基于開源硬件項目的電類實訓教學資源庫建設研究

摘要：教學資源庫建設是職業院校建設項目的主要內容，將開源項目引入電類實訓及教學，充分發揮開源項目的優勢，形成了對教學資源庫的有效補充，培養學生自學能力，提高了實訓教學效果。

關鍵詞：開源硬件項目教學資源庫

1.開源硬件簡介

當前，開源運動成為一個比較流行的趨勢，和開源硬件相比，另一個為人熟悉的概念是“開源軟件”。開源軟件的一般是公開了源代碼的計算機程序，其中影響力巨大的有PC操作系統LINUX、手機操作系統Android等許多軟件。開源軟件使開發者加速開發進程，節省成本。開源硬件指與自由及開放原始碼軟件相同方式設計的計算機和電子硬件。開源硬件是對軟件以外的領域開源，目的是開發者公開硬件的所有設計信息，如機械圖、電路原理圖、PCB圖、BOM清單、電路板布局數據以及與硬件相關的驅動軟件，使得使用者能夠學習和進一步開發和使用。目前開源項目有3D打印機等，目前三款比較流行的，也是比較具代表意義的開源硬件平臺Arduino Uno、BeagleBone和Raspberry Pi。以Arduino為代表的開源硬件已經被很多硬件開發企業所使用，在國內發展也較為迅速。Arduino可形象稱之為電子積木，它具有良好的擴展性，用戶利用該系統可像搭積木一樣，逐層擴展其功能，直到構建自己需要的工作系統[1]。Arduino的核心是基于AVR ATmega系列 8位單片機，近幾年又發布了USB、Ethernet和Bluetooth等多種接口的版本以及許多擴展功能板。Arduino的開放設計使眾多愛好者可以開發多種特色的兼容版本，給使用者提供極更大的選擇余地。

2.引入開源硬件項目的意義

（1）給學生提供實際有效的工程實例，開源硬件里的很多工程實例所包含的專業知識更接近社會需求，學生在制作過程中有機會與別人溝通合作，了解完整系統的工作方式。幫助學生更容易學習新知識。

（2）降低學習門檻，開源硬件Arduino將電子產品的打造過程變得非常容易，把學習編程和電子電路知識變得簡單。Arduino是完全開源的，在官方網站上還有許多論壇上都能找到豐富的源代碼，而其中很多項目的代碼和示例都是公開和共享的，只要找到相似項目，下載后根據實際需要進行修改調試，燒寫進自己的系統即可。利用Arduino完善的庫和從多的樣例，學生學習的深度和廣度必然增加。

（3）開源硬件可幫助各專業人士在并不需要理解硬件原理的情況下很快建立起所需要的模型，如幫助學生參加機器比賽。電類學生一般在一年級開設C語言課程，而Arduino的編程語言與C語言類似，在電類實訓教學中引入開源硬件項目后，學生可更全面發揮自己的創新思維，快速制作出產品原型。由于Arduino 支持眾多的傳感器，能感知環境的變化如亮度、溫度、濕度、壓力等，并能通過控制燈光、繼電器、電機和其他裝置來反饋和影響環境狀態。將Arudino 開源硬件項目引入到實訓教學資源庫當中，將極大提高學生的創新能力與創造能力，

3.教學資源庫建設

根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》，提出 “建立開放靈活的教育資源公共服務平臺，促進優質教育資源普及共享”，“加強網絡教學資源庫建設。引進國際優質數字化教學資源。開發網絡學習課程。” “職業教育要面向人人、面向社會，著力培養學生的職業道德、職業技能和就業創業能力”等重要舉措[2]。專業教學資源庫是示范性高等職業院校建設的主要內容之一，而其中實訓教學資源庫的建設對于電類專業學生具有重要意義。

3.1建設實訓教學資源庫的意義

（1）有助于提高學生的自主學習

電類專業課程的實踐性很強，學生需經過大量的實踐動手才能提高專業水平。建立實踐教學資源庫后，學生可自由利用網絡實訓庫完成對相關實驗的預習，提前了解相關設備的作用、使用方法等，提高真實實踐課的效率。

