高職信息類課程平臺探討

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摘要：針對高職院校學生特點，以Arduino平臺課程智能交互設計中“汽車倒車雷達系統設計”項目為例，從教學分析、教學策略、教學實施及教學效果等方面深入探討如何將教學資源、云平臺、信息化手段等與教學設計相結合，深化教學改革，構建信息化技術和手段支持下的高效互動課堂，提高學生的創新意識和創造能力。

關鍵詞：高職院校；智能交互設計；汽車倒車雷達系統

引言：隨著科學技術的不斷發展，信息技術深度融入教育教學過程，并成為教學發展與教育創新的基礎。智能交互設計是筆者所在學校信息工程類專業的一門專業基礎課程，旨在培養學生的動手能力，自主學習能力，激發學生的創新設計思維，鍛煉學生的獨立思考能力和團隊協作能力，使學生能夠綜合運用Arduino單片機、傳感器、執行器、硬件設計、軟件設計等專業知識和技能，成為滿足新時代需要的“人工智能＋交互設計”復合型人才。

1教學分析

1.1學情分析

智能交互設計的教學對象為高職院校信息工程系大一下學期的學生，學生已經學習C語言設計和安卓基礎技能等相關課程，具有一定的編程思維、模塊化思維和圖形化設計基礎。學習本項目之前，學生已經接觸Arduino單片機、液晶顯示器、告警器等傳感器和執行器，能夠使用創新設計方法、Mixly編程軟件、藍墨云平臺、小組合作探究法、軟硬件聯調方法等繼續學習“汽車倒車雷達系統設計”項目。同時，學生對新鮮事物感興趣，動手能力強，好勝心強，具有一定的觀察、分析和解決問題的能力，但是編程能力和排錯能力有待進一步提高。

1.2教學內容分析

以企業項目為線索，構建“汽車倒車雷達系統設計”教學情境，利用Arduino單片機和超聲波傳感器獲取汽車倒車所需的距離等數據，利用Mixly圖形化軟件編程，驅動顯示及告警設備，設計并實現汽車倒車雷達系統。

1.3教學目標分析

1.3.1知識目標

掌握Arduino的開發環境和開發語言，掌握超聲波傳感器的數據輸入方式和數據處理方法，軟硬件協調方法，掌握項目設計開發流程。

1.3.2能力目標

理論與實踐相結合，采用項目化教學方法，使學生能夠掌握Arduino程序設計和接口應用方法，能夠利用超聲波傳感器、液晶顯示器及告警設備，能夠掌握產品項目開發過程。1.3.3素養目標培養學生分析問題的邏輯思維，耐心細致的制作能力，良好的團隊合作能力以及有效溝通能力。培養學生熱愛生活，善于發現與創新的好習慣。

1.3.4思政目標

培養學生良好的職業道德、職業技能、職業作風和良好的團隊合作意識，使其具有新時代職業素養和社會主義核心價值觀，具備能夠從事Arduino工程師相關崗位的相關素質。

2教學策略

2.1教學理念

以學生為主體，以教師為引導，采用“教、學、做”一體化教學模式，培養學生職業能力，融入新時代職業素養。采用項目化教學模式，以“導→究→練→評→拓”的教學設計，幫助學生掌握基于Arduino的倒車雷達系統設計的知識和技能，助力企業項目建設，融入社會主義核心價值觀。

2.2教學手段

采用“一平臺、二環境、三結合”的教學方式。使用藍墨云班課平臺，貫穿教學全過程；將硬件開發環境和軟件開發環境有效融合，提高教學效果；學生自主學習與教師引導教學相結合，學生個人學習與小組協作學習相結合，線上學習與線下學習相結合[1]。采取多種教學手段增強學生學習興趣，解決教學難點，提升學生職業素養。

2.3教學方法

教學過程中以企業項目為線索，構建學習情境。綜合運用項目驅動法、行動導向教學法、任務驅動法、引導啟發式、講授法等。

3教學實施

以企業項目為載體，結合實際工作情境，教學過程包括課前資源任務發布預習測試；課中“導→究→練→評→拓”五環節的教學活動；課后鞏固提升、開拓視野及學以致用。

3.1課前自學

首先，教師引導學生進行智能家居相關產品、技術難點、應用市場以及發展前景等相關市場調研，讓學生了解項目背景，激發創新設計思維。其次，向學生推送MOOC、精品課、公開課、視頻網站等學習資源。再次，在藍墨云班課平臺發布企業項目“汽車倒車雷達系統設計”任務工單以及課前預習測評；教師設置階梯式目標，學生收到藍墨云班課任務提醒后在行動路線指引下，有計劃地觀看視頻、學習討論、解決疑惑、線上反饋并提交課前預習測評。最后，教師組織建立由學生和老師共同成立的臨時教學研究團隊，教師根據學生反饋的問題，及時調整教學計劃。3.2課中導學課中導學分情景導入、探究學習、任務訓練、過程評價、任務拓展等五個方面。在教學過程中以“傳幫帶”為基本原則對學生進行分組。通過情景導入、問題引入的方法檢測學生的學習效果，然后根據課前問題反饋確定課中教學路線。

