OBE 理念下汽车试验学课程教学设计

石 晶，段 敏

(辽宁工业大学 汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001)

一、教学目标

根据对教材的分析、学生所学的先修课程，比如电工技术、电子技术、汽车发动机构造与原理、汽车底盘构造，以及所用教材中信号及信号处理、测试系统基本特性、常用传感器的内容，复习以前学过的电桥的基础知识，汽车常用传感器后续电路中的电桥电路的运用，讲述直流、交流电桥电路、电桥平衡条件、电桥加减特性，传感器后续电桥电路的测试信号的物理量与电量的转换及传输。以电阻应变片为例，对测试环境受温度影响下的应变片的温度补偿和零部件所受拉压弯扭情况下测试应力应变的电桥电路的布片与接桥。学生重点掌握电桥工作原理并能在汽车测试中正确运用。

表1 教学目标

二、学情分析

本课程是车辆工程（新能源汽车）专业学生的学科专业基础必修课，实践性和应用性较强，开在第7 学期。此阶段学生基础理论知识已经具备，有利于本课程的学习，对应用和实用性的知识有较大兴趣，理论如何联系实际工作是他们比较关注的。学生思维较活跃，课堂气氛较好，具有一定的自行思考的方法与能力。大多数学生在教师引导下能够积极参与课堂讨论和学习，团队合作与交流的能力比较强。将所学的基础理论和专业知识应用到实际测试工作中缺乏系统性的认识，需要在本课时的学习中予以细化。针对学情，教学设计的关键问题是：如何对先导课程的知识点进行温故知新，与本课程的知识点结合。如何激发学生的学习兴趣，积极投入学习。如何做好教、学、做结合，让学生掌握技能，养成职业习惯。

三、教学方法

（一）教学方法和手段

采用“引导—探究”式的教学模式，利用多媒体课件和传统板书讲课结合，将问题的导出、零部件各种力的加载过程、电阻应变片受力产生电阻变化状态等用多媒体图片或动图表示出来，创设形象生动的教学氛围，学生学习过程中得以充分发挥主动性。强调并注重教师和学生之间的互动，以及学生与学生之间的互动，组织学生小组共同讨论，教师适时地引导学生，使学生积极发表看法，激发学生自己去发现知识、体会知识的兴趣。培养学生思考问题和语言表达的能力。把学习知识的过程和探究知识的过程有机结合起来[4]。

课堂教学结构设计见表2。

表2 课堂教学设计表

（二）教学环节设计

第一环节：课程回顾，温故引新（传统讲课加应用PPT，3 分钟）

大家推荐主人王羲之为之作序，孙绰作后序。王羲之感慨万端，趁着酒兴，欣然命笔，用鼠须笔在蚕茧纸上信手挥洒，一气呵成《兰亭集序》。

（1）展示发动机冷却系统水温测试过程的视频，学生在视频中可以看到应用的热敏电阻传感器、单臂电桥电路，输出接电压表的数据变化过程。使学生直观地对电桥的电路结构形成感性认识。

（2）引领学生与先导课程“电工技术”中的电桥电路进行比较。以提问方式引出新问题，视频中传感器后续何种电路？启发学生，回答问题。

（3）回顾第4 章所学常用传感器，还有什么传感器后续用电桥电路，播放PPT 图片，引出电容传感器、电感传感器后续的电桥电路。既回顾了以前的先导课程内容，也复习了本门课程学过的内容，且导入了本课时要学习的新的知识点。

第二个环节：明确学习目标，做到有的放矢（传统讲课加应用PPT，板书，20 分钟）

（1）电桥平衡条件，使学生明确测试之前，装置调零点的概念，且学会按平衡条件设计电桥初始电阻值、容抗值、感抗值的匹配。

（2）电桥的加减特性推导。按电桥的输出，推导出电阻应变片组成的电桥输出的特性。

（3）播放PPT 图片，引出半桥单臂、半桥双臂、全桥接法，推导输出电压计算公式、灵敏度计算公式。

（4）以电容传感器、电感传感器为例设计交流电桥并求其平衡条件。教师启发式教学，教师边讲课，学生边练习设计、连接交流电桥电路，鼓励学生举手回答设计的电桥电路，按设计电路求出的感抗值及计算出的平衡条件等问题。

传统讲课加应用PPT，板书配合强调知识点的重点，板书写出推导结果公式。

第三个环节：创设情境，探索新知（传统讲课加应用PPT，板书）

（1）温度补偿（5 分钟）

图1 工件受力及应变片布置

创设情境，启发式讲解2 种温度补偿方法，见图1，要求学生在笔记本上写出悬臂梁图中受力后，电阻应变片R1、R2的电阻变化值，且为去除环境温度影响，所连接电桥，并计算电桥输出结果。教师巡视、检查学生的完成情况，并回答学生提出的各种问题。