（2）有利于提高實踐教學的深度和廣度

實踐教學需和實際實際緊密聯系，但有些設備更新快，投資大。通過更新實訓教學資源庫相關內容，如將新設備的性能參數、功能特點等及時更新，使學生了解專業前沿的設備，便于就業。通過實踐教學資源庫，學生能了解到比實際實訓室更多的設備，學習的知識面得到拓展。

（3）有利于提高教師隊伍建設

通過構建電類實踐教學資源庫，可促使教師花費時間與精力制作實訓資源，通過網絡資源庫也可和相關技術人員進行交流，提高教師實踐水平。

3.2實訓教學資源庫建設思路

以課程資源建設為核心，建設教師授課、學生自學、師生交流的三位一體的網絡實訓教學資源庫 借鑒國際先進經驗，將國際流行的開源硬件項目引入到教學資源庫當中，建成開放式的數字化電類實訓教學資源庫。

3.3實訓教學資源庫建設措施

目前許多學校都已經構建了教學資源庫，采用開源軟件建設方案的方案也有很多[3]。我院在參考其他院校教學資源庫建設經驗后，采用開源項目方案，構建符合我院實際的電類實訓教學資源網站[4]。前臺采用網頁形式，后臺管理采用數據庫方式。根據實踐教學的特點，力求體現職業能力，實訓教學資源庫分以下幾個單元。

（1）教師教學管理單元 在該單元中，教師實現對實訓資源的管理，如對實訓資源的增加、修改，發布實驗指導書、編輯實驗內容等。

（2）學生學習單元 學生在該單元可對資源進行查看、檢索、下載等，可進行模擬實驗，進行課后測驗等。

（3）師生交流單元 該單元可實現師生互動，學生提問、教師答疑等功能。

（4）素材庫單元 實訓教學資源庫的主要內容之一就是素材庫，其中包括教學視頻庫、教學課件庫、試題庫、項目案例庫、虛擬實訓庫等。在素材庫中可為學生提供豐富的學習資源，教學視頻庫包括教學錄像、動畫演示等。教學課件庫包括各種形式的教學課件，如PowerPoint或Flash？的文件，方便學生靈活選擇。試題庫包括學生實踐項目的測試，可對學生進行成績評定。項目案例庫包括企業中典型項目的案例分析、實訓項目的全部資料、典型產品的開發過程與學生優秀作品的收錄等。虛擬實訓項目包括虛擬企業、虛擬場景、虛擬設備、企業生產工具、生產場景、基地管理制度、頂崗實習實施及管理制度等資源，促進電類專業實訓基地建設，既能滿足教學需求與學生技能培養需要，又能滿足企業用人需求。

4.教學資源庫效果

將開源硬件項目引入到電類實訓教學中，由于項目產品演示形象直觀，激發了學生的學習興趣，收到良好的效果。引入Arduino 開源硬件項目后，學生使用C語言開發相關項目，便于后續單片機課程的學習，結合傳感器等其他學科知識有利于學生的創新設計。把開源硬件項目加入到實訓教學資源庫中，作為教學資源庫的有效補充，便于借鑒國外開放制作經驗，能為學生提供豐富的自學資源，學生自主選擇范圍增大，促進了學生職業能力培養和專業技能的提高。開源硬件實訓資源庫的建設促進了專業教學改革，帶動了專業師資隊伍建設，提升了教師教學能力。教師和學生近年在參加國家級和省級的各類技能比賽中屢獲佳績。對實訓教學資源庫的進一步開發和補充完善，形成立體化的教學資源，將有助于提高電類專業人才培養質量，促進學生全面發展。

參考文獻：

[1]凱姆·卡爾文、泰勒·卡爾文，Arduino與電子制作[J].電子制作，2012.8.

[2]國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL]. http：//www.china.com.cn/policy/txt/2010-03/01/content_19492625_3.htm.

[3]宋光慧，基于開源項目構建高校網絡教學資源平臺[J].中國教育信息化，2013（17）.

[4]周建，高校教學資源庫建設研究[J]. 教育與職業，2013（6）.