基于“互聯(lián)網(wǎng)+積木”形式的電子硬件平臺搭建獲獎科研報(bào)告

基于“互聯(lián)網(wǎng)+積木”形式的電子硬件平臺搭建獲獎科研報(bào)告摘

要：傳統(tǒng)電子專業(yè)面臨將技術(shù)融入新專業(yè)教學(xué)挑戰(zhàn)，同時還要保證自身創(chuàng)新與時俱進(jìn)開展數(shù)字化教學(xué)。筆者思考通過電子教學(xué)平臺創(chuàng)新改革反推教學(xué)，以基于“互聯(lián)網(wǎng)+積木”形式搭建電子硬件平臺使其適用于電子專業(yè)教學(xué)、相關(guān)專業(yè)教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。本文通過教學(xué)硬件平臺問題探究、硬件平臺設(shè)計(jì)思路、硬件平臺實(shí)踐驗(yàn)證三個方面進(jìn)行闡述和分析，以求索電子專業(yè)未來教育發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;積木形式;共性教育;個性發(fā)展;硬件平臺

《人工智能》一書中提到“在人工智能時代，最能體現(xiàn)的是人類綜合素質(zhì)技能，該技能需要的是“定制化”教育或培育，而不是從傳統(tǒng)的“批量”教育中獲取”，也就是培養(yǎng)學(xué)生能力需要更專注、更專業(yè)、更專一的培養(yǎng)。筆者本著“減少共性教育時間，增加個性發(fā)展空間”理念嘗試將傳統(tǒng)電子硬件教學(xué)平臺創(chuàng)新改造。并通過平臺豐富屬性反向開展項(xiàng)目教學(xué)，實(shí)操項(xiàng)目分為“做、學(xué)、探、創(chuàng)、評”五個教學(xué)環(huán)節(jié)，從“做中學(xué)、學(xué)中探、探中創(chuàng)”階梯式課堂活動，逐步增加學(xué)生自主探究和創(chuàng)新能力的發(fā)展空間。

一、電子專業(yè)教學(xué)硬件平臺問題探究

時代和技術(shù)發(fā)展對專業(yè)建設(shè)挑戰(zhàn)，使得教學(xué)載體也隨之改變，為了應(yīng)對新技術(shù)、新專業(yè)，對傳統(tǒng)專業(yè)教學(xué)以及實(shí)訓(xùn)平臺分析如下：

1.新專業(yè)建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)

近年來中職新增設(shè)多門專業(yè)，如工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等。這些專業(yè)都涉及電子知識，且都是特定領(lǐng)域電子知識，而非電子基礎(chǔ)教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)項(xiàng)目已經(jīng)不能應(yīng)對新專業(yè)教學(xué)挑戰(zhàn)，需要傳統(tǒng)教學(xué)各方面創(chuàng)新應(yīng)對。

2.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對實(shí)操的挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是專業(yè)建設(shè)一大挑戰(zhàn)，其中實(shí)操相對于純理論網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更難，主要表現(xiàn)在技巧操作很難展示、實(shí)操問題很難表述、課上狀態(tài)很難監(jiān)控，需要傳統(tǒng)教學(xué)技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+積木”硬件平臺設(shè)計(jì)

平臺只是教學(xué)載體，重要的是課堂給予學(xué)生什么樣的能力培養(yǎng)。圍繞自主學(xué)習(xí)能力、探究能力和創(chuàng)新能力，通過平臺設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方案闡述平臺改造方案如下：

1.設(shè)計(jì)理念

教學(xué)：通過改變教學(xué)載體（電子硬件平臺）反推教學(xué)，平臺根據(jù)不同學(xué)科設(shè)計(jì)不同項(xiàng)目，再結(jié)合“做、學(xué)，探、創(chuàng)、評”教學(xué)環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化課堂教學(xué)流程，保障對學(xué)生能力的有效培養(yǎng)。

硬件：基于“互聯(lián)網(wǎng)化+積木化”形式設(shè)計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)化：是硬件設(shè)計(jì)一定要適合遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，第二是硬件本身自帶網(wǎng)絡(luò)資源。積木化：是將項(xiàng)目按積木屬性分割，可拼裝、可拆卸、可重復(fù)利用，保障課堂教學(xué)內(nèi)容可探究、可拓展，以此培養(yǎng)學(xué)生自主、探究、創(chuàng)新能力。

