音頻放大器
設計者 游允赫, 教案對象 國中
設計單位 福和國中, 教案分級 進階
教案類別 設計與製作,
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發布日期 2021-03-16 發布單位 新北市福和自造教育及科技中心 瀏覽次數 217
教材簡介

教案名稱:音頻放大器設計製作         教學設計:游允赫、

  • 教案概述

科目/領域別

新興科技/科技領域

專題名稱

音頻放大器-外殼設計

教學對象

九年級學生

教學時數

  5 節,  225   分鐘

教學設備

鋸切工具:線鋸機

砂磨工具:砂磨機、銼刀

鑽孔工具:鑽床

接著工具:電烙鐵、焊錫、熱熔槍

手工工具:尖嘴鉗、斜口鉗、剪刀

數位工具:雷射切割、電腦

材料組件:

麵包板、

電容[1000uF/16V]x2、

電容[100uF/16V]x4、

陶瓷電容 [0.047u]x4、

電阻[10K ohm]x2、

可變電阻 [B10K ohm 雙排長軸]x1、

喇叭單體 [4.5W 5ohm]x2、

3.5mm音源插座[鎖式]x1、

搖頭開關3P 2Sx1、

2.5電源插孔[鎖式]x1、

USB to 2.5DC電源線x1、

IC [LM386]x2

3.5mm音源線[雙公]x1、

專題摘要

音頻放大器課程,結合科學、科技、工程、藝術、數學的STEAM精神,由簡易到複雜,從簡單的電子元件識別,到電路實作,乃至PCB版的設計,再擴展至音箱外觀,讓學生逐步完成一個自己所設計製作的音箱。

市面上有許多不同的音響,而鮮少有機會能讓學生實際了解內部的運作,此教案藉由讓學生親自將元件安裝至電路中,帶著學生一步一步認識各種電子元件,從簡單的電阻、電容等漸漸推申至積體電路(IC)等複雜的元件, 讓學生藉以了解生活中科技產品的製作方式。

學習目標

  1. 了解科技演進與科技系統。
  2. 熟悉設計流程、材料的選用與加工處理。
  3. 學會操作與選用常用的機具。
  4. 能分辨日常科技產品的能源與動力應用。
  5. 能關注科技對社會與環境的影響。

先備知識

  1. 創意思考的流程與設計圖繪製方法。
  2. 手工具的操作與使用。
  3. 能分析常見科技產品的機構與結構。

議題融入

實質內涵

音頻放大器課程設計目的為使學生藉由製作音響系統,理解認識電子電路的組成,藉由其中也能對台灣IT產業有更多的了解,認識台灣在國際上的相當突出的競爭力為何。也可以思考科技與工業的發展中如何影響我們的社會以及生態

課程重心在於協助學生了解資訊與電腦科技的發展與原理,以及其應用的範圍,熟悉設計流程、材料的選用與加工處理,學會操作與選用適用的機具與材料,透過電路與音箱的設計製作,讓學生在過程中透過不斷的觀察與記錄,學習如何分析產品所包含的原理並加以改善,引起學生更高層次的思考。

本教學活動為音頻放大器課程中的最後一單元,著重在已完成的PCB電路板焊接以及音箱箱體的設計,透過擺放喇叭單體位置,結合理化的聲波單元,透過反覆實驗與常識找到最好的共鳴位置;設計控制介面,理解何為「對使用者友善」的操控互動介面,讓學生在嘗試中學習如何分析理解原理並加以改善,並使學生可以對作品有更多、更高層次的思考與想法。

所融入之學習重點

  1. 環境教育:能分析、思辨與批判 人與科技、社會、環 境之間的關係。

 

  1. 源教育:增進能源基本概念,能源意識、能源概念、能源使用、能源發展、行動參與等正確能源價值觀,養成節約能源的思維、習慣和態度。

與課程綱要的對應

核心素養

-J-A1 具備良好的科技態度,並能應用科技知能,以啟發自我潛能。

-J-A2 運用科技工具,理解與歸納問題,進而提出簡易的解決之道。

-J-A3 利用科技資源,擬定與執行科技專題活動。

學習表現

  1. 科技知識

k-IV-3 能了解選用適當材料及正確工具的基本知識。

  1. 日常科技的使用態度

a-IV-1 能主動參與科技實作活動及試探興趣,不受性別的 限制。

  1. 日常科技的操作技能

s-IV-2 能運用基本工具進行材料處理與組裝。

  1. 科技實作的統合能力

c-IV-1 能運用設計流程,實際設計並製作科技產品以解決 問題。

學習內容

  1. 科技的本質

N-IV-2 科技的系統。

  1. 設計與製作

P-IV-5 材料的選用與加工處理。

P-IV-6 常用的機具操作與使用。

  1. 科技的應用

A-IV-4 日常科技產品的能源與動力應用。

  1. 科技與社會

S-IV-2 科技對社會與環境的影響。

         

 

 

 

  • 課程設計架構圖

音頻放大器

電力          USB5V供電

知識          電學、聲波

外殼          木板

材料與加工          電容[1000uF/16V]x2、電容[100uF/16V]x4、陶瓷電容 [0.047u]x4、電阻[10K ohm]x2、可變電阻 [B10K ohm 雙排長軸]x1、喇叭單體 [4.5W 5ohm]x2、3.5mm音源插座[鎖式]x1、搖頭開關3P 2Sx1、2.5電源插孔[鎖式]x1、USB to 2.5DC電源線x1、IC [LM386]x2、3.5mm音源線[雙公]x1、

  • 教學活動步驟

 

