4.1 示波器测量信号波形（教案）-《电气测量技术》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电气测量技术》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务4.1 示波器测量信号波形 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 进行示波器测量信号波形的课程教学中，发现学生在理解示波器的基本原理和操作方面存在差异。大部分学生能够掌握示波器的基本功能，如调整扫描时间因数和垂直偏转因数，以及如何使用触发功能来稳定波形。然而，对于示波器的高级应用，例如如何准确设置触发电平和使用不同的耦合方式（AC/DC），学生们的理解不够深入。 背景分析 电气测量技术课程是电气工程及其自动化专业的核心课程之一，对于学生理解电气系统的运行和维护至关重要。随着工业自动化和智能制造的发展，对电气测量技术的要求越来越高，这要求学生不仅要掌握传统的测量技术，还要了解现代测量技术如智能传感器和数据采集系统。学生通常对电气测量的基本概念有所了解，但缺乏实际操作经验和对高精度测量设备的认识。此外，学生可能对电气测量在现代工业中的应用场景理解不足，包括其在能源管理、系统监控和故障诊断中的作用。课程设计需要结合理论教学和实验室实践，使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决，并增强其对新技术的适应能力。教师应注重培养学生的工程实践能力和创新思维，以适应未来电气工程领域的挑战。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 认识示波器 探究示波器测量信号波形参数的方法 使用示波器测量信号波形 学习任务 描述 认识示波器 探究示波器测量信号波形参数的方法 使用示波器测量信号波形 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 认识示波器 探究示波器测量信号波形参数的方法 教学难点 使用示波器测量信号波形 教学难点突破方法 重新强化对知识难点的深度把握，调整本节课的相关内容，利用简明易懂的语言，深入浅出的方式，阐述基础理论知识，做到粗细结合、详略得当， 有助于学生的学习和理解。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电气测量技术》，主编：杜德昌，2021年3月第2版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 预习示波器的工作原理 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知] （2分钟） 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。示波器的主要功能是：精确地 展现时间和电压幅度的函数波形。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变 化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的参数，如电压、电流、频率、相位差、调 幅度等。通过本任务，认识常见的示波器，掌握利用示波器测量信号波形的步骤和 方法。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） [学习新知] （14分钟） 一 、识 — — 认识示波器 要求 常见示波器如图4-1-1所示，以小组为单位，仔细观察示波器外形，认识示波器 的结构，掌握各功能键的作用和用法。 1.示波器的分类 示波器可以分为模拟示波器和数字示波器，如图4-1-1所示，对于大多数的电 子应用，模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的，由于模拟示波器和数字示波器 对于一些特定的应用环境具备一些不同特性，因此它们有一些各自非常适合的特殊 场合。 (1)模拟示波器 模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏 幕的电子束在垂直方向上描绘电压波形。 (2)数字示波器 数字示波器的工作方式是通过模拟转换器把被测电压转换为数字信 息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限 度是判断累计的样值是否能描绘出波形。数字示波器会根据存储的样值 重构波形。 2 .模拟示波器的结构 模拟示波器主要由示波管、Y 轴偏转系统、X 轴偏转系统、扫描及整步系统、 电源等组成。模拟示波器的结构框图如图4- 1-3所示，模拟示波器的组成及各部分 的作用见表4- 1- 1。 3.模拟示波器的工作原理 各种模拟示波器的结构大同小异，下面以 GOS-620 型双踪示波器为例介绍，如 图4- 1-4所示。模拟示波器的工作原理如图4- 1-5所示。 主要讲解认识示波器。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 二 、探 — — 探究示波器测量信号波形参数的方法 要求 以小组为单位，根据示波器波形，分析用示波器测量信号波形参数的方法。 1.交流电压的测量 将输入耦合开关置于“AC”位置，显示出输入波形的交流成分。如果交流信号 的频率很低，应将输入耦合开关置于“DC”位置。 2.直流电压的测量 将输入耦合开关置于“GND”位置，触发模式开关置于“自动”位置，使屏幕显 示一条水平扫描线，此扫描线便为零电平线。 3.时间和周期的测量 (1)时间的测量 将示波器的扫描时间可变控制旋钮转到“校准”位置，显示的波形在水平方向占据 格数所代表的时间按扫描时间选择旋钮的挡位值才能直接计算，从而准确地求出被测信 号的时间参数。 教师根据探究示波器测量信号波形参数的方法讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 三 、做——使用示波器测量信号波形 要求 以小组为单位，参照表4-1-2,使用模拟示波器测量信号波形，并计算其参数， 最后交流评价。 使用示波器的注意事项 ① 为了保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能太强，而且也不 能让光点长时间停在荧光屏的一个位置上。 ② 通电后先预热15 min 后再调整各旋钮。必须注意亮度不可开得过大，且 亮点不可长期停留在一个位置上，以免缩短示波器的使用寿命。 ③示波器上所有开关与旋钮都有一定强度与调节角度，使用时应轻缓旋 转，不能用力过猛或随意乱转旋钮。 ④示波器使用过程中，如果短时间不用时，可将亮度调到最小，不要经常通 断示波器的电源，以免缩短示波管的使用寿命。 教师讲解使用示波器测量信号波形，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结示波器的工作原理。 2）、每组派出代表回答老师提问。 4）、学生分组相互评价。 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：认认真真、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 本学期的示波器测量信号波形课程中，学生们通过理论与实践相结合的方式，对示波器的基本操作有了初步的掌握。课程开始时，学生们学习了示波器的工作原理，包括波形显示、时间基准和垂直放大等概念。随后，通过实验室的操作练习，学生们学会了如何调整扫描速度、设置触发水平以及使用探头测量不同类型的信号。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1、简述时间和周期的测量。 2、简述使用示波器测量信号波形。 3、简述使用示波器的注意事项。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 尽管学生们在操作上取得了进步，但在理解示波器的高级功能，如带宽限制和采样率对测量准确性的影响方面，仍需加强。此外，对于信号的复杂分析，例如傅里叶变换和信号的频谱分析，学生们表现出了较高的兴趣，但需要更多的实践来加深理解。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$