《通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)》課程創(chuàng)客教育模式教學(xué)改革探索實(shí)施

郭曉鳳　權(quán)海平　李俊嬌

摘 ?要：文章融合創(chuàng)客教育理念，把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行主題化設(shè)計(jì)，教學(xué)實(shí)施以“SCS”教學(xué)方法為主導(dǎo)，配合多種信息化教學(xué)手段的應(yīng)用，對(duì)《通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)》課程進(jìn)行了創(chuàng)客教育模式教學(xué)改革的探索實(shí)施，通過(guò)課程教學(xué)改革實(shí)施提升了學(xué)生的課堂參與度、激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：主題化設(shè)計(jì);“SCS”教學(xué)方法;信息化教學(xué)手段;創(chuàng)客教育模式教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2020）31-0127-03

Abstract： Integrating the concept of maker education， the course "communication product design and development" explores and practices the teaching reform of the innovative education mode which includes the thematic design of teaching contents， the implementation of teaching guided by "SCS" teaching methods， and the application of a variety of information teaching methods. Through the practice of the teaching reform， students' participation in class is improved， students' innovation consciousness is stimulated， students' innovation ability is cultivated， and the course teaching objectives is realized.

Keywords： thematic design; "SCS" teaching methods; information teaching methods; teaching reform of the innovative education mode

引言

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，創(chuàng)客教育模式的課程改革是融合創(chuàng)客教育理念，基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)實(shí)施過(guò)程合理使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)造物，鼓勵(lì)分享，旨在為培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力和創(chuàng)新能力，探索一種有特色的課程教學(xué)改革之路[1]。

《通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)》課程是電子信息工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，為培養(yǎng)本專(zhuān)業(yè)的典型崗位群電子信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)助理工程師的能力需求而設(shè)置。本門(mén)課程以STM32智能芯片為載體設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的通信產(chǎn)品，本門(mén)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，需要硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)相結(jié)合，而且知識(shí)與技術(shù)更新較快，學(xué)生普遍認(rèn)為本門(mén)課程比較難學(xué)，缺乏學(xué)習(xí)興趣，課程的參與度較低，針對(duì)本門(mén)課程進(jìn)行創(chuàng)客教育模式的課程改革實(shí)踐。

一、課程改革思路

創(chuàng)客教育模式課程改革是指把創(chuàng)客教育模式與課程教學(xué)改革關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)課程改革活動(dòng)實(shí)踐創(chuàng)客教育，把“教室、實(shí)訓(xùn)室”變成氛圍自主、開(kāi)放的“創(chuàng)客空間”，把“授課內(nèi)容”變成“創(chuàng)客活動(dòng)”，把“教師”變成學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)建者、學(xué)習(xí)資源的提供者以及學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的合作者和促進(jìn)者，把“學(xué)生”變成創(chuàng)意者、設(shè)計(jì)者、行動(dòng)者和分享者。課程實(shí)施以創(chuàng)客活動(dòng)任務(wù)實(shí)施為主線(xiàn)，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)進(jìn)行簡(jiǎn)單任務(wù)模仿實(shí)踐、故障的分析與排查、拓展任務(wù)創(chuàng)新實(shí)踐及分享任務(wù)實(shí)施的問(wèn)題解決方法與收獲來(lái)展開(kāi)課程學(xué)習(xí)，教師為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境、提供學(xué)習(xí)資源，指導(dǎo)推進(jìn)任務(wù)實(shí)施[2]。

二、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

采用主題化的方法進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)流程為：從課程的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)選定主題->從易到難設(shè)計(jì)課程創(chuàng)客活動(dòng)任務(wù)->依SCS教學(xué)法細(xì)化教學(xué)任務(wù)->完成主題目標(biāo)。圍繞主題，設(shè)計(jì)活動(dòng)內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式開(kāi)展學(xué)習(xí)，并在與主題相關(guān)的課程教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加與主題相關(guān)的難度較大的教學(xué)內(nèi)容，形成拓展任務(wù)，實(shí)現(xiàn)主題目標(biāo)。同時(shí)為學(xué)生提供內(nèi)容廣泛的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以有選擇的自學(xué)與主題相關(guān)的任何學(xué)習(xí)材料，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科培養(yǎng)[3]。

