。（我以按鈕電池為電源作示范，使LED 發光）T：這是高亮度白光LED。老師這兒還有其它顏色的LED。（分別示范紅色，黃色，綠色LED 燈珠）T：同學們經常會在哪些地方看到這些顏色的LED 燈呢？S：紅綠

5、燈的指示燈！ 醫院的大字幕屏T：我這兒還有一顆七彩LED，請看。S：好漂亮！T：老師今天發給大家的LED 燈珠是淘寶網上買的。（展示圖片）T：請大家仔細看圖片上該LED 燈珠的有關參數。誰能說說看，這顆LED 燈珠電流為20mA，電壓為DV3.0-3.2V 是什么意思？S：直流供電，兩端電壓要控制在3.0 至3.2V 之間。T：那額定電流為20mA 又是什么意思呢？S：電流不能超過20mA。T：對于LED 燈珠來說，如果低于額定電流亮度會明顯變暗，而高于額定電流則燈珠壽命會縮短甚至燒毀。某同學想用手機電池作為電源（電壓約為4.2V），能不能直接連接這顆LED 燈珠工作？S：不能！ 電壓太大，會

6、燒掉的。要加電阻！S：根據公式R=U/I，U 為，I 是多少不知道呀，老師？T：電流I 取決于我們的意愿。如果你想讓LED 燈亮一點，電流可以取大一些，比如取額定電流20mA；如果你想讓燈暗一些，那么電流可以取小一些，比如15mA。即限流電阻 電源電壓-LED正向穩壓電壓 你要求的工作電流T：我們以額定電流來計算電阻大小，R=（）/0.02=60，也就是說我們要給這個發光二極管串聯一個60 歐姆的電阻。T：如果電源電壓是12V，有很多顆LED 燈珠，該怎么設計電路呢？S：給每個LED 燈珠串聯一個阻值很大的電阻，阻值大小為（12-3.0）/ 0.02。T：可惜呀電阻只會發熱不會發光（學生立刻反

7、應過來）S：哦，不對，不對，每四個LED 串聯作為一條支路，再并聯。要不要加電阻看實際情況再定。T： 我們的臺燈設計所用的電源是兩節五號新電池， 接一個LED燈工作時要不要串聯電阻？S：不用啦。兩節新電池的電壓正好是3V。T：說的對。理論上是3V，實際測量可能有3.18V 左右，不過也在額定電壓范圍內。T： 臺燈設計所用的電源是兩節五號新電池， 如果用到數顆LED燈珠，這些燈珠該并聯還是串聯呢？S：電壓只有3V 左右，也只能并聯咯。T：沒錯。這是某位同學的電路設計圖。為了給每只LED 燈珠限流，每條支路都給串聯了一個電阻。S：我們用的是同一種LED 燈珠，何不把電阻放到干路上去？T：對。實際操

8、作中我們可以將電路圖簡化成這樣。（通過四個循序漸進的問題的問答，學生已經掌握了LED 參數與電源電壓的關系，串并聯的問題已經能進行理論上的解決）T：接下來讓我們一起解決實際操作中的一些問題。（為了更好地進行操作演示，我事先準備了一塊玻璃板,在玻璃板上安裝了LED 燈、開關及電源。如圖）T: 線與LED 燈珠怎么連接比較牢固呢？S：用手將它們擰在一起，用絕緣布包好。T：不過用手擰有時擰不緊會松掉，最好的方式還是焊接。下面請出我們本次實驗的工具助手：電烙鐵。T：下面我們以焊接LED 燈的長腳與導線為任務，在實物投影下觀看如何進行焊接。為了更好地焊接，我請一位學生上來當助手。T：同學們，有什么辦法可

9、以知道現在電烙鐵溫度高不高嗎？S：用手摸摸看。（有學生在偷笑）T：用手摸比較冒險哦。將烙鐵頭放在松香里壓一下，看看能不能把松香熔化。（我將電烙鐵放松香里壓了一下，這時松香迅速熔掉，并冒出一縷縷青煙。學生比較夸張地“哇”地一聲，有點恐怖？ ）T：現在我們開始演示焊接技巧。(了節省時間，導線與電池的連接在課堂上只是用手擰緊。線路通了，LED 燈亮了，焊接成功啦。這時學生大有躍躍欲試的沖動。）T：如果LED 燈直接與電池連通，那么我們的燈便成了長明燈。有什么辦法可以控制燈的亮與滅呢？S：加開關。T：OK，下面我們來看一下開頭應該怎樣連到線路中來。（為了使學生的注意力繼續保持集中， 我讓兩個學生上臺進

10、行開關的線路連接，當試驗成功時，全班同學一片掌聲響起。）T： 一個LED 燈珠的試驗已經成功了，如果每顆燈珠都引出兩根導線與電源相連，那么顆6 燈珠將會有12 根導線引出，線路會顯得凌亂，有沒有辦法使線路簡潔一些呢？（學生思考）S：將所有的LED 燈珠長腳相連，再接電源正極，所有的LED 燈珠短腳相連，再接電源負極。（考慮到部分同學還未能理解，用圖片展示連接效果圖。）4 課后反饋從后來的臺燈制作實驗過程看，學生們對這節課的內容掌握得非常好。LED 燈珠的并聯，電阻的運用，開關的連接，物理課中的電路圖不再是紙上談兵，一一在通用課中得以實踐，他們顯得非常興奮。尤其是當所有的線路連接完畢，開關打開，

11、幾顆LED 燈珠發出炫目的白光時，小組成員一起歡呼。通用實驗室一派熱鬧的景象。5 教學反思51 自制教具更具靈活性課堂教學是傳授知識的一個重要途徑，而直觀教具的使用可以將知識形象化、具體化，便于學生對知識的掌握和理解。在講解線路連接時，如果我沒有自制一塊電路板，LED 燈的并聯，開關的連接，焊接演示等等操作就失去了一個操作平臺，講解起來更費力，恐怕這節課的知識點就不能很好地落實。活用教具是教學方法改革的重要方面。今后我們應繼續根據新教材教學內容所需，研發適合新教材、新的教學模式和教學內容所需的教具學具。52 運用提問法時，應注意問題之間的逐層遞進關系在現代課堂里，提問有很多功能，如：可以發展學生思維能力，激起學生的積極思考，發散思維。為了使教學思路清晰化，更好地達到教學效果，我們應注意設計的問題應循序漸進。如在本案例中，分別設計了四個問題：如何連接LED 燈與導線，如何使LED 燈珠發光，如何用開關控制電路，如何連接多個LED 燈珠。幾個問題逐層遞進，學生通過解決一系列問題， 一步一步走向預定目標， 最后到達預期的終點多個 LED 的線路連接。53 學科整合提高學生學習興趣“綜合”是通用技術教學對學科體系的一種超越。通用技術課程是一門高度綜合的課程。為了制作臺燈，學生們這回深