3.2.1情景導入

某企業希望設計一個汽車倒車雷達系統，通過聲音和顯示屏提醒距離障礙物的距離。本課以智能家居的應用作為視頻引入，吸引學生的注意力，通過汽車倒車雷達動畫直觀表達任務需求，激發學生興趣。

3.2.2探究學習

在任務實施之前，需要進一步探究任務實施的相關原理與方法。首先，通過測試考核的方式幫助學生鞏固所學知識內容，并解決學生線上學習過程中所遇到的問題。其次，利用藍墨云班課資源發布及微課視頻啟發學生如何利用現有傳感器執行器等設備設計“汽車倒車雷達系統”；利用頭腦風暴的方式引導學生思考設計過程需要什么傳感器，需要什么執行器件。最后，采用小組討論的方式討論如何設計產品，并分別請小組代表上臺講解分析，在講解過程中鼓勵其他小組同學提問，對于學生不理解或者有問題的地方，教師加以補充解釋，并對小組討論過程評價。

3.2.3任務訓練

1）任務下發。明確設計任務的關鍵環節后，教師設置汽車倒車雷達系統過關任務：第一關，獲取汽車與障礙物距離；第二關，系統獲取距離后準備告警；第三關，系統根據不同距離設置不同告警模式。任務要求層層遞進，過程環環相扣，不斷激發學生的動手學習欲望，達到學習目標。

2）硬件設計。學生按照闖關任務要求，進行小組討論，分工合作。使用實訓平臺配置Arduino單片機、超聲波傳感器、液晶顯示器、蜂鳴器等硬件設備，并根據引腳連接設計圖進行線路連接。使用硬件平臺，電路設計易于修改，能有效節省設計時間，提高教學效率。在設計過程中教師進行直播演示，一方面解決后排的學生看不到演示過程的問題，另一方面拉近了與學生的距離，提高了教學效果。同時，教師及時深入課堂，解決學生關心的核心問題和疑慮，助力學生順利完成闖關任務。

3）軟件設計。教師提出“汽車與障礙物距離如何獲取”“程序設計流程”等問題，啟發學生思考。借助思維導圖引導學生按照不同模塊設計，化繁為簡，由易到難，培養學生分析問題解決問題能力，同時引導學生借助軟件平臺分模塊設計，進一步使用Mixly軟件實現具體功能并編譯通過。對于軟件設計中存在的問題，采用藍墨云班課統計收集，幫助學生找到軟件設計重難點；引導學生查閱軟件設計工程文檔解決問題，培養學生主動查找資料解決問題的能力。

4）軟硬件聯調。編譯通過后將軟件代碼下載到硬件開發平臺上驗證。如果不能正常獲取距離并告警，指導學生檢查硬件電路、檢查軟件設計、檢查軟硬件結合電路接口是否一致等問題，并引導學生記錄排錯調試過程，養成良好的職業素養。調試修改后，編譯直接下載導入硬件開發平臺即可，方便調試。學生根據任務工單要求，多次多級聯調，觀察并記錄調試過程，養成良好的職業素養。

5）展示小結。調試通過后，小組將汽車倒車雷達系統設計包裝優化。小組設計優化完成后推薦一位學生展示本小組設計作品，其他小組將從技術實現、系統精準、系統平穩等方面綜合評價，并借助藍墨云班課平臺投票選出優秀設計團隊。教師對小組展示點評，并通過思維導圖引導學生總結教學重難點，幫助學生將眾多任務知識點構建成知識體系，并將思維導圖上傳到云班課便于學生課后復習。

