俞如東

摘 要：如果在物理教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)要求，自行設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電路板，利用各類感應(yīng)芯片和輸出設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各種感應(yīng)輸出和交互體驗(yàn)，從而可以極大地提升教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；物理教學(xué)；策略

單片機(jī)又稱單片微控制器。它把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如手機(jī)、平板、機(jī)器人、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型電飯煲、智能型洗衣機(jī)等。如果在物理教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)要求，自行設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電路板，利用各類感應(yīng)芯片和輸出設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各種感應(yīng)輸出和交互體驗(yàn)，從而可以極大地提升教學(xué)的效果。下面我從自己的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，談?wù)勛灾茊纹瑱C(jī)技術(shù)在物理教學(xué)中應(yīng)用的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

一、利用自制單片機(jī)電路板改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性

初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在實(shí)驗(yàn)展示效果不明顯、測量精度不高、實(shí)驗(yàn)操作繁瑣等問題。例如在初中物理教學(xué)中，涉及測量不同顏色色光的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，具體操作是用三棱鏡將太陽光分解成七種單色光，然后用玻璃泡涂黑的溫度計(jì)進(jìn)行溫度測量。但是由于普通實(shí)驗(yàn)溫度計(jì)，只能精確到1攝氏度，且無法將溫度測量的結(jié)果放大展示出來，造成實(shí)驗(yàn)的精確度、展示性、效果性都大打折扣。如果將單片機(jī)用在溫度計(jì)的改進(jìn)上，即用單片機(jī)為核心，配以溫顯探頭和數(shù)碼管顯示屏，自制一塊數(shù)碼管顯示的溫度計(jì)。不但測量精確且展示效果好，還可以應(yīng)用在普通溫度計(jì)很難直接測量的場合。

二、利用自制單片機(jī)電路板制作實(shí)驗(yàn)器材，提升物理教學(xué)的趣味性

人們常說興趣是最好的老師。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，學(xué)生的眼界和知識(shí)面越來越開闊，在物理教學(xué)中要實(shí)現(xiàn)趣味性，需要花更多心思優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)器材的選擇。

根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為要讓物理教學(xué)具有一定的趣味性，一定要緊跟時(shí)代的潮流，貼進(jìn)學(xué)生的生活。只有實(shí)現(xiàn)以上兩點(diǎn)，學(xué)生才能對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和器材產(chǎn)生親切感，激發(fā)好奇心和求知欲。而利用單片機(jī)技術(shù)制作的實(shí)驗(yàn)器材，由于其天生具有智能化、科技感等特點(diǎn)，在提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)趣味性上有其明顯優(yōu)勢。例如在講解串并聯(lián)電路設(shè)計(jì)實(shí)例時(shí)，會(huì)提到十字路口的紅綠燈電路設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)需要學(xué)生利用多個(gè)開關(guān)控制紅燈、綠燈、黃燈的切換，而很多學(xué)生對紅綠燈的切換原理并不清楚，且該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相對復(fù)雜，學(xué)生自行設(shè)計(jì)的難度較大。而現(xiàn)實(shí)中，十字路口的紅綠燈是通過單片機(jī)編程后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換的。如果利用自制單片機(jī)電路板，編寫簡單的切換代碼，并外加四面紅、綠、黃LED燈，可以非常直觀地展示紅綠燈的工作原理。當(dāng)學(xué)生看到一塊小小的單片機(jī)電路板竟然可以實(shí)現(xiàn)紅綠燈切換，在驚訝和好奇中，踴躍嘗試用多個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的自動(dòng)控制作用。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被充分調(diào)動(dòng)起來，取得非常好的教學(xué)效果。

再比如初中物理教學(xué)中，一定會(huì)有復(fù)習(xí)課和習(xí)題講評(píng)課。而這兩種教學(xué)課型，由于主要是知識(shí)的再回顧和習(xí)題的講評(píng)，學(xué)生的興趣度不高，學(xué)生的注意力遠(yuǎn)不及新授課。我在教學(xué)中總結(jié)出，可能通過知識(shí)競賽搶答的方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。即把全班學(xué)生分成多個(gè)搶答小組，老師用PPT展示習(xí)題，各搶答小組舉手搶答。實(shí)踐證明，學(xué)生在這種競賽搶答中，注意力高度集中，小組內(nèi)各成員通力合作，各小組間你爭我搶，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，教學(xué)效果顯著。但是在競賽過程中，也出現(xiàn)諸多技術(shù)問題，比如小組搶答先后無法判斷，各小組分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)和分?jǐn)?shù)記錄耗時(shí)且容易出錯(cuò)等。而所以這些問題的解決，完全可以靠一套用單片機(jī)設(shè)計(jì)的搶答器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。只要在單片機(jī)電路板上加裝紅外線接收器和LED點(diǎn)陣顯示，各小組拿紅外線遙控器對準(zhǔn)電路板上的紅外線接收器進(jìn)行搶答，單片機(jī)全程自動(dòng)識(shí)別小組名，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)記錄各小組分?jǐn)?shù)。當(dāng)學(xué)生在用這套富含科技感的競賽搶答系統(tǒng)時(shí)，能全身心投入到答題競賽中，充分享受答題競賽的樂趣。

三、合理使用單片機(jī)技術(shù)，切不可全盤否定傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

單片機(jī)技術(shù)以其智能化、交互性、展示性等優(yōu)點(diǎn)，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著極大的技術(shù)優(yōu)勢和真切的教學(xué)提升效果。但是，我們在利用單片機(jī)技術(shù)時(shí)，也要處理好單片機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系，千萬不能將所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)都用單片機(jī)技術(shù)替代。比如初中物理實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生會(huì)用彈簧測力計(jì)進(jìn)行力的測量。學(xué)生拿到一個(gè)彈簧測力計(jì)，不僅要會(huì)對彈簧測量計(jì)進(jìn)行調(diào)零，還要掌握彈簧測力計(jì)的使用方法和讀數(shù)方法等，甚至要能判斷和排除一些故障。而如果用單片機(jī)技術(shù)，將所有實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的彈簧測力計(jì)換成力傳感器進(jìn)行測量，看似實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量既準(zhǔn)確又快速，卻失去以上對彈簧測力計(jì)的充分認(rèn)識(shí)，更無法理解彈力與形變的關(guān)系，造成學(xué)科知識(shí)的巨大空洞。再比如初中物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常涉及溫度和時(shí)間的測量，雖然利用單片機(jī)技術(shù)制作的數(shù)顯溫度計(jì)和數(shù)顯秒表，測量準(zhǔn)確、顯示好，但是也存在無法直觀解釋工作原理和忽略使用方法的問題。如果只用數(shù)顯溫度計(jì)、數(shù)顯秒表，學(xué)生就不能充分理解傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用到的實(shí)驗(yàn)器材的工作原理，也不能很好地掌握實(shí)驗(yàn)器材的使用方法。

綜上所述，合理有效地使用自制單片機(jī)技術(shù)才是物理教學(xué)應(yīng)用的宗旨。

參考文獻(xiàn)：

邢東波.利用單片機(jī)對內(nèi)燃機(jī)演示器的改進(jìn)[J].陜西教育（高教版），2008（5）.

編輯 高 瓊