“超聲波傳感器的應(yīng)用”的信息化教學(xué)設(shè)計

朱慧勇

摘要：在互聯(lián)網(wǎng)+的時代背景下，信息技術(shù)正在潛移默化地影響到社會中的各個領(lǐng)域。文章以“超聲波傳感器的應(yīng)用”為研究對象，從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)設(shè)計內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)策略、教學(xué)反思5方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，具體展示了其信息化教學(xué)設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：超聲波傳感器；信息化教學(xué)設(shè)計；信息技術(shù)

教學(xué)設(shè)計可針對一個教學(xué)任務(wù)、一個教學(xué)單元或一個任務(wù)模塊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計并在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用實(shí)施。隨著高職院校信息化水平的提升，信息化教學(xué)應(yīng)用于更多課程中，對整合教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與效果，起到較好的作用，促進(jìn)了高職教學(xué)水平的提升。

“檢測與傳感技術(shù)”課程是鐵道機(jī)車車輛專業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域的一門主干課程，是鐵道機(jī)車車輛專業(yè)必修課。該課程理論與實(shí)際聯(lián)系緊密，學(xué)生不僅要掌握一定的理論知識，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐操作與應(yīng)用能力。而傳統(tǒng)檢測與傳感技術(shù)課堂更多實(shí)行滿堂灌的填鴨式教學(xué)，極難調(diào)動學(xué)生的課堂參與性與主動學(xué)習(xí)思考，課程重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容難以把握，容易造成課堂沉悶乏味。因而急需進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進(jìn)。實(shí)施信息化教學(xué)對提升教學(xué)效果是一種有效的教學(xué)改革。以本院“檢測與傳感技術(shù)”課程中“超聲波傳感器的應(yīng)用”為例，進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計，提升教學(xué)效果，為高職鐵道機(jī)車類專業(yè)其他相關(guān)課程的信息化教學(xué)開展提供示范。

1 教學(xué)環(huán)境

1.1 學(xué)生情況

教學(xué)對象是能夠熟練使用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等信息化技術(shù)的“95后”，是信息化時代的原住民。

1.2 教材

教材選用的是高職高專機(jī)電一體化專業(yè)規(guī)劃的教材，由于多年使用該教材，我們對教材的內(nèi)容非常熟悉，并且對每一章做了幻燈片（ Powerpoint，PPT），這些PPT可以幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。

1.3 教學(xué)設(shè)備

學(xué)院為每個班級都配備了多媒體教室。為充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的作用，針對所帶班級建立一個QQ群，讓學(xué)生下載安裝優(yōu)慕課APP，學(xué)生可以利用平臺課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，課后進(jìn)行復(fù)習(xí)。

2 教學(xué)設(shè)計內(nèi)容

2.1 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)鐵道機(jī)車專業(yè)人才培養(yǎng)方案和“檢測與傳感”課程的標(biāo)準(zhǔn)要求，確定本部分教學(xué)內(nèi)容。本節(jié)課以使學(xué)生掌握超聲波的概念、特性與傳播為基礎(chǔ)，結(jié)合壓電效應(yīng)，讓學(xué)生掌握超聲波傳感器的工作原理，并且了解超聲波傳感器的應(yīng)用。本課程內(nèi)容涉及超聲波探傷，結(jié)合在西安機(jī)車檢修段實(shí)踐的經(jīng)歷，讓學(xué)生了解超聲波探傷在企業(yè)中應(yīng)用。為此，需要給學(xué)生提供大量的應(yīng)用實(shí)例以便建構(gòu)其知識體系。這在傳統(tǒng)教學(xué)中是無法想象的。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過程

學(xué)生利用優(yōu)慕課教學(xué)平臺，課前先預(yù)習(xí)超聲波的概念、特性與傳播。結(jié)合上節(jié)課所學(xué)壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)，學(xué)生能夠掌握超聲波傳感器的工作原理。超聲波垂直入射到界面時的反射和透射，以及超聲波斜入射到界面時的反射和折射是超聲波檢測的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生對超聲波探傷的思考。

2.3 重難點(diǎn)

重點(diǎn)：超聲波探傷；難點(diǎn)：超聲波物位傳感器。

2.4 教學(xué)評價

教學(xué)拓展，主要是依靠網(wǎng)絡(luò)和視頻，讓學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)。

教學(xué)創(chuàng)新，結(jié)合西安機(jī)車檢修段超聲波探傷的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生開闊眼界，實(shí)現(xiàn)在教室就能體驗現(xiàn)場。超聲波探傷儀與探頭如圖l所示。