主題化的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。本課程一共設(shè)置了5個(gè)主題。主題一娛樂(lè)（GPIO輸出/輸入控制），包括2各活動(dòng)，分別為活動(dòng)1LED燈控制和活動(dòng)2按鍵檢測(cè)。具體實(shí)施有：任務(wù)1點(diǎn)亮1個(gè)LED燈，任務(wù)2交替控制2個(gè)LED燈，任務(wù)3按鍵控制LED燈。拓展任務(wù)為按鍵控制流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主題二儀器儀表（STM32定時(shí)器與PWM的應(yīng)用），包括2個(gè)活動(dòng)，分別為活動(dòng)1方波信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)和活動(dòng)2PWM信號(hào)發(fā)射器設(shè)計(jì)。具體實(shí)施有：任務(wù)1方波信號(hào)的產(chǎn)生，任務(wù)2基于PWM的LED呼吸燈的控制。拓展任務(wù)為輸入方波頻率的檢測(cè)。主題三信息通訊（串行通信技術(shù)應(yīng)用），主要活動(dòng)為：STM32與PC機(jī)通信。具體任務(wù)有：任務(wù)1查詢(xún)法實(shí)現(xiàn)STM32與PC機(jī)通信，任務(wù)2中斷法實(shí)現(xiàn)STM32與PC機(jī)通信。拓展任務(wù)為移動(dòng)通信終端數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主題四工業(yè)控制（通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)踐），主要活動(dòng)為：?jiǎn)吸c(diǎn)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體任務(wù)有：任務(wù)1溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，任務(wù)2溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，任務(wù)3溫度控制系統(tǒng)的制作。拓展任務(wù)為多點(diǎn)環(huán)境溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主題五創(chuàng)客實(shí)踐項(xiàng)目，主要活動(dòng)為：學(xué)生自主設(shè)計(jì)創(chuàng)客實(shí)踐項(xiàng)目。具體任務(wù)有：任務(wù)1方案的設(shè)計(jì)，學(xué)生根據(jù)自己的創(chuàng)意進(jìn)行項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì);任務(wù)2方案的實(shí)施，程序編寫(xiě)與調(diào)試，硬件電路制作，軟硬件聯(lián)合調(diào)試;任務(wù)3檢查匯報(bào)，項(xiàng)目路演，分享匯報(bào)。

三、課程實(shí)施過(guò)程改革

把教學(xué)實(shí)施轉(zhuǎn)化成創(chuàng)客活動(dòng)，以問(wèn)題探究、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的創(chuàng)客活動(dòng)實(shí)施為主線(xiàn)，活動(dòng)過(guò)程中以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單任務(wù)模仿實(shí)踐、故障的分析與排查、拓展任務(wù)創(chuàng)新實(shí)踐、分享任務(wù)實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題解決方法與收獲，讓學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)、勇于創(chuàng)新實(shí)踐，同時(shí)培養(yǎng)其規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘛＞唧w的實(shí)施過(guò)程分成課前、課中和課后[4]。

（一）課前準(zhǔn)備

1. 下發(fā)任務(wù)單：教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)發(fā)布教學(xué)任務(wù)。學(xué)生查看任務(wù)單的任務(wù)要求和教學(xué)目的，知道本次課程要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

2. 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)課程學(xué)習(xí)：教師提前上傳教學(xué)視頻、課件PPT。學(xué)生通過(guò)課程平臺(tái)學(xué)習(xí)教師提前上傳的視頻和課件。

3. 完成隨堂測(cè)試：教師上傳隨堂測(cè)試試題。學(xué)生針對(duì)課程平臺(tái)的學(xué)習(xí)，完成隨堂測(cè)試。

4. 學(xué)習(xí)討論：教師回復(fù)解答學(xué)生的問(wèn)題。學(xué)生針對(duì)所學(xué)內(nèi)容有問(wèn)題可以隨時(shí)發(fā)到討論區(qū)和老師交流討論。會(huì)的學(xué)生可以回復(fù)解答。

5. 教學(xué)調(diào)整：針對(duì)學(xué)生討論區(qū)的提問(wèn)和隨堂測(cè)試的完成情況，調(diào)整教學(xué)實(shí)施，重點(diǎn)講解的內(nèi)容。

