基于CDIO項目式教學(xué)法的信息化課堂教學(xué)設(shè)計思路探索

劉萬村

摘要：課堂是學(xué)生吸取理論知識和專業(yè)技能的主要場所，課堂教學(xué)方式選擇的合理與否直接影響了教學(xué)效果的好壞，因此探索合理的課堂教學(xué)方式，是高職院校教師長期以來一致研究的課題。本文以“尋跡小車的設(shè)計與制作”項目為例，設(shè)計了電氣類專業(yè)實踐類課程的教學(xué)方法，，該方法結(jié)合CDIO項目式教學(xué)法，在課堂教學(xué)中融入信息化教學(xué)手段，可有效提高的課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；項目式教學(xué)；信息化教學(xué)

一、引言

課堂是學(xué)生吸取理論知識和專業(yè)技能的主要場所，課堂教學(xué)方式選擇的合理與否直接影響了教學(xué)效果的好壞，因此探索合理的課堂教學(xué)方式，是高職院校教師長期以來一致研究的課題。本文以“尋跡小車的設(shè)計與制作”項目為例，設(shè)計了電氣類專業(yè)實踐類課程的教學(xué)方法，該方法結(jié)合CDIO項目式教學(xué)法，在課堂教學(xué)中融入信息化教學(xué)手段，可有效提高的課堂教學(xué)效果。下面將從教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)設(shè)計思路、教學(xué)過程設(shè)計三個方面給出本項目課堂教學(xué)設(shè)計的思路，為同類課程的教學(xué)實施提供參考。

二、教學(xué)內(nèi)容分析

“尋跡小車的設(shè)計與制作”項目包括以下四部分的內(nèi)容：（1）循跡原理；（2）顏色檢測機(jī)構(gòu)的元器件選擇；（3）檢測機(jī)構(gòu)硬件搭建與電路連接；（4）檢測機(jī)構(gòu)功能調(diào)試。項目主要是讓學(xué)生掌握循跡的原理和設(shè)計思路，為了不使問題復(fù)雜化，讓學(xué)生更易于理解，選用了較簡單的三個傳感器循跡的典型應(yīng)用實例。

教學(xué)的重點是讓學(xué)生掌握循跡功能檢測機(jī)構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)，但是由于相關(guān)知識學(xué)生在之前的課程中已經(jīng)掌握了一些，因此，本項目重點是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計方案的思路和綜合運用知識解決問題的能力，此外，在教學(xué)中注重學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

高職學(xué)生普遍具有如下的特點：專業(yè)基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)自覺性不高，邏輯思維較弱，但思想較活躍。針對學(xué)生特點因材施教，在教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)化基礎(chǔ)知識，課上多讓學(xué)生發(fā)言，引導(dǎo)其主動參與學(xué)習(xí)，提高自學(xué)能力。

三、教學(xué)設(shè)計思路

本項目是一體化操作的項目，為了使學(xué)生在這個過程中將理論與實踐更好地結(jié)合起來，達(dá)到主動學(xué)習(xí)的目的，并在工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面都有所提高，在項目中融入CDIO教育工程理念，將教學(xué)過程分成構(gòu)思（C）、設(shè)計（D）、實現(xiàn)（I）和運行（O）四個階段，設(shè)計如下：

構(gòu)思階段：項目以“自動搬運機(jī)器人”應(yīng)用的視頻引入，使學(xué)生直觀的了解循跡的特點，總結(jié)出循跡的原理，并以圖示的方式分解循跡過程，引導(dǎo)學(xué)生整理設(shè)計的思路。

設(shè)計階段：學(xué)生根據(jù)課前收集的資料，結(jié)合循跡原理，選擇檢測機(jī)構(gòu)的元器件種類和具體參數(shù)；并總結(jié)出檢測機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)的邏輯關(guān)系，畫出三個檢測模塊與驅(qū)動電機(jī)關(guān)系的流程圖；并畫出連接線。

實現(xiàn)階段：為保證學(xué)生設(shè)計無誤，降低實物損壞的可能性，首先采用虛擬軟件進(jìn)行硬件搭建、連線和仿真，虛擬仿真通過后，學(xué)生才可以利用實物進(jìn)行安裝和連線。

運行階段：硬件搭建完成后，線路檢查無誤后，下載例程，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。

四、教學(xué)過程設(shè)計

項目中需要用的教學(xué)資源包括虛擬軟件、視頻、FLASH動畫等多媒體資源和光電檢測器件、直流電機(jī)及驅(qū)動機(jī)構(gòu)、單片機(jī)主控板、單片機(jī)編程下載軟件、杜邦線若干、投影儀、電腦、多媒體課件、白底黑條測試場地等實物元件。

1.課前準(zhǔn)備

在課前準(zhǔn)備階段，教師主要做了如下的工作：

（1）教師根據(jù)教學(xué)大綱確定上課內(nèi)容，并通過查閱百度文庫、google學(xué)術(shù)