3.2.4過程評價

本次項目既注重設計結果也重視過程性評價，通過課前預習嘗試、藍墨云班課在線測試、小組互評、教師點評的方式激發學生學習興趣；將教學過程工作流程優化，結合理實一體化教學以及測試操作情況，課中進行問題提煉、課堂實操演示、小組課堂匯報、教師評價、綜合考核等多方位促進學生學習，及時鞏固教學效果。綜合課前預習活動、課中練習、課堂實訓、小組展示等多元化評價方式，對各個環節利用綜合評價系統采用不同權重加權分析得到綜合評價結果，為后續教學提供有力參考依據。讓學生在學習中更有目標性，進而提高學習積極性，同時通過各種場景設計、程序設計、程序調試、硬件測試、軟硬件聯調，項目答辯等方式，全方位培養學生的程序理解能力、程序設計能力、問題解決能力等。

3.2.5任務拓展

課后，一方面，學生登錄藍墨云班課，填寫項目自我評價表。自我評價表包含課前預習、課中學習、小組合作、團隊貢獻、項目創新、學習態度等方面。另一方面，教師通過藍墨云班課檢測學生自我評價表數據，動態掌握學生學習情況，并發布課后拓展任務，學生以小組為單位完成拓展任務并在線提交，拓展業務能力[2]。教師通過藍墨云班課發布微課促進和提高學生自主學習能力，引導學生深入學習與探究，進一步完善作品，并對優秀作品進行展示。同時鼓勵學生小組團隊進行科研創新，導師帶領團隊進入工廠進行技術探索和專業研究，激發學生學習興趣和樂趣，實現“教、學、做、創”一體化。

3.3課后助學

針對拓展任務中的共性問題進行教學總結與反思，并將主要問題發布在教學平臺與討論區，同時深度優化下一步教學內容與設計，提高教學效果與質量。邀請企業家、工程師、行業專家參與課后教學活動，開展關于汽車倒車雷達系統的講座，傳授實踐經驗，講述親身經歷，向學生傳授“積極進取、刻苦鉆研、勇于創新”的工匠精神。同時邀請社團開展電子競賽活動，舉辦相關技能競賽，如機器人競賽、智能小車競賽等，帶動、刺激、引導學生舉一反三、學以致用，更好地促進學生知識素養、能力素養和技能素養的培養，進一步激發學生的自主學習精神，提升學生創新實踐能力和創新創業思維意識[3]。

4教學成效與反思

本次教學設計采用線上線下混合式教學模式，并采用翻轉課堂的教學理念，借助新媒體通信手段、藍墨云班課平臺和線上教學資源等，堅持“以學生為中心”，堅持教學做一體化，采用了多種教學方法。

4.1學生方面

一方面強化了學生對“汽車倒車雷達設計”專業知識的掌握，使其能對Arduino單片機、傳感器、執行器、軟硬件聯調等知識融會貫通和綜合運用；另一方面提高了學生創新思維和創造能力，課后各組都設計出了創新設計作品，部分優秀作品參加了電子競賽或者職業教育周巡展等，提高了學生創新創業的意識。增強了學生對工匠精神的認識和理解，提高了學生對職業素養的認識[4]；學生積極踴躍地參與創新創業實踐活動、參加培訓、技能考核；將課程思政元素融入教學過程，潤物細無聲地培養學生的創新意識和職業素養。

4.2教師方面

一方面不斷采用信息化手段和方法，優化和吸收豐富的教學資源和案例，使教學資源庫得到更新和擴充；另一方面，教學團隊不斷優化，形成“企業家+工程師+行業專家+教師”的專業優秀教學團隊，采用線上線下混合式項目化教學模式，深化教學改革并推動課程標準的制定，為校企合作、社會服務提供良好的交流平臺。

5結束語

本文以智能交互設計課程中“汽車倒車雷達系統設計”項目為例，從教學分析、教學策略、教學實施及教學效果等方面，深入探討如何將教學資源、云平臺、信息化手段等與教學設計相結合，深化教學改革，構建信息化技術和手段支持下的高效互動課堂，改善教學環境，以激發學生的學習積極性，提高學生的創新意識和創造能力。

參考文獻

[1]宋二春,張寶,王志敏.基于移動終端和SPOC的混合式教學模式在大學英語教學中的探索[J].信息系統工程,2020(5):164-166.

[2]雷娜.基于藍墨云班課的“護理藥理學”微課教學[J].文教資料,2018(19):211-212.

[3]修曉琴,劉俊莉.基于Arduino平臺的高職信息工程類課程改革探索與實踐[J].中國教育技術裝備,2019(15):50-51,63.

[4]孫六榮.高職生工匠精神培育路徑研究:以湖南民族職業學院為例[J].岳陽職業技術學院學報,2019(5):24-27.

作者:修曉琴