顾 青

(扬州大学附属中学,江苏 扬州 225002)

1 引言

STEM教育采用学科整合的项目学习模式,是提高学生核心素养的有效途径之一。然而，在高中阶段由于升学的压力,学生对参与STEM课程学习的积极性并不高。如果把STEM的探究领域聚焦到学生的高考学科内容上来,引导学生用STEM的理念去学习学科知识，既能培养学生的核心素养,又能够助力学科知识的理解和掌握，这种一举两得的学习形式会得到学生的积极响应。

本课例利用Arduino平台的开源硬件和3D打印技术，改进高中物理中重力加速度的测量实验。在传统STEM教育理念的基础上加入创客元素,让学生运用学科知识，创新设计、制作传感器去探究物理问题。

2 问题聚焦

在力学的学习中，测量加速度的常用器材是纸带和打点计时器。纸带连在被测物体上跟着物体一起运动，每隔0.02s在纸带上打一个小点，测量相关小点间的距离，就可以计算出匀加速直线运动的加速度，实验中测定小点间的距离和计算都比较繁琐。笔者利用开源硬件和Arduino平台，结合3D打印技术，设计、制作了检测纸带运动的传感器,可以更方便地测量物体的加速度。

3 创新思路和实施过程

3.1 创新思路

受光电门原理的启发,可以在纸带上等距离打出3、4个小孔,然后利用发光二极管发出光线,在发光二极管的对面安装一个光敏二极管接收光线,让纸带在发光二极管和光敏二极管之间穿过。当发光二极管发出的光线穿过纸带上的小孔照射到光敏二极管时,反向偏置的光敏二极管的电阻就会发生变化，通过适当的电路就可以把电阻的变化转变为电压的变化，运用这个原理就设计出了一种传感器。……