音頻放大器設計製作/單元一:說明

活動

簡述

音頻放大器設計製造說明與討論

教師運用簡報.影片.實物說明學習目標、課程進行規劃及工廠安全規則。

透過說明與討論動力能源、驅動裝置、直流交流電、串聯並聯,協助學生了解能源動力的科學原理知識,以及其應用發展與範圍,引領學生高層次的思考。

時間

節,  45   分鐘

學習

表現

k-IV-3 能了解選用適當材料及正確工具的基本知識。

a-IV-1 能主動參與科技實作活動及試探興趣,不受性別的限制。

學習目標

  1. 了解科技演進與科技系統。
  2. 能分辨日常科技產品的能源與動力應用。
  3. 能關注科技對社會與環境的影響。

學習

內容

N-IV-2 科技的系統。

A-IV-4 日常科技產品的能源與動力應用。

S-IV-2 科技對社會與環境的影響。

教學活動

活動內容

(須標註活動時間)

備註

(請說明評量方式並附上教學示例圖)

音頻放大器設計製造說明與討論

  1. 電力知識探討:電壓、電流、電阻。

 

  1. 電子元件介紹:電阻、可變電阻、陶瓷電容、電解電容、開關

 

  1. 積體電路原理解說

 

音頻放大器設計製作/單元二:數位自造原理與加工學習

活動簡述

數位自造原理與加工學習

教師實際操作說明線鋸機、鑽孔機、雷射切割機等設備,並強調機具使用安全規則。

說明、討論與練習其他加工機具材料使用。

時間

  2 節,  90   分鐘

學習表現

k-IV-3 能了解選用適當材料及正確工具的基本知識。

s-IV-2 能運用基本工具進行材料處理。

學習目標

    1. 熟悉設計流程、材料的選用與加工處理。
    2. 學會操作與選用常用的機具。

學習內容

P-IV-5 材料的選用與加工處理。

P-IV-6 常用的機具操作與使用。

教學活動

活動內容

(須標註活動時間)

備註

(請說明評量方式並附上教學示例圖)

數位自造原理與加工學

  1. 零件尺寸量測練習

 

  1. 繪製外殼設計圖方法學習。

 

  1. 線鋸機與雷射切割機台操作。

 

  1. 加工機具材料使用。

 

音頻放大器設計製作/單元三:外殼設計製作

活動

簡述

外殼設計與製作

教師運用簡報.影片.實物說明科學原理-聲波傳遞、音響共鳴等知識、討論設計音響共鳴、外觀等結構、實驗雙喇叭共鳴的效果,並且將設計的控制介面做測試

時間

節,  45  分鐘

學習表現

k-IV-3 能了解選用適當材料及正確工具的基本知識。

s-IV-2 能運用基本工具進行材料處理與組裝。

c-IV-1 能運用設計流程,實際設製作科技產品以解決問題。

學習目標

  1. 熟悉設計流程、材料的選用與加工處理。
  2. 學會操作與選用常用的機具。
  3. 能分辨日常科技產品的能源與動力應用。

學習內容

P-IV-5 材料的選用與加工處理。

P-IV-6 常用的機具操作與使用。

A-IV-4 日常科技產品的能源與動力應用。

教學活動(名稱)

活動內容

(須標註活動時間)

備註

(請說明評量方式並附上教學示例圖)

外殼設計製作

  1. 知識:聲波傳遞、共鳴。     

 

  1. 音箱本體:外殼、電路。

 

  1. 控制介面:設置音量、開關、接孔。

 

音頻放大器設計製作/單元四: 組裝與討論

ㄊ活動簡述

組裝音頻放大器與回饋

完成組裝音頻放大器外殼,並讓學生彼此交流,找出效果好的放大器,並探討其效果好的因素

學生調整修正後測試並修正,小組討論音響對生活的重要性,並探討與可能對環境產生的影響。

時間

節,   45  分鐘

學習表現

a-IV-1 能主動參與科技實作活動及試探興趣,不受性別的限制。

c-IV-1 能運用設計流程,實際設製作科技產品以解決問題。

學習目標

  1. 了解科技演進與科技系統。
  2. 能分辨日常科技產品的能源與動力應用。

 

  1. 能關注科技對社會與環境的影響。

學習內容

N-IV-2 科技的系統。

P-IV-5 材料的選用與加工處理。

A-IV-4 日常科技產品的能源與動力應用。

S-IV-2 科技對社會與環境的影響。

教學活動(名稱)

活動內容

(須標註活動時間)

備註

(請說明評量方式並附上教學示例圖)

組裝與討論

  1. 音箱組裝

 

  1. 音箱測試

是否兩個喇叭單體都有聲音

  1. 彼此交流
    1. 誰的外觀最美
    2. 誰的音響效果最好
  1. 討論與回饋。

 

         

 

 

  • 教學回饋、參考資料
  •  
  • 附錄

教學回饋與參考資料

教學成果與回饋

請註記本活動執行的成果及教學可能遇到的狀況、提醒教師的注意事項例如:教具使用、動手做活動的安全注意事項等等。

 

 

 

 

參考資料

(若有請列出)

請詳列教案中運用的所有參考資料來源

 

 

 

請附上如教學活動簡報檔案、實作活動過程的照片、學生的作品及探究過程的文書資料及評量工具(如活動單、學習單、作品檢核表等等)

 

音頻放大器設計活動紀錄單

九年級 班級:            姓名:            座號:           組名:            .

 

零件尺寸

請將需要安裝在外殼的零件尺寸會至於下方

 

                                       

 

構想設計圖

請把音箱設計各樣構想畫在下列左欄,並在右邊欄位寫出設計的特點,並簡單敘述原因。

 

             設計概念說明

     

  • 請你們將觀察同學製作後最好的音箱其各項機構分別繪製並說明其材料、規格及數量,記入下表中。

機構名稱    使                       

 

 

 

 

 

 

 

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