OBE 理念下汽車試驗(yàn)學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

石 晶，段 敏

(遼寧工業(yè)大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

一、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)對(duì)教材的分析、學(xué)生所學(xué)的先修課程，比如電工技術(shù)、電子技術(shù)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理、汽車底盤構(gòu)造，以及所用教材中信號(hào)及信號(hào)處理、測(cè)試系統(tǒng)基本特性、常用傳感器的內(nèi)容，復(fù)習(xí)以前學(xué)過的電橋的基礎(chǔ)知識(shí)，汽車常用傳感器后續(xù)電路中的電橋電路的運(yùn)用，講述直流、交流電橋電路、電橋平衡條件、電橋加減特性，傳感器后續(xù)電橋電路的測(cè)試信號(hào)的物理量與電量的轉(zhuǎn)換及傳輸。以電阻應(yīng)變片為例，對(duì)測(cè)試環(huán)境受溫度影響下的應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償和零部件所受拉壓彎扭情況下測(cè)試應(yīng)力應(yīng)變的電橋電路的布片與接橋。學(xué)生重點(diǎn)掌握電橋工作原理并能在汽車測(cè)試中正確運(yùn)用。

表1 教學(xué)目標(biāo)

二、學(xué)情分析

本課程是車輛工程（新能源汽車）專業(yè)學(xué)生的學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)必修課，實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)，開在第7 學(xué)期。此階段學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)已經(jīng)具備，有利于本課程的學(xué)習(xí)，對(duì)應(yīng)用和實(shí)用性的知識(shí)有較大興趣，理論如何聯(lián)系實(shí)際工作是他們比較關(guān)注的。學(xué)生思維較活躍，課堂氣氛較好，具有一定的自行思考的方法與能力。大多數(shù)學(xué)生在教師引導(dǎo)下能夠積極參與課堂討論和學(xué)習(xí)，團(tuán)隊(duì)合作與交流的能力比較強(qiáng)。將所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際測(cè)試工作中缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，需要在本課時(shí)的學(xué)習(xí)中予以細(xì)化。針對(duì)學(xué)情，教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是：如何對(duì)先導(dǎo)課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行溫故知新，與本課程的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，積極投入學(xué)習(xí)。如何做好教、學(xué)、做結(jié)合，讓學(xué)生掌握技能，養(yǎng)成職業(yè)習(xí)慣。

三、教學(xué)方法

（一）教學(xué)方法和手段

采用“引導(dǎo)—探究”式的教學(xué)模式，利用多媒體課件和傳統(tǒng)板書講課結(jié)合，將問題的導(dǎo)出、零部件各種力的加載過程、電阻應(yīng)變片受力產(chǎn)生電阻變化狀態(tài)等用多媒體圖片或動(dòng)圖表示出來，創(chuàng)設(shè)形象生動(dòng)的教學(xué)氛圍，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中得以充分發(fā)揮主動(dòng)性。強(qiáng)調(diào)并注重教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)，組織學(xué)生小組共同討論，教師適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生積極發(fā)表看法，激發(fā)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)知識(shí)、體會(huì)知識(shí)的興趣。培養(yǎng)學(xué)生思考問題和語(yǔ)言表達(dá)的能力。把學(xué)習(xí)知識(shí)的過程和探究知識(shí)的過程有機(jī)結(jié)合起來[4]。

課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見表2。

表2 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)表

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

第一環(huán)節(jié)：課程回顧，溫故引新（傳統(tǒng)講課加應(yīng)用PPT，3 分鐘）

大家推薦主人王羲之為之作序，孫綽作后序。王羲之感慨萬端，趁著酒興，欣然命筆，用鼠須筆在蠶繭紙上信手揮灑，一氣呵成《蘭亭集序》。

（1）展示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)水溫測(cè)試過程的視頻，學(xué)生在視頻中可以看到應(yīng)用的熱敏電阻傳感器、單臂電橋電路，輸出接電壓表的數(shù)據(jù)變化過程。使學(xué)生直觀地對(duì)電橋的電路結(jié)構(gòu)形成感性認(rèn)識(shí)。

（2）引領(lǐng)學(xué)生與先導(dǎo)課程“電工技術(shù)”中的電橋電路進(jìn)行比較。以提問方式引出新問題，視頻中傳感器后續(xù)何種電路？啟發(fā)學(xué)生，回答問題。

