陈岭

上海市行知实验中学

 

实践成果

基于霍尔阵列的全向磁感强度测量装置(第33届全国青少年科技创新大赛 参赛项目)

  项目简介:本教学测量装置适用于初高中物理磁场单元。原理是通过3个互相垂直的霍尔元件组成阵列,进行对3个方向磁感强度分量的测量,再经单片机信息处理后得出总的磁感强度大小和相对方向,并输出在液晶显示屏上,测量值与传感器姿态无关。从而克服了当前中学物理数字化信息系统(DIS)磁传感器只能测量垂线方向分量的局限性。整个装置体积小巧紧凑,无需连接电脑,量程、精度和响应时间足以满足中学物理实验要求,并配有调零功能。实践表明,该装置具有较强的实用价值,教学效果良好。2、该项目的背景和改进的基本思路:磁场、磁感强度是中学物理的核心知识点,现行物理教学过程中,教师多采用铁粉、小磁针来定性分析;采用DIS磁传感器来定量研究。现阶段配套的DIS磁传感器主要原件为单个霍尔元件,垂直插在电路板上。由于霍尔元件只能测量垂直于半导体方向的磁场,因此测量时磁传感器的姿态不同,磁场的垂直分量大小也不同,对学生测量磁场及理解该知识点产生了很大的障碍。因此笔者一直在尝试解决该问题,经过不断摸索终于找到了该问题的解决方法——通过3个互相垂直的霍尔元件形成阵列,经单片机运算后得出磁场大小及方向。 3、该项目应用了哪些科学方法、科学原理:核心测量元件为3个互相垂直的霍尔元件,分别测量xyz三个方向的磁感强度分量。通过立体几何相关公式测量出磁感强度的值和相对方向。4、该项目的创新点或改进点:突破了传统传感器只能测量垂直方向的磁感强度分量这一局限性,能测量任何方向的磁感强度值及夹角。无需配备电脑,可完成整个数据采集、处理、输出流程。基于单片机模块化设计、具有很好的拓展空间,可以成为磁场的综合研究平台。5、项目的使用情况和进一步完善的设想:目前样机可以迅速准确地进行磁感强度大小和方向的测量,并直接输出在设备液晶屏上。主要需要完善的是改进算法减少数值扰动,进一步减小体积等。

 

个人简介

  陈岭老师是工程硕士,教龄15年,中学物理高级教师,上海市宝山区校外教育学科带头人。任校长办公室副主任,校科技辅导员,主持上海市宝山区科技教育名师工作室。获评“全国课改先进个人”、“上海市宝山区教育系统十佳青年”、“上海市宝山区五四青年奖章”等称号。陈岭老师为了提升学生自信,培养解决问题的能力。策划组织了许多科技活动,比如无线电测向、无线电通联、科技节等,并在拓展、研究课上全面铺开STEM教育。学校各个楼层均布满了科学小实验展板,学生们摇动手柄便可以观看到有趣的科学现象。在2014年筹建了创新实验室,给学生一个充分施展才能和智慧的空间。负责区校二级名师工作室,组成了科技教师团队,挖掘了许多有潜力的职初教师。并让经验丰富的退休教师继续在科技教育领域发光发热。在学生科技教育方面主要学习了STEM教育理论,并与学校实际相结合。主要分成三个策略 ,①面向全体学生,至少完成一次全流程STEM研究,让每位学生体验到科学研究的流程并掌握一定的方法。 ②面向科技社团的学生,通过校本教材进行系统性学习,通过问题化教学模式建构所需知识体系,提升科学素养。③面向参赛学生,积极搭建平台,联系高校、工厂、少科站、校友等资源,追踪学生的研究进程,协调各科老师及家长。在教师教具方面主要是将物理学实验与3D打印、单片机等现代技术紧密结合了起来,满足了教师上物理课时的个性化需求。

主要获奖情况:

  32届全国青少年科技创新大赛专项奖——STEM园丁成就奖

  32届全国青少年科技创新大赛科教制作类二等奖

  30届全国青少年科技创新大赛科教制作类三等奖

  28届全国青少年科技创新大赛科教制作类二等奖

  第25届全国青少年科技辅导员论文征集活动三等奖

  第25届上海市青少年科技辅导员论文征集活动一等奖

  第24届上海市青少年科技辅导员论文征集活动二等奖

  2016全国课改先进个人

  第九届国际发明展览会发明创业奖·项目奖 银奖

  2017上海国际发明创新展览会 金奖×2

辅导学生获奖情况:

  《运用3D打印技术提升烟囱自然通风效率的实践探索》 翁桢敏 2017全国青少年STEAM创意展示交流活动 一等奖、STEMCloud最佳功能奖、比特小博士

  2017-2018 FUTURECITY 中国赛区 12项学生二等奖,1项最佳指导老师奖

  2016-2017 FUTURECITY 中国赛区 11项学生二等奖,1项最佳指导老师奖

  《基于北斗导航系统的太湖水质检测系统》张哲祥 汪涵佳 第七届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛中学组二等奖

  2011-2018上海市创新大赛一等奖 2项 二等奖6项 三等奖 12项 专项奖 4项

  2011-2018上海市明日科技之星评选活动 明日科技之星1人 明日科技之星提名奖2人 科技希望之星2人

  2017上海市未来工程师 上海市二等奖6人

  2015-2018 FUTURECITY 上海赛区 特等奖12人、专项奖1项,优秀指导奖3次

  2017 创意大爆炸 上海市二等奖2人 三等奖3人

所获荣誉

2018年

第33届全国青少年科技创新大赛

全国十佳优秀辅导员

2018年

第33届全国青少年科技创新大赛

(科技辅导员创新成果)

一等奖

2017年

第32届全国青少年科技创新大赛

(科技辅导员创新成果)

二等奖

2015年

第30届全国青少年科技创新大赛

(科技辅导员创新成果)

三等奖

2013年

第28届全国青少年科技创新大赛

(科技辅导员创新成果)

二等奖