搜索、中國知網(wǎng)等學(xué)術(shù)資源網(wǎng)站，收集參考資料，補(bǔ)充教材中缺漏的知識點，同時收集大量的電子素材。

（2）教師制作多媒體課件，將圖片、視頻等更直觀的表現(xiàn)形式放入課件中，并制作FLASH動畫、虛擬仿真軟件，使學(xué)生更容易理解所講授的知識點。

（3）教師課前制定任務(wù)書，并通過互聯(lián)網(wǎng)下發(fā)到每個學(xué)習(xí)小組的郵箱中，為學(xué)生課前提供學(xué)習(xí)思路，并在QQ討論群中幫助學(xué)生解決課前的知識盲點，為授課過程的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

2. 項目構(gòu)思

在這一過程中，運用圖片、視頻等表現(xiàn)形式，將學(xué)生平時不常見的搬運機(jī)器人展示出來，讓學(xué)生對循跡有初步的認(rèn)知，再通過動畫演示，幫助學(xué)生分析循跡系統(tǒng)的組成，進(jìn)而了解循跡的原理。過程如下：

（1）由課件圖片引入搬運機(jī)器人，并讓學(xué)生例舉所見過的搬運機(jī)器人，從而了解搬運機(jī)器人的種類。

（2）播放2種“搬運機(jī)器人”循跡行走的視頻，讓學(xué)生仔細(xì)觀察車體循跡過程的特點和表現(xiàn)形式。并回答問題：循跡實現(xiàn)的功能是怎樣的？有哪些特點？

（3）采用虛擬軟件中的循跡機(jī)構(gòu)分解圖，讓學(xué)生回答問題：循跡機(jī)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)成？引導(dǎo)學(xué)生掌握循跡的原理。

（4）根據(jù)上述的分析，讓每組學(xué)生根據(jù)課前查閱的資料，討論問題：可用于顏色識別的傳感器有哪些？并給出自己組的方案。

3.項目設(shè)計

在這一過程，先通過學(xué)生方案的描述，選擇一種方案，并將選擇的傳感器模塊和電路圖用圖片表現(xiàn)出，讓學(xué)生明白檢測的原理；在通過動畫演示循跡過程中檢測機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的關(guān)系，讓學(xué)生總結(jié)規(guī)律，然后給出電機(jī)控制的邏輯值表，學(xué)生利用VISIO軟件畫出檢測機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的控制流程圖，最后給出參考電路原理圖。過程如下：

（1）根據(jù)視頻提出檢測機(jī)構(gòu)的性能要求，讓學(xué)生選擇傳感器種類、型號及工作原理，最終選擇一種經(jīng)濟(jì)合理的方案，通過圖示講解傳感器顏色識別的原理。

（2）播放循跡動畫演示，讓學(xué)生觀察傳感器狀態(tài)與車輪之間的關(guān)系，并利用VISIO軟件畫出檢測機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)的控制流程圖。

（3）教師選擇一組的流程圖，進(jìn)行點評和糾錯。

4.項目實現(xiàn)

在這一過程中，學(xué)生首先通過虛擬仿真軟件進(jìn)行接線連接和虛擬運行，通過后在用實物進(jìn)行操作，教師在這一過程中主要為指導(dǎo)者和被咨詢者。具體過程如下：

（1）學(xué)生使用虛擬軟件進(jìn)行硬件的搭建和連線仿真，并應(yīng)用測試程序進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功后，使用實物進(jìn)行安裝和調(diào)試。

（2）實際操作過程中學(xué)生利用套件進(jìn)行檢測機(jī)構(gòu)的安裝和測試。

5.項目運行

在這一過程中，學(xué)生合作對安裝完成的電路進(jìn)行檢查和測試，調(diào)整傳感器檢測顏色的返回值，確定檢測的是那種顏色，無誤后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，并填寫項目實施單。教師在這一過程中主要為指導(dǎo)者和被咨詢者。

6.總結(jié)點評

在這一過程，學(xué)生先自己總結(jié)各組的完成情況，讓后教師進(jìn)行點評，最后教師總結(jié)本次課的知識點。

五、結(jié)束語

在本項目的課堂設(shè)計中，按照項目的構(gòu)思、設(shè)計、實施與運行四個步驟，全面的體現(xiàn)了授課過程中的兩個特點：（1）采用基于CDIO工程教育理念的項目教學(xué)法，在實訓(xùn)室進(jìn)行一體化教學(xué)，在教學(xué)過程中教師逐漸由講授者變?yōu)橹笇?dǎo)者，學(xué)生逐漸由聽課者變?yōu)楠毩⒐ぷ髡?，增?qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；（2）采用虛擬軟件、視頻、多媒體課件、FLASH等信息化教學(xué)手段，有利于學(xué)生對抽象概念的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且可以縮短一些知識點的表述時間，提高了講課效率。

參考文獻(xiàn)：

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