信息化教學(xué)在高職“創(chuàng)新能力訓(xùn)練”教學(xué)中的應(yīng)用
——以“表情機器人設(shè)計與裝調(diào)”教學(xué)設(shè)計為例

藺麗莉 石紅梅

(北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 北京 100000)

近幾年來，隨著信息化技術(shù)和手段的高速發(fā)展，我國高職教育改革與創(chuàng)新也進(jìn)入到全新的信息化教育環(huán)境。全國職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽已連續(xù)舉辦多屆，比賽堅持“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改、以賽促建”，以信息技術(shù)推動職業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新效果顯著。我校堅持信息化教學(xué)應(yīng)用常態(tài)化，全面開啟信息化教學(xué)改革工作，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，為學(xué)生提供培養(yǎng)創(chuàng)新能力的平臺，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在“創(chuàng)新能力訓(xùn)練”課程上進(jìn)行了一些積極的嘗試并且也取得了一定的成績。本文以“表情機器人設(shè)計與裝調(diào)”為例進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計，目的是為學(xué)生營造一個良好的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，利用信息化教學(xué)手段來優(yōu)化專業(yè)技術(shù)設(shè)計方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生興趣，增強課堂教學(xué)效果。

一、教學(xué)分析

●課程概況 隨著科技的發(fā)展人才市場對員工的分析問題解決問題的能力有了新的需求。如何應(yīng)用所學(xué)知識和技能在實踐中去發(fā)分析問題，解決問題，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的實踐能力是所有信息類職業(yè)院校面臨的新課題。“創(chuàng)新能力訓(xùn)練”課程是我校的校本課程，創(chuàng)設(shè)這門課程的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，使其成為創(chuàng)新型的優(yōu)秀人才。該課程實驗環(huán)節(jié)是依托實訓(xùn)室設(shè)備進(jìn)行，主要是智能控制的創(chuàng)新類制作項目。

●學(xué)情分析 學(xué)生是在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中長大的，一般具有一定的智能控制、網(wǎng)絡(luò)使用常識，能夠熟練利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。他們一般對實踐環(huán)節(jié)比較感興趣，喜歡動手操作，但是需要教師引導(dǎo)。

●教學(xué)目標(biāo) 該項目依據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)并結(jié)合學(xué)生特點設(shè)立教學(xué)目標(biāo)分為知識、能力、素養(yǎng)三個方面如表1 所示?；谀繕?biāo)分析確定本項目的教學(xué)重點為創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)、傳感器、LED 點陣顯示模塊的使用 ，難點為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新方案的設(shè)計和創(chuàng)新方案的實施。

二、教學(xué)策略

本教學(xué)項目采用信息化環(huán)境下的任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，學(xué)生通過小組合作、實物制作、學(xué)生展示完成教學(xué)內(nèi)容。其中，網(wǎng)絡(luò)平臺的使用、無線投屏、教學(xué)視頻等多種教學(xué)手段實現(xiàn)課程的信息化。

三、教學(xué)實施

整個教學(xué)實施上突出工匠精神的培養(yǎng)與愛國情懷的激發(fā)。教師以“知識夠用、技能為本”為依據(jù)，分解和重構(gòu)本次課的教學(xué)內(nèi)容。主要內(nèi)容包括光照系統(tǒng)組成、工作原理、仿真、組網(wǎng)以及調(diào)試等。通過采用課前“導(dǎo)”、課中“教、做、訓(xùn)”、課后“助”的“訓(xùn)戰(zhàn)”混合教學(xué)模式。采用線上先下混合式、場景體驗、行動導(dǎo)向等教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。通過學(xué)習(xí)通在線課程平臺，實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)、測試、批閱等功能，平臺的教學(xué)資源均已上網(wǎng)。同時運用物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)基地、智能家居體驗廳、微課視頻、虛擬仿真、動畫、VR 等教學(xué)資源完成教學(xué)。

整個教學(xué)過程分成課前準(zhǔn)備，課中學(xué)習(xí)，課后拓展三個部分。

●課前準(zhǔn)備 該部分包括知識基礎(chǔ)檢測和項目情境兩部分。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺分發(fā)導(dǎo)學(xué)手冊，學(xué)生下載資源進(jìn)行自學(xué)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺學(xué)習(xí)煙霧傳感器的功能和使用方法，了解項目情境，思考解決策略。完成課前測試題，為課上學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

●課中學(xué)習(xí) 課上四學(xué)時為一個教學(xué)單元進(jìn)行，教學(xué)過程共有6 個環(huán)節(jié)如圖1 課上學(xué)習(xí)所示。主要是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生智能控制項目制作能力，學(xué)生在完成過程中能夠體會到團(tuán)隊合作、信息化教學(xué)方法的使用。