3 教學(xué)方法

借助信息化教學(xué)資源庫中大量的圖片、視頻等信息，采用任務(wù)驅(qū)動、自主探究等方法。

4 教學(xué)策略

4.1 課前準(zhǔn)備策略

（1）教師利用優(yōu)慕課教學(xué)平臺和QQ群發(fā)布課前任務(wù)，學(xué)生接受任務(wù)。

（2）學(xué)生可以通過手機(jī)、筆記本等上網(wǎng)搜集資料超聲波傳感器的視頻資料。

（3）教師利用優(yōu)慕課教學(xué)平臺在線測試，及時了解學(xué)生對超聲波基礎(chǔ)知識的掌握情況，并針對班級做出相應(yīng)的因材施教。優(yōu)慕課APP界面截圖如圖2所示。

4.2 重點(diǎn)突破教學(xué)策略

重點(diǎn)：超聲波探傷。

（1）夯實(shí)基礎(chǔ)，認(rèn)真學(xué)習(xí)超聲波垂直入射到界面時的反射和透射，以及超聲波斜入射到界面時的反射和折射。

（2）教師利用動畫演示講解超聲波在標(biāo)準(zhǔn)試塊中垂直入射與斜入射的知識，并且與對比試塊的情況進(jìn)行對比，從而引導(dǎo)學(xué)生理解超聲波探傷的原理。圖3是車輪與車軸做成的標(biāo)準(zhǔn)試塊。

（3）大量舉例，讓學(xué)生了解超聲波探傷的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生完成知識遷移。

（4）結(jié)合在檢修段現(xiàn)場的視頻與照片，讓鐵路類的學(xué)生及早開闊眼界，實(shí)現(xiàn)教室現(xiàn)場的結(jié)合。

圖3標(biāo)準(zhǔn)試塊

以上策略的應(yīng)用，使學(xué)生掌握了超聲波探傷的原理，并且通過檢修段現(xiàn)場的視頻與照片，學(xué)生對實(shí)際應(yīng)用也有一定的了解。

4.3 難點(diǎn)突破教學(xué)策略

難點(diǎn)：超聲波物位傳感器。

（1）夯實(shí)基礎(chǔ)，復(fù)習(xí)所學(xué)的勾股定理與超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射，了解超聲波在各種液體中的傳播速度。

（2）教師利用動畫演示超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射的知識，從而引導(dǎo)學(xué)生理解超聲波物位傳感器的工作原理。

（3）通過4道典型的例題，學(xué)生計算各種液面的高度，從而掌握超聲波物位傳感器。

（4）動畫演示和計算液面高度讓難以理解的內(nèi)容變得有規(guī)律可循，形象直觀便于掌握，輕松化解教學(xué)難點(diǎn)。

4.4 教學(xué)拓展教學(xué)策略

（1）課前學(xué)生可以通過手機(jī)、筆記本等上網(wǎng)搜集資料超聲波傳感器的視頻資料。

（2）課上利用多媒體教室，播放在西安檢修段超聲波探傷的照片與視頻，實(shí)現(xiàn)坐在教室就能體驗現(xiàn)場。

（3）課后利用優(yōu)慕課教學(xué)平臺，學(xué)生可以在答疑討論區(qū)進(jìn)行提問，教師進(jìn)行解答。

（4）課后利用中國知網(wǎng)找一些超聲波探傷相關(guān)方面的文章，及時推送給學(xué)生，學(xué)生能夠深入學(xué)習(xí)。

4.5 教學(xué)評價教學(xué)策略

（1）因材施教，教師根據(jù)優(yōu)慕課教學(xué)平臺在線測試，及時了解學(xué)生對超聲波基礎(chǔ)知識的掌握情況，進(jìn)行診斷性評價；（2）在超聲波物位傳感器計算液面高度的時候，學(xué)生需要把計算的高度填寫到優(yōu)慕課教學(xué)平臺上，教師可以根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進(jìn)行講解；（3）課后在線測試提交成績，總結(jié)性評價。

5 教學(xué)反思

教學(xué)效果方面。運(yùn)用信息化教學(xué)后，學(xué)生樂在其中，并獲得較好的效果。

教學(xué)創(chuàng)新方面。創(chuàng)新點(diǎn)1：利用動畫演示超聲波傳播的相關(guān)原理，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；創(chuàng)新點(diǎn)2：“坐在教室就能體驗現(xiàn)場”，進(jìn)一步加深了學(xué)生對超聲波探傷的認(rèn)識和理解。

6 結(jié)語

上好一門課程是每一個教師的天職，教學(xué)設(shè)計是教師上好一門課的基礎(chǔ)，隨著互聯(lián)網(wǎng)+時代的到來，采用先進(jìn)的理念引領(lǐng)課程設(shè)計，利用先進(jìn)的現(xiàn)代化手段進(jìn)行教學(xué)實(shí)施，成為當(dāng)今高職教育的一大特點(diǎn)。在信息化教學(xué)設(shè)計中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象的特點(diǎn)，合理選用信息技術(shù)、數(shù)字資源和信息化教學(xué)設(shè)施，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的情境，并根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況及時調(diào)整、優(yōu)化教與學(xué)的過程。