數(shù)字化教學(xué)資源在高職嵌入式實驗課程中的探索

張文強(qiáng) 閆 威

（1.包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060；2.包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060）

1 高職嵌入式實驗課程數(shù)字化教學(xué)現(xiàn)狀與目的

在新工科背景下，以電工技術(shù)、模電、數(shù)電和單片機(jī)技術(shù)為主的嵌入式系統(tǒng)課程作為智能儀器的設(shè)計研發(fā)基礎(chǔ)，對于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、應(yīng)用和創(chuàng)新能力具有至關(guān)重要的作用，而作為理論聯(lián)系實際、提高學(xué)生實踐能力的實驗環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。

1.1 現(xiàn)狀

本文采用目標(biāo)用戶調(diào)研和文獻(xiàn)資料查閱相結(jié)合方式，通過對包頭地區(qū)示范性高職院校的調(diào)查研究分析得出：

（1）實踐環(huán)節(jié)設(shè)計不足。 目前，嵌入式系統(tǒng)實踐教學(xué)項目多為驗證性實驗，實驗內(nèi)容設(shè)置落后，實踐平臺單一，學(xué)生操作實驗過程機(jī)械化、程序化，理實結(jié)合度不高，優(yōu)質(zhì)的線上實踐教學(xué)資源不足，缺乏課下實驗學(xué)習(xí)過程，難以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實際問題，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）數(shù)字化教學(xué)手段單一。 部分教師學(xué)生認(rèn)為的數(shù)字化教學(xué)僅僅是幻燈片演示，數(shù)字化教學(xué)資源的建設(shè)也以整理電子化教學(xué)素材為主，導(dǎo)致課程系統(tǒng)性不強(qiáng)，教學(xué)手段單一化，且實驗內(nèi)容和技能要求關(guān)聯(lián)融合性差，知識內(nèi)容碎片化，使學(xué)生難以形成自主學(xué)習(xí)意識和整體思維。

（3）數(shù)字化建設(shè)相對滯后。 隨著教育部對信息化教學(xué)的重視，部分院校對數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)進(jìn)行籌備工作，但依然存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，組織架構(gòu)混亂，系統(tǒng)設(shè)計和具體指導(dǎo)契合度底，資源乏味冗余，缺乏共享共建共用的持續(xù)性建設(shè)理念。

（4）使用效率不高。 部分教師受習(xí)慣性思維影響，對網(wǎng)絡(luò)化、信息化教學(xué)存在抵觸心理，覺得沒接觸過，還需重新學(xué)習(xí)備課，因此使用意愿不強(qiáng)。 此外，數(shù)字化教學(xué)資源的“一次性”建設(shè)問題、資源的實時性和易用性問題、實驗整體設(shè)計與實踐條件脫節(jié)問題、快速檢索與數(shù)據(jù)安全問題等，都不同程度地制約了數(shù)字化教學(xué)的發(fā)展。

1.2 意義

（1）引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升實踐教學(xué)質(zhì)量。 區(qū)別于傳統(tǒng)實踐教學(xué)的簡單演示和驗證，嵌入式實驗課程數(shù)字化資源建設(shè)是將計算機(jī)仿真技術(shù)融入嵌入式系統(tǒng)實驗環(huán)節(jié)當(dāng)中，按照實驗課程標(biāo)準(zhǔn)，明確學(xué)習(xí)任務(wù)，通過電子學(xué)習(xí)手冊、芯片數(shù)據(jù)手冊等資源引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮虛擬仿真實驗操作具象性和硬件實驗過程真實性的特點(diǎn)，將原本枯燥的實驗課程變得形象生動，達(dá)到掌握理論知識和提升實驗教學(xué)效果的雙重目的。

（2）促進(jìn)信息技術(shù)和專業(yè)教學(xué)有機(jī)融合，助推數(shù)字化教學(xué)改革。 信息化教學(xué)模式以專業(yè)課程素質(zhì)培養(yǎng)和技能提升為目標(biāo)，利用數(shù)字技術(shù)和多媒體技術(shù)將碎片化的知識羅列轉(zhuǎn)化為集成化、 系統(tǒng)化的智能呈現(xiàn)，既要求有體系構(gòu)建的整體設(shè)計，又要有切實可行的指導(dǎo)意見和具體方法，因此就需要高職院校專業(yè)教師不斷地去探索如何利用信息化手段實現(xiàn)傳統(tǒng)實踐教學(xué)的數(shù)字化改革路徑。

（3）拓展教與學(xué)的時間空間，引導(dǎo)學(xué)生終身學(xué)習(xí)。數(shù)字化教學(xué)突破了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式和教學(xué)模式，由粗粒度向細(xì)粒度推進(jìn)，激發(fā)學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)類課程知識探索的興趣，使學(xué)生在線上線下、課前課中課后進(jìn)行“全天候”學(xué)習(xí)，突破時間空間壁壘，實現(xiàn)學(xué)習(xí)自由化，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，從而引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2 建設(shè)目標(biāo)和思路

2.1 建設(shè)目標(biāo)