（3）回顧第4 章所學(xué)常用傳感器，還有什么傳感器后續(xù)用電橋電路，播放PPT 圖片，引出電容傳感器、電感傳感器后續(xù)的電橋電路。既回顧了以前的先導(dǎo)課程內(nèi)容，也復(fù)習(xí)了本門課程學(xué)過的內(nèi)容，且導(dǎo)入了本課時(shí)要學(xué)習(xí)的新的知識(shí)點(diǎn)。

第二個(gè)環(huán)節(jié)：明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢（傳統(tǒng)講課加應(yīng)用PPT，板書，20 分鐘）

（1）電橋平衡條件，使學(xué)生明確測(cè)試之前，裝置調(diào)零點(diǎn)的概念，且學(xué)會(huì)按平衡條件設(shè)計(jì)電橋初始電阻值、容抗值、感抗值的匹配。

（2）電橋的加減特性推導(dǎo)。按電橋的輸出，推導(dǎo)出電阻應(yīng)變片組成的電橋輸出的特性。

（3）播放PPT 圖片，引出半橋單臂、半橋雙臂、全橋接法，推導(dǎo)輸出電壓計(jì)算公式、靈敏度計(jì)算公式。

（4）以電容傳感器、電感傳感器為例設(shè)計(jì)交流電橋并求其平衡條件。教師啟發(fā)式教學(xué)，教師邊講課，學(xué)生邊練習(xí)設(shè)計(jì)、連接交流電橋電路，鼓勵(lì)學(xué)生舉手回答設(shè)計(jì)的電橋電路，按設(shè)計(jì)電路求出的感抗值及計(jì)算出的平衡條件等問題。

傳統(tǒng)講課加應(yīng)用PPT，板書配合強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)，板書寫出推導(dǎo)結(jié)果公式。

第三個(gè)環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，探索新知（傳統(tǒng)講課加應(yīng)用PPT，板書）

（1）溫度補(bǔ)償（5 分鐘）

圖1 工件受力及應(yīng)變片布置

創(chuàng)設(shè)情境，啟發(fā)式講解2 種溫度補(bǔ)償方法，見圖1，要求學(xué)生在筆記本上寫出懸臂梁圖中受力后，電阻應(yīng)變片R1、R2的電阻變化值，且為去除環(huán)境溫度影響，所連接電橋，并計(jì)算電橋輸出結(jié)果。教師巡視、檢查學(xué)生的完成情況，并回答學(xué)生提出的各種問題。

（2）工件受拉（壓）彎作用，分別測(cè)出拉（壓）力和彎矩值（17 分鐘）

圖2 工件承受拉壓彎及應(yīng)變片布置

創(chuàng)設(shè)情境，題目留出后，組織學(xué)生分為4 組討論。要求寫出工件圖2 中受拉力和彎矩作用后，電阻應(yīng)變片R1、R2的電阻變化值，按測(cè)試目的要求正確地連接電橋電路。將電路圖、運(yùn)算過程和答案清晰寫在課堂筆記本上。各組派代表同學(xué)在黑板上展示并講解設(shè)計(jì)理念和結(jié)果。

在本環(huán)節(jié)教師課堂教學(xué)中，教師對(duì)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行先評(píng)價(jià)，對(duì)完成較好的同學(xué)給予適當(dāng)鼓勵(lì)，并督導(dǎo)一些接受和學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，保證每個(gè)學(xué)生都會(huì)積極投入在小組學(xué)習(xí)任務(wù)中。教師也可以通過設(shè)定一些競(jìng)爭(zhēng)方式，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考問題。同時(shí)教師要有認(rèn)真教學(xué)的態(tài)度，關(guān)注每個(gè)小組任務(wù)完成過程中的動(dòng)態(tài)，及時(shí)了解和解答學(xué)生提出的問題，若發(fā)現(xiàn)哪個(gè)小組解題有錯(cuò)誤的地方，協(xié)助小組同學(xué)正確合理分析和解題。要求同學(xué)們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)并繪制電路圖，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，教師提出問題，學(xué)生主動(dòng)思考并完成任務(wù)，在動(dòng)手繪制電路圖的過程中，有助于使學(xué)生將注意力集中到課堂。通過討論，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成科學(xué)的思維方法。

第四個(gè)環(huán)節(jié)：總結(jié)梳理新知，評(píng)級(jí)，布置作業(yè)