（2）工件受拉（压）弯作用，分别测出拉（压）力和弯矩值（17 分钟）

图2 工件承受拉压弯及应变片布置

创设情境，题目留出后，组织学生分为4 组讨论。要求写出工件图2 中受拉力和弯矩作用后，电阻应变片R1、R2的电阻变化值，按测试目的要求正确地连接电桥电路。将电路图、运算过程和答案清晰写在课堂笔记本上。各组派代表同学在黑板上展示并讲解设计理念和结果。

在本环节教师课堂教学中，教师对所有学生的学习进行先评价，对完成较好的同学给予适当鼓励，并督导一些接受和学习有困难的学生，保证每个学生都会积极投入在小组学习任务中。教师也可以通过设定一些竞争方式，激励学生主动思考问题。同时教师要有认真教学的态度，关注每个小组任务完成过程中的动态，及时了解和解答学生提出的问题，若发现哪个小组解题有错误的地方，协助小组同学正确合理分析和解题。要求同学们自己动手设计并绘制电路图，促使学生实现从理论学习到实际应用。同时，教师提出问题，学生主动思考并完成任务，在动手绘制电路图的过程中，有助于使学生将注意力集中到课堂。通过讨论，能提高学生的学习兴趣，养成科学的思维方法。

第四个环节：总结梳理新知，评级，布置作业

（5 分钟）

1.总结本课时的知识点、重点、难点。讲评学生对两种测试例子的布片、接桥、计算结果的讨论过程。

2.对本课课堂表现优秀的同学进行口头表扬和五星评级。

3.思考题与作业

（1）电桥的分类方法（按桥臂阻抗类型、激励电源类型、桥臂阻值、工作方式）。

（2）直流电桥、交流电桥的平衡条件及其计算。

（3）直流电桥的输出电压公式。

（4）叙述电桥的加减特性。

（5）设计单臂、双臂经及全桥工作电桥的温度补偿。

（6）以谐波为载波时的交流单臂电桥，求电桥的输出电压（该题为下节课信号调制的学习，做先导）。教学流程图见图3。

四、教学设计说明

设定教学目标，进行了学情分析，完成了课堂教学结构、教学环节及教学流程设计，从课堂的教学实践和探索分析中，和学生对教与学评价的反馈信息看，一堂课程的内容紧凑，体现出教学设计的思想，知识点分析、推理层层递进，师生关系和谐融洽。

1.本堂课的内容，以成果导向的教学模式，在学生先导课程学习的基础上，根据汽车实际试验测试应用的工程问题，举出汽车测试系统的实例，引出本课时的教学内容。

引导学生观察和发现问题，教师对课堂内容进行教学方法改革，用探究的学习方法激发学生主动学习和思考的兴趣。通过设置具体的复杂的工程中的测试问题，调动学生拓展思维，主动参与教学过程的积极性，有利于培养学生具体问题具体分析的能力。

把知识点化分为一个个小问题，由易到难，深入浅出，使学生收获知识的同时，精神上获得快乐和满足，促使学生产生进一步学习、探究的欲望。教与学的过程中，强调教师的知识面要更广，对学生提出的问题和新想法，思维敏捷正确回答。不但要有预见问题和处理问题的能力，更要处理好教学过程中出现的“生成性”问题的应变能力。

图3 教学流程

2.教学过程中教师教授知识点，为了学生深入理解，提出问题由学生组成学习小组按任务进行讨论和思考。教师积极引导学生思考且参与学生的讨论，缩短师生间的距离，有秩序组织讨论过程中，不追求课堂的热闹。只有在师生关系友好互动积极的基础上，一个学习兴趣浓厚，交流讨论热烈，钻研投入、不断精益求精的课堂才有可能实现。分小组学习的形式尽管并不创新，但要取得良好的效果却并不容易。需要教师高度关注每个小组的学习讨论情况，与每个小组深入交流，及时纠正解题失误，确保每个小组最终拿出来的结果是正确的。

3.利用PPT 加传统的板书教学，可以实现测试过程的静态到动态，增强了课堂教学的形象性、直观性、趣味性。也可使得学生在课后结合教材与PPT 课件，复习课堂所学内容。

4.教师应充分重视过程性评价，以小组荣誉感激励小组成员，激发调动学生积极主动学习。对学生的创新想法、简洁有效的解题方法及时给予鼓励和评价，培养学生间的交流表达能力和团队协作精神。成果导向是一种有效的教学模式。