2.設(shè)計(jì)方案

方案主要針對平臺硬件基于項(xiàng)目積木化和模塊網(wǎng)絡(luò)化形式改造設(shè)計(jì)，滿足自主、探究、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。第一步：以學(xué)科實(shí)際技術(shù)需求確立典型項(xiàng)目，不同學(xué)科不同項(xiàng)目教學(xué)。例如：工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的減速電機(jī)驅(qū)動電路、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的RFID射頻模塊、電子專業(yè)的八路搶答器模塊電路等項(xiàng)目。第二步：將項(xiàng)目積木化分割。分割取決于項(xiàng)目中的功能，按功能模塊化，并且每個模塊接口標(biāo)準(zhǔn)化來提高項(xiàng)目拼裝穩(wěn)定性。項(xiàng)目確立后增加模塊探究和自主內(nèi)容，因?yàn)轫?xiàng)目平臺面向的是中職學(xué)生不像大學(xué)生更自主，所以探究內(nèi)容要豐富給予學(xué)生自主學(xué)習(xí)一個過渡。第三步：PCB板互聯(lián)網(wǎng)化。PCB板通過印制二維碼鏈接網(wǎng)絡(luò)給予“數(shù)字化”服務(wù)。數(shù)字服務(wù)主要圍繞網(wǎng)絡(luò)視頻資源、操作自動評價、反饋學(xué)習(xí)狀況和進(jìn)度三個方面建設(shè)提高平臺自主學(xué)習(xí)和監(jiān)測性能。

三、“互聯(lián)網(wǎng)+積木”電子硬件平臺實(shí)踐應(yīng)用

為了進(jìn)一步探究“互聯(lián)網(wǎng)+積木”形式的電子硬件平臺應(yīng)用，檢驗(yàn)平臺的實(shí)用性。筆者以項(xiàng)目硬件為教學(xué)載體，通過任務(wù)驅(qū)動形式開展教學(xué)，過程“做、學(xué)、探、創(chuàng)、評”五個環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力，具體操作如下：

1.“做”任務(wù)，焊電路，得方法

“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識”。在電子實(shí)訓(xùn)課中“做”不是傳統(tǒng)講解后照圖焊接電路而是在解決問題前查閱資料、制作電路、測量數(shù)據(jù)等進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，通過做的過程喚起學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)的知識、經(jīng)驗(yàn)及表再經(jīng)過練習(xí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)方法。

2.“學(xué)”技術(shù)，測數(shù)據(jù)，得知識

“學(xué)而不思則惘”，電路測量前先要把知識梳理好，才能有效驗(yàn)證模塊電路的好壞。先了解電路模塊的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，再去分析思考原理，推出數(shù)據(jù)通過測量驗(yàn)證。從而使學(xué)生利用有關(guān)知識與經(jīng)驗(yàn)去"同化"或"順應(yīng)"所學(xué)的新知識，從而找到獨(dú)立“學(xué)”的方法。

3.“探”問題，尋新知，得能力

“最精湛的教學(xué)藝術(shù)，遵循的最高準(zhǔn)則就是讓學(xué)生提出問題”。“探”是學(xué)生在“學(xué)”過程中碰到問題，問題是實(shí)施教學(xué)最好的載體。由于問題來源于學(xué)生實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、自覺性更強(qiáng)，興趣更濃，可將遇到得到問題作為學(xué)生探索的方向。并且也是對新知識的探索問題而新知探索的過程，學(xué)生在做的過程中發(fā)現(xiàn)問題，利用原有知識同化新知解決問題。

4.“創(chuàng)”應(yīng)用，拓思路，得素養(yǎng)

“紙上得來終覺醒，絕知此事要躬行”。對于新知識的鞏固，最好的方法是應(yīng)用。其目的是讓電子知識與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。通過任務(wù)拓展環(huán)節(jié)，學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識和技能后進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。要注意兩點(diǎn)：①不能為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，在創(chuàng)新過程中要考慮學(xué)生能力。②在創(chuàng)設(shè)過程可能涉及到課外知識，教師需要將