劉萬村
摘要:課堂是學(xué)生吸取理論知識(shí)和專業(yè)技能的主要場(chǎng)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(zhǎng)期以來一致研究的課題。本文以“尋跡小車的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目為例,設(shè)計(jì)了電氣類專業(yè)實(shí)踐類課程的教學(xué)方法,,該方法結(jié)合CDIO項(xiàng)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(xiàng)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(shí)和專業(yè)技能的主要場(chǎng)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(zhǎng)期以來一致研究的課題。本文以“尋跡小車的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目為例,設(shè)計(jì)了電氣類專業(yè)實(shí)踐類課程的教學(xué)方法,該方法結(jié)合CDIO項(xiàng)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(jì)思路、教學(xué)過程設(shè)計(jì)三個(gè)方面給出本項(xiàng)目課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的思路,為同類課程的教學(xué)實(shí)施提供參考。
二、教學(xué)內(nèi)容分析
“尋跡小車的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目包括以下四部分的內(nèi)容:(1)循跡原理;(2)顏色檢測(cè)機(jī)構(gòu)的元器件選擇;(3)檢測(cè)機(jī)構(gòu)硬件搭建與電路連接;(4)檢測(cè)機(jī)構(gòu)功能調(diào)試。項(xiàng)目主要是讓學(xué)生掌握循跡的原理和設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的三個(gè)傳感器循跡的典型應(yīng)用實(shí)例。
教學(xué)的重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握循跡功能檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),但是由于相關(guān)知識(shí)學(xué)生在之前的課程中已經(jīng)掌握了一些,因此,本項(xiàng)目重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)方案的思路和綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力,此外,在教學(xué)中注重學(xué)生的團(tuán)隊(duì)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(diǎn):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(duì)學(xué)生特點(diǎn)因材施教,在教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí),課上多讓學(xué)生發(fā)言,引導(dǎo)其主動(dòng)參與學(xué)習(xí),提高自學(xué)能力。
三、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
本項(xiàng)目是一體化操作的項(xiàng)目,為了使學(xué)生在這個(gè)過程中將理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來,達(dá)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的,并在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面都有所提高,在項(xiàng)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(jì)(D)、實(shí)現(xiàn)(I)和運(yùn)行(O)四個(gè)階段,設(shè)計(jì)如下:
構(gòu)思階段:項(xiàng)目以“自動(dòng)搬運(yùn)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(diǎn),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(jì)的思路。
設(shè)計(jì)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(cè)機(jī)構(gòu)的元器件種類和具體參數(shù);并總結(jié)出檢測(cè)機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)的邏輯關(guān)系,畫出三個(gè)檢測(cè)模塊與驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)系的流程圖;并畫出連接線。
實(shí)現(xiàn)階段:為保證學(xué)生設(shè)計(jì)無誤,降低實(shí)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(shí)物進(jìn)行安裝和連線。
運(yùn)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(jì)
項(xiàng)目中需要用的教學(xué)資源包括虛擬軟件、視頻、FLASH動(dòng)畫等多媒體資源和光電檢測(cè)器件、直流電機(jī)及驅(qū)動(dòng)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(cè)試場(chǎng)地等實(shí)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(guó)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(shí)點(diǎn),同時(shí)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(dòng)畫、虛擬仿真軟件,使學(xué)生更容易理解所講授的知識(shí)點(diǎn)。
(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(gè)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(shí)盲點(diǎn),為授課過程的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。
2. 項(xiàng)目構(gòu)思
在這一過程中,運(yùn)用圖片、視頻等表現(xiàn)形式,將學(xué)生平時(shí)不常見的搬運(yùn)機(jī)器人展示出來,讓學(xué)生對(duì)循跡有初步的認(rèn)知,再通過動(dòng)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(yùn)機(jī)器人,并讓學(xué)生例舉所見過的搬運(yùn)機(jī)器人,從而了解搬運(yùn)機(jī)器人的種類。
(2)播放2種“搬運(yùn)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(diǎn)和表現(xiàn)形式。并回答問題:循跡實(shí)現(xiàn)的功能是怎樣的?有哪些特點(diǎn)?
(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(shí)別的傳感器有哪些?并給出自己組的方案。
3.項(xiàng)目設(shè)計(jì)
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(cè)的原理;在通過動(dòng)畫演示循跡過程中檢測(cè)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(cè)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(cè)機(jī)構(gòu)的性能要求,讓學(xué)生選擇傳感器種類、型號(hào)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(shí)別的原理。
(2)播放循跡動(dòng)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(cè)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(diǎn)評(píng)和糾錯(cuò)。
4.項(xiàng)目實(shí)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(yùn)行,通過后在用實(shí)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(cè)試程序進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試成功后,使用實(shí)物進(jìn)行安裝和調(diào)試。
(2)實(shí)際操作過程中學(xué)生利用套件進(jìn)行檢測(cè)機(jī)構(gòu)的安裝和測(cè)試。
5.項(xiàng)目運(yùn)行
在這一過程中,學(xué)生合作對(duì)安裝完成的電路進(jìn)行檢查和測(cè)試,調(diào)整傳感器檢測(cè)顏色的返回值,確定檢測(cè)的是那種顏色,無誤后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試,并填寫項(xiàng)目實(shí)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(diǎn)評(píng)
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(diǎn)評(píng),最后教師總結(jié)本次課的知識(shí)點(diǎn)。
五、結(jié)束語
在本項(xiàng)目的課堂設(shè)計(jì)中,按照項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施與運(yùn)行四個(gè)步驟,全面的體現(xiàn)了授課過程中的兩個(gè)特點(diǎn):(1)采用基于CDIO工程教育理念的項(xiàng)目教學(xué)法,在實(shí)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?dú)立工作者,增強(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(duì)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(shí)點(diǎn)的表述時(shí)間,提高了講課效率。
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