圖1 課上學(xué)習(xí)

環(huán)節(jié)一：創(chuàng)新方法介紹

環(huán)節(jié)二：導(dǎo)入情境

環(huán)境質(zhì)量越來越備受關(guān)注，因此提出一項創(chuàng)意設(shè)計意在于能夠時刻提醒人們注意環(huán)境氣體成分對人體的影響。提高人們對治理環(huán)境的關(guān)注與緊迫性。從學(xué)習(xí)上激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣及探究欲望，為下面的教學(xué)展開鋪墊。

環(huán)節(jié)三：討論與展示解決方案

學(xué)生分成6 個組討論解決方案。采用頭腦風(fēng)暴法先找到問題的原因，著手上網(wǎng)收集資料提出解決問題的辦法，辦法越多越好，雖然有些想法可能目前不能實現(xiàn)，但目的是鼓勵學(xué)生創(chuàng)新和開闊思維。每個組可以提出多種解決方案，充分調(diào)動學(xué)生的積極性參與討論。展示6 種方案。展示6 種方案。

環(huán)節(jié)四：評估并選擇解決方案

根據(jù)可行性設(shè)計一個評估表，依據(jù)評估表對各個項目進(jìn)行評分，得分高的方案將被確定為嘗試性實踐方案。

布置設(shè)計機器人外殼的任務(wù)，學(xué)生課后完成設(shè)計方案，并利用課余時間進(jìn)行3D 打印工作。

環(huán)節(jié)五：實施項目方案

實施步驟如下：

a.單元電路學(xué)習(xí)利用網(wǎng)絡(luò)資源查找煙霧傳感器模塊的技術(shù)參數(shù)。教師布置問題，關(guān)于型號、端口連接、管腳分布、工作原理，學(xué)生分組上網(wǎng)，搜集答案，整理，并在課堂上解決，選學(xué)生代表畫端口分布圖。

b.硬件組裝和搭接。包括裝外殼，裝器件，采用雙屏演示法教學(xué)，一個屏幕循環(huán)播放硬件組織微課視頻，一個屏幕實物投影學(xué)生作品展示。在老師指導(dǎo)下完成硬件搭接。

c .程序設(shè)計。通過煙霧傳感器采集到信息后，使用思維導(dǎo)圖梳理設(shè)計思路，進(jìn)行表情設(shè)計，完成程序設(shè)計。

d.功能測試。檢驗設(shè)計方案是否實現(xiàn)當(dāng)煙霧傳感器檢測到周圍環(huán)境變化后，機器人做出不同的表情。例如:天氣好機器人做個開心的表情；煙霧大，機器人做出痛苦的表情。

環(huán)節(jié)六：檢驗制作結(jié)果并評分

評議采用教師評議和學(xué)生互評相結(jié)合的辦法。教師評價以實現(xiàn)功能、設(shè)計合理、布局清晰、連接準(zhǔn)確為評價標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生互評前教師將自主學(xué)習(xí)的評分標(biāo)準(zhǔn)下發(fā)，評價內(nèi)容主要針對學(xué)生的課前和課后學(xué)習(xí)，學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)互評，將成績返給老師，老師將依據(jù)實際情況進(jìn)行評議。

●課后學(xué)習(xí)。優(yōu)化解決方案 再次創(chuàng)新或應(yīng)用領(lǐng)域拓展

在傳感器采集信息的基礎(chǔ)上用思維導(dǎo)圖進(jìn)行表情設(shè)計，改變呈現(xiàn)方式。提交思維導(dǎo)圖作業(yè).對于評分優(yōu)秀的學(xué)生有能力的同學(xué)針對這個項目提出其他創(chuàng)新和改進(jìn)方案，應(yīng)用領(lǐng)域拓展并提交設(shè)計方案。

四、教學(xué)效果和創(chuàng)新點

本項目的教學(xué)設(shè)計依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和實訓(xùn)載體，借助3D打印機輸出設(shè)計方案充分體現(xiàn)以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的職教理念，教學(xué)過程從理論到實踐，再從實踐回歸理論，讓學(xué)生成為認(rèn)知和實踐活動的主體，實現(xiàn)職業(yè)教育“做中教、做中學(xué)”。學(xué)生大膽創(chuàng)新設(shè)計，既培養(yǎng)了創(chuàng)新思維又鍛煉創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生興趣，順利完成教學(xué)任務(wù)，取得了很好的學(xué)習(xí)效果。