（5 分鐘）

1.總結(jié)本課時(shí)的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)。講評(píng)學(xué)生對(duì)兩種測(cè)試?yán)拥牟计?、接橋、?jì)算結(jié)果的討論過程。

2.對(duì)本課課堂表現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué)進(jìn)行口頭表?yè)P(yáng)和五星評(píng)級(jí)。

3.思考題與作業(yè)

（1）電橋的分類方法（按橋臂阻抗類型、激勵(lì)電源類型、橋臂阻值、工作方式）。

（2）直流電橋、交流電橋的平衡條件及其計(jì)算。

（3）直流電橋的輸出電壓公式。

（4）敘述電橋的加減特性。

（5）設(shè)計(jì)單臂、雙臂經(jīng)及全橋工作電橋的溫度補(bǔ)償。

（6）以諧波為載波時(shí)的交流單臂電橋，求電橋的輸出電壓（該題為下節(jié)課信號(hào)調(diào)制的學(xué)習(xí)，做先導(dǎo)）。教學(xué)流程圖見圖3。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)說明

設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行了學(xué)情分析，完成了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)流程設(shè)計(jì)，從課堂的教學(xué)實(shí)踐和探索分析中，和學(xué)生對(duì)教與學(xué)評(píng)價(jià)的反饋信息看，一堂課程的內(nèi)容緊湊，體現(xiàn)出教學(xué)設(shè)計(jì)的思想，知識(shí)點(diǎn)分析、推理層層遞進(jìn)，師生關(guān)系和諧融洽。

1.本堂課的內(nèi)容，以成果導(dǎo)向的教學(xué)模式，在學(xué)生先導(dǎo)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)汽車實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試應(yīng)用的工程問題，舉出汽車測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)例，引出本課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。

引導(dǎo)學(xué)生觀察和發(fā)現(xiàn)問題，教師對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)方法改革，用探究的學(xué)習(xí)方法激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的興趣。通過設(shè)置具體的復(fù)雜的工程中的測(cè)試問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生拓展思維，主動(dòng)參與教學(xué)過程的積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生具體問題具體分析的能力。

把知識(shí)點(diǎn)化分為一個(gè)個(gè)小問題，由易到難，深入淺出，使學(xué)生收獲知識(shí)的同時(shí)，精神上獲得快樂和滿足，促使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)、探究的欲望。教與學(xué)的過程中，強(qiáng)調(diào)教師的知識(shí)面要更廣，對(duì)學(xué)生提出的問題和新想法，思維敏捷正確回答。不但要有預(yù)見問題和處理問題的能力，更要處理好教學(xué)過程中出現(xiàn)的“生成性”問題的應(yīng)變能力。

圖3 教學(xué)流程

2.教學(xué)過程中教師教授知識(shí)點(diǎn)，為了學(xué)生深入理解，提出問題由學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組按任務(wù)進(jìn)行討論和思考。教師積極引導(dǎo)學(xué)生思考且參與學(xué)生的討論，縮短師生間的距離，有秩序組織討論過程中，不追求課堂的熱鬧。只有在師生關(guān)系友好互動(dòng)積極的基礎(chǔ)上，一個(gè)學(xué)習(xí)興趣濃厚，交流討論熱烈，鉆研投入、不斷精益求精的課堂才有可能實(shí)現(xiàn)。分小組學(xué)習(xí)的形式盡管并不創(chuàng)新，但要取得良好的效果卻并不容易。需要教師高度關(guān)注每個(gè)小組的學(xué)習(xí)討論情況，與每個(gè)小組深入交流，及時(shí)糾正解題失誤，確保每個(gè)小組最終拿出來的結(jié)果是正確的。

3.利用PPT 加傳統(tǒng)的板書教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，增強(qiáng)了課堂教學(xué)的形象性、直觀性、趣味性。也可使得學(xué)生在課后結(jié)合教材與PPT 課件，復(fù)習(xí)課堂所學(xué)內(nèi)容。

4.教師應(yīng)充分重視過程性評(píng)價(jià)，以小組榮譽(yù)感激勵(lì)小組成員，激發(fā)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新想法、簡(jiǎn)潔有效的解題方法及時(shí)給予鼓勵(lì)和評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生間的交流表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。成果導(dǎo)向是一種有效的教學(xué)模式。