（二）課中實(shí)施

課中教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程如表1所示。

（三）課后評(píng)價(jià)與鞏固

教學(xué)評(píng)價(jià)分為團(tuán)隊(duì)互評(píng)、組員互評(píng)和教師評(píng)價(jià)三部分組成，通過(guò)對(duì)每個(gè)任務(wù)的評(píng)價(jià)，最終形成本門(mén)課程的評(píng)價(jià)結(jié)果。評(píng)價(jià)考核注重創(chuàng)客活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程評(píng)價(jià)，注重對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的考核。

團(tuán)隊(duì)互評(píng)分為由硬件電路設(shè)計(jì)正確、軟件程序設(shè)計(jì)正確、任務(wù)設(shè)計(jì)具有新穎性、知識(shí)講解正確、表達(dá)流暢、問(wèn)題回答正確六項(xiàng)指標(biāo)組成。

組員互評(píng)由提出可實(shí)施的創(chuàng)意、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序編寫(xiě)、故障分析與排查、匯報(bào)展示、積極與組員協(xié)作六項(xiàng)指標(biāo)組成。

教師評(píng)價(jià)由硬件電路設(shè)計(jì)正確、軟件程序設(shè)計(jì)正確，任務(wù)設(shè)計(jì)具有新穎性、團(tuán)隊(duì)分工明確友好協(xié)作、能夠分析與排除故障五項(xiàng)指標(biāo)組成。

課后鞏固提升分三步走，一是教師為學(xué)生提供近幾年學(xué)生開(kāi)發(fā)的創(chuàng)客項(xiàng)目課程，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)發(fā)創(chuàng)客項(xiàng)目課程，學(xué)生參考學(xué)長(zhǎng)和老師開(kāi)發(fā)的創(chuàng)客項(xiàng)目課程，模仿開(kāi)發(fā)新的創(chuàng)客項(xiàng)目課程，同時(shí)也鍛煉自身的資料整理能力;二是開(kāi)放創(chuàng)客工坊，提供工具和材料，引導(dǎo)學(xué)生積極走進(jìn)藍(lán)島創(chuàng)客工坊，進(jìn)行創(chuàng)客實(shí)踐;三是把技能競(jìng)賽題目融入課程中，為學(xué)生提供資源，鼓勵(lì)學(xué)生積極準(zhǔn)備技能比賽。

四、課程教學(xué)方法與信息化教學(xué)手段應(yīng)用

創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)實(shí)施教學(xué)方法主要采用“SCS（分散（Separation）→集中（Centralization）→再分散（Again separation））教學(xué)法”，具體包括：Story情懷故事引入，Copy簡(jiǎn)單任務(wù)模仿，State知識(shí)要點(diǎn)講解，Copy Extend擴(kuò)展任務(wù)實(shí)施，Stimulate創(chuàng)新激發(fā)引導(dǎo)，Cooperaion協(xié)同任務(wù)完成，Share作品分享。通過(guò)情懷故事引入激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，簡(jiǎn)單任務(wù)模仿讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)技能的應(yīng)用，知識(shí)要點(diǎn)講解為學(xué)生創(chuàng)新提供支撐，擴(kuò)展任務(wù)實(shí)施鼓勵(lì)學(xué)生嘗試創(chuàng)新改進(jìn)，創(chuàng)新激發(fā)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，協(xié)同任務(wù)完成指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐，作品分享任務(wù)實(shí)施過(guò)程中的成功與失敗，為下次創(chuàng)客活動(dòng)的實(shí)施提供借鑒。

課程教學(xué)資源上傳網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生可以在線(xiàn)學(xué)習(xí)、提問(wèn)，教師和學(xué)生均可回復(fù)，根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果。其次應(yīng)用Keil編程軟件和硬件開(kāi)發(fā)電路聯(lián)合進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，驗(yàn)證功能，通過(guò)線(xiàn)下教師、同學(xué)指導(dǎo)和線(xiàn)上微視頻配合解決程序編寫(xiě)和軟硬件聯(lián)調(diào)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。再有利用QQ在線(xiàn)文檔的便利性和學(xué)生對(duì)智能手機(jī)的喜好，把程序編寫(xiě)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟硬件聯(lián)調(diào)遇到的問(wèn)題在在線(xiàn)文檔上進(jìn)行編輯，然后學(xué)生和教師共同提供解決方法，同時(shí)拍攝成解決方法的微視頻，供學(xué)生參考排除任務(wù)實(shí)施故障，問(wèn)題和解決辦法不斷總結(jié)、更新、迭代，為新一屆學(xué)生學(xué)習(xí)、解決課程的難點(diǎn)提供了資源和方法[5]。

