信息化教学在高职“创新能力训练”教学中的应用——以“表情机器人设计与装调”教学设计为例

蔺丽莉 石红梅

(北京信息职业技术学院 北京 100000)

近几年来，随着信息化技术和手段的高速发展，我国高职教育改革与创新也进入到全新的信息化教育环境。全国职业院校信息化教学大赛已连续举办多届，比赛坚持“以赛促教、以赛促学、以赛促改、以赛促建”，以信息技术推动职业教育教学改革创新效果显著。我校坚持信息化教学应用常态化，全面开启信息化教学改革工作，利用现代信息技术和信息资源进行教学设计，为学生提供培养创新能力的平台，提高学生的学习兴趣。在“创新能力训练”课程上进行了一些积极的尝试并且也取得了一定的成绩。本文以“表情机器人设计与装调”为例进行信息化教学设计，目的是为学生营造一个良好的信息化学习环境，利用信息化教学手段来优化专业技术设计方案，培养学生的创新意识和创新能力，激发学生兴趣，增强课堂教学效果。

一、教学分析

●课程概况 随着科技的发展人才市场对员工的分析问题解决问题的能力有了新的需求。如何应用所学知识和技能在实践中去发分析问题，解决问题，培养学生解决问题的实践能力是所有信息类职业院校面临的新课题。“创新能力训练”课程是我校的校本课程，创设这门课程的目的在于培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，使其成为创新型的优秀人才。该课程实验环节是依托实训室设备进行，主要是智能控制的创新类制作项目。

●学情分析 学生是在互联网网络环境中长大的，一般具有一定的智能控制、网络使用常识，能够熟练利用网络进行自主学习。他们一般对实践环节比较感兴趣，喜欢动手操作，但是需要教师引导。

●教学目标 该项目依据课程教学目标并结合学生特点设立教学目标分为知识、能力、素养三个方面如表1 所示。基于目标分析确定本项目的教学重点为创新方法的学习、传感器、LED 点阵显示模块的使用 ，难点为引导学生进行创新方案的设计和创新方案的实施。

二、教学策略

本教学项目采用信息化环境下的任务驱动式教学，学生通过小组合作、实物制作、学生展示完成教学内容。其中，网络平台的使用、无线投屏、教学视频等多种教学手段实现课程的信息化。

三、教学实施

整个教学实施上突出工匠精神的培养与爱国情怀的激发。教师以“知识够用、技能为本”为依据，分解和重构本次课的教学内容。主要内容包括光照系统组成、工作原理、仿真、组网以及调试等。通过采用课前“导”、课中“教、做、训”、课后“助”的“训战”混合教学模式。采用线上先下混合式、场景体验、行动导向等教学方法进行教学。通过学习通在线课程平台，实现在线学习、测试、批阅等功能，平台的教学资源均已上网。同时运用物联网实训基地、智能家居体验厅、微课视频、虚拟仿真、动画、VR 等教学资源完成教学。

整个教学过程分成课前准备，课中学习，课后拓展三个部分。

●课前准备 该部分包括知识基础检测和项目情境两部分。预习环节教师通过网络教学平台分发导学手册，学生下载资源进行自学，网络学习平台学习烟雾传感器的功能和使用方法，了解项目情境，思考解决策略。完成课前测试题，为课上学习做好准备。

●课中学习 课上四学时为一个教学单元进行，教学过程共有6 个环节如图1 课上学习所示。主要是激发学生的创新思维，培养学生智能控制项目制作能力，学生在完成过程中能够体会到团队合作、信息化教学方法的使用。

图1 课上学习

环节一：创新方法介绍

环节二：导入情境

环境质量越来越备受关注，因此提出一项创意设计意在于能够时刻提醒人们注意环境气体成分对人体的影响。提高人们对治理环境的关注与紧迫性。从学习上激发学生们的学习兴趣及探究欲望，为下面的教学展开铺垫。

环节三：讨论与展示解决方案

学生分成6 个组讨论解决方案。采用头脑风暴法先找到问题的原因，着手上网收集资料提出解决问题的办法，办法越多越好，虽然有些想法可能目前不能实现，但目的是鼓励学生创新和开阔思维。每个组可以提出多种解决方案，充分调动学生的积极性参与讨论。展示6 种方案。展示6 种方案。

环节四：评估并选择解决方案

根据可行性设计一个评估表，依据评估表对各个项目进行评分，得分高的方案将被确定为尝试性实践方案。

布置设计机器人外壳的任务，学生课后完成设计方案，并利用课余时间进行3D 打印工作。

环节五：实施项目方案

实施步骤如下：

a.单元电路学习利用网络资源查找烟雾传感器模块的技术参数。教师布置问题，关于型号、端口连接、管脚分布、工作原理，学生分组上网，搜集答案，整理，并在课堂上解决，选学生代表画端口分布图。

b.硬件组装和搭接。包括装外壳，装器件，采用双屏演示法教学，一个屏幕循环播放硬件组织微课视频，一个屏幕实物投影学生作品展示。在老师指导下完成硬件搭接。

c .程序设计。通过烟雾传感器采集到信息后，使用思维导图梳理设计思路，进行表情设计，完成程序设计。

d.功能测试。检验设计方案是否实现当烟雾传感器检测到周围环境变化后，机器人做出不同的表情。例如:天气好机器人做个开心的表情；烟雾大，机器人做出痛苦的表情。

环节六：检验制作结果并评分

评议采用教师评议和学生互评相结合的办法。教师评价以实现功能、设计合理、布局清晰、连接准确为评价标准。学生互评前教师将自主学习的评分标准下发，评价内容主要针对学生的课前和课后学习，学生完成学习任务后，根据标准互评，将成绩返给老师，老师将依据实际情况进行评议。

●课后学习。优化解决方案 再次创新或应用领域拓展

在传感器采集信息的基础上用思维导图进行表情设计，改变呈现方式。提交思维导图作业.对于评分优秀的学生有能力的同学针对这个项目提出其他创新和改进方案，应用领域拓展并提交设计方案。

四、教学效果和创新点

本项目的教学设计依托网络教学平台和实训载体，借助3D打印机输出设计方案充分体现以“学生为主体，教师为主导”的职教理念，教学过程从理论到实践，再从实践回归理论，让学生成为认知和实践活动的主体，实现职业教育“做中教、做中学”。学生大胆创新设计，既培养了创新思维又锻炼创新能力，激发了学生兴趣，顺利完成教学任务，取得了很好的学习效果。