基于CDIO項目式教學法的信息化課堂教學設計思路探索

劉萬村

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

關鍵詞：CDIO；項目式教學；信息化教學

一、引言

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

二、教學內容分析

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

教學的重點是讓學生掌握循跡功能檢測機構的設計與實現(xiàn)，但是由于相關知識學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)學生設計方案的思路和綜合運用知識解決問題的能力，此外，在教學中注重學生的團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，以提高學生的綜合素質。

高職學生普遍具有如下的特點：專業(yè)基礎較差，學習自覺性不高，邏輯思維較弱，但思想較活躍。針對學生特點因材施教，在教學中應強化基礎知識，課上多讓學生發(fā)言，引導其主動參與學習，提高自學能力。

三、教學設計思路

本項目是一體化操作的項目，為了使學生在這個過程中將理論與實踐更好地結合起來，達到主動學習的目的，并在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(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，將教學過程分成構思（C）、設計（D）、實現(xiàn)（I）和運行（O）四個階段，設計如下：

構思階段：項目以“自動搬運機器人”應用的視頻引入，使學生直觀的了解循跡的特點，總結出循跡的原理，并以圖示的方式分解循跡過程，引導學生整理設計的思路。

設計階段：學生根據(jù)課前收集的資料，結合循跡原理，選擇檢測機構的元器件種類和具體參數(shù)；并總結出檢測機構與行走機構的邏輯關系，畫出三個檢測模塊與驅動電機關系的流程圖；并畫出連接線。

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

運行階段：硬件搭建完成后，線路檢查無誤后，下載例程，進行整機調試。

四、教學過程設計

項目中需要用的教學資源包括虛擬軟件、視頻、FLASH動畫等多媒體資源和光電檢測器件、直流電機及驅動機構、單片機主控板、單片機編程下載軟件、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.課前準備

在課前準備階段，教師主要做了如下的工作：

（1）教師根據(jù)教學大綱確定上課內容，并通過查閱百度文庫、google學術

搜索、中國知網(wǎng)等學術資源網(wǎng)站，收集參考資料，補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，使學生更容易理解所講授的知識點。

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

2. 項目構思

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

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

（2）播放2種“搬運機器人”循跡行走的視頻，讓學生仔細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構分解圖，讓學生回答問題：循跡機構由哪幾部分構成？引導學生掌握循跡的原理。

（4）根據(jù)上述的分析，讓每組學生根據(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.項目設計

在這一過程，先通過學生方案的描述，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，讓學生明白檢測的原理；在通過動畫演示循跡過程中檢測機構和行走機構的關系，讓學生總結規(guī)律，然后給出電機控制的邏輯值表，學生利用VISIO軟件畫出檢測機構和行走機構的控制流程圖，最后給出參考電路原理圖。過程如下：

（1）根據(jù)視頻提出檢測機構的性能要求，讓學生選擇傳感器種類、型號及工作原理，最終選擇一種經(jīng)濟合理的方案，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，讓學生觀察傳感器狀態(tài)與車輪之間的關系，并利用VISIO軟件畫出檢測機構和行走機構的控制流程圖。

（3）教師選擇一組的流程圖，進行點評和糾錯。

4.項目實現(xiàn)

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

（1）學生使用虛擬軟件進行硬件的搭建和連線仿真，并應用測試程序進行調試，調試成功后，使用實物進行安裝和調試。

（2）實際操作過程中學生利用套件進行檢測機構的安裝和測試。

5.項目運行

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

6.總結點評

在這一過程，學生先自己總結各組的完成情況，讓后教師進行點評，最后教師總結本次課的知識點。

五、結束語

在本項目的課堂設計中，按照項目的構思、設計、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法，在實訓室進行一體化教學，在教學過程中教師逐漸由講授者變?yōu)橹笇д撸瑢W生逐漸由聽課者變?yōu)楠毩⒐ぷ髡?，增強了學生的自主學習能力；（2）采用虛擬軟件、視頻、多媒體課件、FLASH等信息化教學手段，有利于學生對抽象概念的理解，激發(fā)了學生的學習興趣，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：

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