4.3 函数信号发生器输出波形（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4.3 函数信号发生器输出波形 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 函数信号发生器是电子工程和教育中常用的教学工具，它能够生成多种基本波形，如正弦波、方波、三角波和锯齿波。在学术环境中，学生通过这些波形来学习和分析信号的特性，包括频率、幅度、相位和波形的生成原理。学生需要理解不同波形的数学表示和物理意义，例如正弦波的连续波动特性，方波的数字逻辑特性，三角波的线性上升和下降特性，以及锯齿波的非对称上升和下降特性。 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。 认识函数信号发生器 探究函数信号发生器的工作原理 使用函数信号发生器输出不同波形 学习任务 描述 认识函数信号发生器 探究函数信号发生器的工作原理 使用函数信号发生器输出不同波形 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 认识函数信号发生器 教学难点 使用函数信号发生器输出不同波形 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） 预习函数信号发生器的工作原理 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） 函数信号发生器是一种信号发生装置，能产生某些特定的周期性时间函数波形 (正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号，频率范围为几微赫到几十兆赫。 除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，函数信号发生器还广泛用于其他非电测 量领域。通过本任务，熟悉函数信号发生器的面板及面板部件的功能，了解函数信 号发生器的工作原理，掌握利用函数信号发生器输出符合要求的波形的方法。 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——认识函数信号发生器 常见函数信号发生器如图4-3-1所示，以小组为单位，仔细观察函数信号发生 器，认识其外形与结构，熟悉函数信号发生器面板及面板部件的功能。 函数信号发生器是一种可以提供精密信号源的仪器，俗称波形发生器，最基本 的应用就是产生正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、三角波等具有一些特定周期(或者 频率)的时间函数波形，波形的频率范围跟它本身的性能有关，一般从几微赫到几 十兆赫。 函数信号发生器广泛适用于电力、通信、气象、铁路、油田、建筑、计量、科研教学 单位及工矿企业等领域，例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射 频波就是载波，其功能是将音频、视频信号或脉冲信号运载出去，要得到载波就需要 能够产生高频信号的振荡器。 主要讲解认识函数信号发生器。 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——探究函数信号发生器的工作原理 要求 以小组为单位，探讨正弦式、脉冲式等类型函数信号发生器的原理，互相交流。 函数信号发生器按传统工作频段分类，有超低频函数信号发生器、低频函数信 号发生器、高频函数信号发生器、微波函数信号发生器。 超低频函数信号发生器一般是指工作频率低于0.1 Hz 的函数信号发生器，具有 专业上的特殊用途。低频函数信号发生器一般是指工作频率在1 Hz~1 MHz的函 数信号发生器，多用于音频领域。高频函数信号发生器，也称射频函数信号发生器， 一般是指工作频率从100 kHz 到几百兆赫的函数信号发生器，多用于通信和测量 领域。 1.正弦式 正弦式函数信号发生器原理框图如图4-3-5所示，由正弦波发生器(文氏电桥 振荡器)产生一个正弦波信号，经微分电路以及方波形成电路(施密特触发电路)可 转换为方波，再经过缓冲放大器可以输出正弦波和方波。 2.脉冲式 脉冲式函数信号发生器原理框图如图4-3-6所示，由外触发或内触发脉冲触发 施密特触发器产生方波，输出信号的频率由触发脉冲决定，然后经积分器输出线性 变化的三角波或谐波，调节积分时间常数RC 值，可改变积分速度，即改变输出的三角波频率，从而调节三角波的幅度，最后由正弦波形成电路形成正弦波经缓冲放大 器 输 出 。 3.合成式 教师根据探究函数信号发生器的工作原理讲解。 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 — — 使用函数信号发生器输出不同波形 要求 以小组为单位，参照表4-3-2,根据函数信号发生器输出不同波形的方法和步 骤，进行小组实践，最后交流评价。 教师讲解使用函数信号发生器输出不同波形，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：总结函数信号发生器的工作原理。 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） 探讨了函数信号发生器的基本原理和操作。学生们学习了如何使用信号发生器来生成和调整正弦波、方波、三角波和锯齿波等常见波形。我们重点讲解了波形的频率、幅值和相位的概念，并通过实际操作演示了如何通过旋转旋钮或数字输入来精确设置这些参数。 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、简述使用函数信号发生器的注意事项。 2、简述使用函数信号发生器输出不同波形。 3、简述脉冲式函数信号发生器原理。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在本课程中，我们探讨了函数信号发生器的基本原理和操作，重点学习了如何输出不同类型的波形，包括正弦波、方波、三角波和锯齿波。学生们通过实践操作，掌握了设备的基本功能和波形选择技巧。然而，我意识到在讲解波形生成原理时，部分学生理解起来有些困难。未来，我计划增加更多图解和动画来帮助学生更直观地理解波形的生成过程。同时，我也会设计更多互动环节，鼓励学生提问和讨论，以提高他们的参与度和兴趣。此外，我注意到在实际操作中，学生们对波形参数调整的熟练度有待提高，因此，下次课程中我将安排更多时间进行实操练习，确保每位学生都能熟练掌握信号发生器的使用。 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 $$