五、教學(xué)效果

（一）創(chuàng)客教育模式課程改革的實(shí)施、激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂參與度

在學(xué)習(xí)本門(mén)課程之前，對(duì)本門(mén)課程進(jìn)行簡(jiǎn)介，學(xué)生在知道本門(mén)課程既要進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)又要進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，普遍對(duì)程序設(shè)計(jì)具有畏難情緒，對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣明顯減少了，然后進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的興趣，結(jié)果全班40名學(xué)生中只有10名學(xué)生對(duì)本門(mén)課程感興趣，希望學(xué)習(xí)。進(jìn)行創(chuàng)客教育模式課程改革之后，針對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)施和考核方式等方面的感興趣程度又進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果有26名學(xué)生對(duì)本門(mén)課程有了興趣，希望后續(xù)繼續(xù)學(xué)習(xí)。

（二）線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，解決了課程的難點(diǎn)，提升了教學(xué)效果

本門(mén)課程的難點(diǎn)是學(xué)生普遍對(duì)程序調(diào)試比較畏懼，通過(guò)利用QQ在線(xiàn)文檔整理、總結(jié)問(wèn)題與解決辦法，讓學(xué)生遇到問(wèn)題有的放矢，有據(jù)可查，隨著課程的進(jìn)行，通過(guò)課堂觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的為難情緒在不斷下降，使學(xué)生不再畏懼問(wèn)題，停止前進(jìn)的腳步，提升了教學(xué)效果，為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)任務(wù)功能，使學(xué)生的職業(yè)能力和教師的專(zhuān)業(yè)技能得到了雙提升。

（三）多種信息化教學(xué)手段的應(yīng)用，解決了課程重

點(diǎn)，提升了學(xué)習(xí)效率

利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間限制，微課可以滿(mǎn)足碎片化的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)習(xí)方式多元化，動(dòng)畫(huà)演示生動(dòng)形象，強(qiáng)化記憶，多種信息化教學(xué)手段的應(yīng)用，解決了課程的重點(diǎn)，符合學(xué)生喜歡新鮮事物，喜歡現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，提升了學(xué)習(xí)效率。

（四）創(chuàng)客活動(dòng)任務(wù)的實(shí)施，開(kāi)拓了學(xué)生視野，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力

通過(guò)創(chuàng)客活動(dòng)的實(shí)施使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)和技能得到了鞏固和提升，學(xué)生自主探究與團(tuán)隊(duì)協(xié)作相結(jié)合，通過(guò)資料搜集學(xué)習(xí)新技術(shù)，開(kāi)拓了視野，激發(fā)了想象力、提出了新想法、動(dòng)手實(shí)現(xiàn)新想法、分析解決問(wèn)題、分享成功與失敗，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)了基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)參與校內(nèi)和校外的多項(xiàng)應(yīng)用STM32技術(shù)的技能大賽，取得了較好的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳煥慶，武傳震.創(chuàng)客式教育：創(chuàng)客教育從邊緣走向融合之路[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2020，30（1）：121-126.

[2]朱軼，劉會(huì)霞，申屠浩.面向高等職業(yè)教育的創(chuàng)客教育模式設(shè)計(jì)[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2019（24）：106-109.

[3]傅建中，周繼烈，等.創(chuàng)客教育理念驅(qū)動(dòng)下的工程訓(xùn)練課程改革與探索[J].創(chuàng)新教育研究，2019，7（04）：509-514.

[4]李澤彬，張進(jìn)思，等.基于創(chuàng)客理念的機(jī)器人教學(xué)模式探究與實(shí)踐[J].電子測(cè)試，2019（22）：109-111.

[5]周世菊.創(chuàng)客教育下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式學(xué)習(xí)影響因素研究[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2020（1）：98-101.