基于STEM 教育理念的高中物理教学设计《火灾报警器的制作》

姚国良

以火灾报警器的制作为主题的STEM教学设计旨在通过学生在了解传感器原理及应用基础之上，让学生知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度;引导学生分组制作报警器并进行测试评比，来培养学生的动手能力、思维水平及团队协作能力，激发学生的兴趣和好奇心。

一、教学目标

了解日光灯启辉器的内部构造，知道其内的双金属片具有热敏特性。

根据电路知识，设计并制作火灾报警器。

二、教学重点：

让学生了解启辉器的内部结构及工作原理，知道双金属片的热敏特性

利用电路知识制作火灾报警器，使报警器灯亮铃响。

三、教学难点：双金属片的热敏特性

四、教学器材：启辉器、导线若干、电源、小电铃、小灯泡、剪刀、打火機等

五、教学过程：

（1）取一只启辉器，拆下外壳剪去电容，用钳子轻轻敲掉双金属片外的金属泡，使双金属片仍留在启辉器的底座上（注意碎玻璃，保护好眼睛），然后观察。

（2）教师讲解：启辉器的结构是将两个双金属片材料做成的触点封入一个小型玻璃泡壳内，充入低压惰性气体或混合气体，再渗入微量的氚气以帮助电离。在开灯前，启辉器的双金属片的触点被一个间隙隔开着，当电路接通时，电源电压足以激发玻壳内气体产生辉光放电，从而慢慢地加热接触片，使它们相互弯曲直接接触。当双金属片接触时，电路接通放电，双金属片冷却收缩，动、静触片断开。

（3）教师引导、同学们思考：双金属片的特性

教师用打火机烧双金属让学生观察现象后总结得出：双金属片的热敏特性。

（4）教师引导学生思考双金属片在电路中的作用

学生总结得出：双金属片的热敏特性在电路中可作为温控开关使用。

2、设计火警报警器

请同学们根据提供的器材讨论并设计报警器，画出电路图，要求报警器灯亮铃响

3、根据电路图，制作火灾报警器。

使用时，用两根长铜线把双金属片及其底座置于易燃物处，而灯与铃及电源装在人常活动的地方。当易着火处温度升高到接近着火点时，即出现声光报警。