“超聲波傳感器的應用”的信息化教學設計

朱慧勇

摘要：在互聯網+的時代背景下，信息技術正在潛移默化地影響到社會中的各個領域。文章以“超聲波傳感器的應用”為研究對象，從教學環境、教學設計內容、教學方法、教學策略、教學反思5方面進行教學設計，具體展示了其信息化教學設計過程。

關鍵詞：超聲波傳感器；信息化教學設計；信息技術

教學設計可針對一個教學任務、一個教學單元或一個任務模塊的教學內容進行設計并在實際教學中應用實施。隨著高職院校信息化水平的提升，信息化教學應用于更多課程中，對整合教學內容與教學手段，提高學生學習興趣與效果，起到較好的作用，促進了高職教學水平的提升。

“檢測與傳感技術”課程是鐵道機車車輛專業基礎領域的一門主干課程，是鐵道機車車輛專業必修課。該課程理論與實際聯系緊密，學生不僅要掌握一定的理論知識，更強調學生實踐操作與應用能力。而傳統檢測與傳感技術課堂更多實行滿堂灌的填鴨式教學，極難調動學生的課堂參與性與主動學習思考，課程重點難點內容難以把握，容易造成課堂沉悶乏味。因而急需進行教學方法和教學手段的改進。實施信息化教學對提升教學效果是一種有效的教學改革。以本院“檢測與傳感技術”課程中“超聲波傳感器的應用”為例，進行信息化教學設計，提升教學效果，為高職鐵道機車類專業其他相關課程的信息化教學開展提供示范。

1 教學環境

1.1 學生情況

教學對象是能夠熟練使用計算機、網絡、手機等信息化技術的“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電一體化專業規劃的教材，由于多年使用該教材，我們對教材的內容非常熟悉，并且對每一章做了幻燈片（ Powerpoint，PPT），這些PPT可以幫助學生更好地學習。

1.3 教學設備

學院為每個班級都配備了多媒體教室。為充分發揮網絡的作用，針對所帶班級建立一個QQ群，讓學生下載安裝優慕課APP，學生可以利用平臺課前進行預習，課后進行復習。

2 教學設計內容

2.1 教學目標

依據鐵道機車專業人才培養方案和“檢測與傳感”課程的標準要求，確定本部分教學內容。本節課以使學生掌握超聲波的概念、特性與傳播為基礎，結合壓電效應，讓學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用。本課程內容涉及超聲波探傷，結合在西安機車檢修段實踐的經歷，讓學生了解超聲波探傷在企業中應用。為此，需要給學生提供大量的應用實例以便建構其知識體系。這在傳統教學中是無法想象的。

2.2 教學內容與教學過程

學生利用優慕課教學平臺，課前先預習超聲波的概念、特性與傳播。結合上節課所學壓電效應與逆壓電效應，學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，引導學生對超聲波探傷的思考。

2.3 重難點

重點：超聲波探傷；難點：超聲波物位傳感器。

2.4 教學評價

教學拓展，主要是依靠網絡和視頻，讓學生進行自主探究學習。

教學創新，結合西安機車檢修段超聲波探傷的實際應用，讓學生開闊眼界，實現在教室就能體驗現場。超聲波探傷儀與探頭如圖l所示。

3 教學方法

借助信息化教學資源庫中大量的圖片、視頻等信息，采用任務驅動、自主探究等方法。

4 教學策略

4.1 課前準備策略

（1）教師利用優慕課教學平臺和QQ群發布課前任務，學生接受任務。

（2）學生可以通過手機、筆記本等上網搜集資料超聲波傳感器的視頻資料。

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

4.2 重點突破教學策略

重點：超聲波探傷。

（1）夯實基礎，認真學習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準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行對比，從而引導學生理解超聲波探傷的原理。圖3是車輪與車軸做成的標準試塊。

（3）大量舉例，讓學生了解超聲波探傷的應用，引導學生完成知識遷移。

（4）結合在檢修段現場的視頻與照片，讓鐵路類的學生及早開闊眼界，實現教室現場的結合。

圖3標準試塊

以上策略的應用，使學生掌握了超聲波探傷的原理，并且通過檢修段現場的視頻與照片，學生對實際應用也有一定的了解。

4.3 難點突破教學策略

難點：超聲波物位傳感器。

（1）夯實基礎，復習所學的勾股定理與超聲波在兩種介質的分界面上的反射，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的分界面上的反射的知識，從而引導學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容變得有規律可循，形象直觀便于掌握，輕松化解教學難點。

4.4 教學拓展教學策略

（1）課前學生可以通過手機、筆記本等上網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，實現坐在教室就能體驗現場。

（3）課后利用優慕課教學平臺，學生可以在答疑討論區進行提問，教師進行解答。

（4）課后利用中國知網找一些超聲波探傷相關方面的文章，及時推送給學生，學生能夠深入學習。

4.5 教學評價教學策略

（1）因材施教，教師根據優慕課教學平臺在線測試，及時了解學生對超聲波基礎知識的掌握情況，進行診斷性評價；（2）在超聲波物位傳感器計算液面高度的時候，學生需要把計算的高度填寫到優慕課教學平臺上，教師可以根據統計的數據進行講解；（3）課后在線測試提交成績，總結性評價。

5 教學反思

教學效果方面。運用信息化教學后，學生樂在其中，并獲得較好的效果。

教學創新方面。創新點1：利用動畫演示超聲波傳播的相關原理，大大激發了學生的學習興趣；創新點2：“坐在教室就能體驗現場”，進一步加深了學生對超聲波探傷的認識和理解。

6 結語

上好一門課程是每一個教師的天職，教學設計是教師上好一門課的基礎，隨著互聯網+時代的到來，采用先進的理念引領課程設計，利用先進的現代化手段進行教學實施，成為當今高職教育的一大特點。在信息化教學設計中，教師應根據教學內容和教學對象的特點，合理選用信息技術、數字資源和信息化教學設施，創設學習的情境，并根據實際教學情況及時調整、優化教與學的過程。