面對智能制造行業(yè)對專業(yè)人才的巨大需求和較高要求，遵循“體系設(shè)計、合作共建、開放共享、持續(xù)完善”的設(shè)計原則，致力于構(gòu)建一個滿足專業(yè)崗位課程知識和基礎(chǔ)技能要求、符合當(dāng)下對嵌入式工作應(yīng)用需求、引導(dǎo)學(xué)生能自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的嵌入式實驗課程數(shù)字化教學(xué)資源庫，如圖1 所示。

本實驗課程數(shù)字化教學(xué)資源庫以課程教學(xué)大綱為導(dǎo)向，以嵌入式課程實踐教學(xué)資源建設(shè)為核心，依托全面開放的網(wǎng)絡(luò)平臺，優(yōu)化整合線上優(yōu)質(zhì)資源，結(jié)合崗位要求和課程特點(diǎn)， 建設(shè)高質(zhì)量數(shù)字化教學(xué)資源，創(chuàng)新數(shù)字化資源庫的應(yīng)用模式，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考意識和創(chuàng)新能力為目的， 建成一個基于線上平臺運(yùn)行、 共建共享管理與信息化教學(xué)改革有機(jī)融合的開放式實踐教學(xué)資源庫， 實現(xiàn)嵌入式實驗課程數(shù)字化教學(xué)資源庫的共建與共享的循環(huán)發(fā)展， 促進(jìn)智慧學(xué)習(xí)生態(tài)的構(gòu)建， 促使學(xué)生更好地適應(yīng)創(chuàng)新型社會的要求，提升高職教育的社會服務(wù)能力，并為現(xiàn)代信息技術(shù)課程實踐教學(xué)的發(fā)展和改革提供新的思路和參考。

2.2 建設(shè)思路

數(shù)字化教學(xué)資源庫的建設(shè)，主要分為數(shù)字化平臺建設(shè)和數(shù)字化教學(xué)資源庫建設(shè)兩部分。 數(shù)字化平臺既有院校自建服務(wù)器方式， 又有互聯(lián)網(wǎng)共享性平臺，按照“全面、實用、共建、共享”的建設(shè)思路，綜合平臺功能、時間和成本效應(yīng)，選定線上共享型專業(yè)教學(xué)資源庫管理平臺——“超星” 學(xué)習(xí)平臺來構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)課程數(shù)字化教學(xué)資源庫。 此外，“超星”移動客戶端構(gòu)建了“行走的課堂”智慧生態(tài)學(xué)習(xí)模式。 學(xué)生通過手機(jī)App 即可讓學(xué)習(xí)資源從靜態(tài)變成動態(tài)，從線下書本轉(zhuǎn)向線上網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)方式更為生動靈活，讓隨時隨地學(xué)習(xí)成為可能。 建設(shè)思路如圖2 所示。

3 建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)嵌入式系統(tǒng)類課程教學(xué)大綱要求，基于對本實踐課程數(shù)字化教學(xué)資源的特點(diǎn)進(jìn)行研究，選取貼近日常生活和工作環(huán)境的實驗案例， 進(jìn)行實驗項目架構(gòu)、實驗仿真設(shè)計、數(shù)字化資源開發(fā)整理等工作，完成教學(xué)資源建設(shè)。 建設(shè)框圖如圖3 所示。

圖1 嵌入式實驗課程數(shù)字化教學(xué)資源庫

圖2 建設(shè)思路

圖3 實踐教學(xué)資源庫整體框架圖

為激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)意識，提升學(xué)生解決實際工程問題的能力， 培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣和職業(yè)規(guī)范，設(shè)定的實驗項目要充分結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場工作要求，本文以“必須”“夠用”和“提升”為度，將內(nèi)容設(shè)計為基本實驗、項目實驗和開發(fā)探究實驗三個層次。 其中，基本實驗是面向基礎(chǔ)教學(xué)， 以培養(yǎng)學(xué)生簡單實踐能力為目標(biāo)，幫助學(xué)生了解并掌握必備知識；項目實驗是面向課程設(shè)計，以培養(yǎng)學(xué)生初級研發(fā)能力為主，結(jié)合簡單外圍傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定功能的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計；開發(fā)探究實驗是面向電子設(shè)計大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計等，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力為主，強(qiáng)化學(xué)生對知識技能的綜合運(yùn)用。 項目內(nèi)容如圖4 所示。

圖4 嵌入式實踐課程數(shù)字化教學(xué)項目內(nèi)容

4 結(jié)語

本文以學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)規(guī)劃和終身學(xué)習(xí)需求為出發(fā)點(diǎn)， 以鐵路行業(yè)特色和技術(shù)崗位特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和實踐能力為目標(biāo)，從使用對象調(diào)研開始， 分析確定研究方向和建設(shè)思路，明確建設(shè)內(nèi)容和目標(biāo)，推動優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源的高效利用和整合，促進(jìn)專業(yè)教學(xué)建設(shè)的信息化改革，探索智慧教學(xué)的發(fā)展方向和路徑。