论文部分内容阅读
摘要：本文以“嵌入式微型机器人”课程为对象，在电脑鼠走迷宫竞赛的引领下，应用工作过程系统化课程开发方法进行了课程整体设计，并对课程内容、教学方法以及考核方式等进行了调整与设计，实际教学结果表明该课程的教学改革收到了良好的效果。
关键词：电脑鼠；课程设计；教学改革
1. 引言
电脑鼠（MicroMouse）是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置[1]。电脑鼠包含了微处理器、电机、传感器、车身机械结构、驱动电路、电池和车轮等硬件和负责控制电脑鼠正常运行的软件程序，结合了机械、机电、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识，具有多学科知识融合的特点，非常适合作为相关学科领域综合性工程实践教学的教具[2]。
电脑鼠走迷宫竞赛起源于美国，至今已有将近40年的历史，目前在高校以及高职院校中均是一项非常盛行的赛事。本文主要介绍了以电脑鼠为教具，将电脑鼠走迷宫竞赛作为工作情境的应用电子技术专业所开设的《嵌入式微型机器人》课程的整体设计和具体实施过程，并通过长时间的实践教学总结了该课程的意义。
2. 课程设计
2.1课程简介
《嵌入式微型机器人》课程在应用电子技术专业课程体系中属于职业能力选修课，是一门综合性较强、职业能力要求较高的课程，安排在第五学期完成，总计24学时。通过本课程的学习，学生能够掌握电脑鼠的硬件组成及软件开发环境的使用，并通过软硬件联合调试使电脑鼠结合基本算法按照给定路线行进，从而完成电脑鼠走迷宫的任务。
2.2课程整体设计
《嵌入式微型机器人》课程在电脑鼠竞赛的引领下，在基于工作过程系统化课程设计理念的指导下，邀请专家和该课程相关教师共同研讨，按照调研工作岗位群、筛选典型工作环节、归纳行动场、轉换为行动场、遴选参照系、设置学习情境、确定学习任务的基本课程开发步骤设计出了该课程的整体教学设计，如图1所示。
课程设计的关键是要归纳出过程性的典型工作任务并与普适性工作过程匹配，选择理想的参照系并在同意范畴内归纳形成三个及以上的并列、递进或包容关系的学习情境[3]。在学习情境的设置方面，根据参照系迷宫板的难度，该课程由简单到复杂设置了三个递进关系的电脑鼠走迷宫情境。本课程通过采用问卷法、观察法、工作实践法等多种手段进行工作岗位群的调研，总结出了相对应职业角色的一些典型工作环节。针对高职学生理论基础薄弱，课程涉及的内容多，学时又少的特点，很多内容只能浅显的介绍而无法深入[4]，筛选出了任务分析，搜索策略确定，软硬件联调，基本功能调试和走迷宫测试五个典型工作环节。
任务分析指的是学生对相对应教学情境下要完成的任务进行剖析，明确具体的工作任务；搜索策略的确定是指学生在明确了具体的工作任务后，确定完成该任务电脑鼠所需调用的基本算法，从而明确电脑鼠在迷宫中行走所遵循的规则及路径；在搜索策略确定后学生对电脑鼠进行软硬件联调，以确保电脑鼠可以正常工作；基本功能的调试环节中学生通过对确定好搜索策略的程序进行断点的设置，保证电脑鼠能够在迷宫中完成走直线、90度转弯、180度转弯等基本功能，并在调试阶段不断的更正不理想的参数设置；走迷宫测试环节则是学生完成本学习情境所有任务的综合体现。
3. 课程具体实施
在课程整体教学设计的指导下，该课程着重对教学内容的重组、教学方法的应用以及课程的考核方式进行了调整与设计。
3.1教学内容
针对高职学生的知识储备以及基本技能的掌握情况，在教学内容的选择方面，该课程弱化了电脑鼠的各硬件组成部分里具体电路元件的功能分析，软件方面例如底层驱动程序的编写、主程序的编写、电脑鼠路径选择的算法编写等也直接提供给学生，不作为主要教学内容。而是将硬件电路功能模块化介绍，强调硬件传感器的调试方法的实际应用、软件程序中相关参数的设置以及算法的选择等。
3.2教学方法
在授课过程中，每一个情境下的典型工作环节均是按照资讯、计划、决策、实施、检查、评价六步法分组实施并采用了“教、学、做”一体化的具体教学实施过程。在资讯阶段常采用头脑风暴、分组讨论等教学方法；在计划和决策阶段常采用案例分析、讨论、自主学习等手段；在实施阶段则完全体现了学生的实践能力，自己动手完成具体工作过程；在检查和评价阶段常采用自查、互查、自评和互评的方式。
3.3课程考核
本课程考核的目的是使学生能够掌握本门课程所要求的基础知识及基本技能，鼓励特色和创新，在考核方式的设置上更加注重实际的过程考核。每个情境的完成情况所占比重为3：3：4。每个情镜中又包含素质考核、项目报告和实际操作三方面具体内容，上述三方面里面还包含具体的实施细则，根据每个情境内容的不同上述三部分所占比重也各不相同。
4. 结语
本文根据课程教学改革的实际情况，研究了在电脑鼠走迷宫竞赛引领下的基于工作过程系统化的《嵌入式微型机器人》课程的整体设计及具体教学实施过程。经过两年多的教学改革实践，取得了良好的教学效果，在今后的教学过程中，我们将继续进行该课程教学改革的研究，不断完善教学过程，从而提升教学质量。
参考文献：
[1]董莉，江沸菠.“电脑鼠”项目实践教学改革研究[J].实验科学与技术，2015，3（4）：149-152.
[2]王润民，刘占文，杨澜，惠飞.IEEE标准电脑鼠在工程实践教学中的应用[J].实验室研究与探索，2014，33（9）： 117-121，136.
[3]吴全全，闫智勇.工作过程系统化课程开发范式的内涵与特征[J].中国职业技术教育，2017（15）.
[4]杨晶菁，张栋，余春艳.以应用为中心的嵌入式系统教学[J].计算机教育，2014（15）：75-78.
作者简介：徐欢（1983-），女（汉族），河北任丘人，澳门大学硕士研究生，天津石油职业技术学院讲师，从事应用电子技术专业教学工作。
关键词：电脑鼠；课程设计；教学改革
1. 引言
电脑鼠（MicroMouse）是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置[1]。电脑鼠包含了微处理器、电机、传感器、车身机械结构、驱动电路、电池和车轮等硬件和负责控制电脑鼠正常运行的软件程序，结合了机械、机电、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识，具有多学科知识融合的特点，非常适合作为相关学科领域综合性工程实践教学的教具[2]。
电脑鼠走迷宫竞赛起源于美国，至今已有将近40年的历史，目前在高校以及高职院校中均是一项非常盛行的赛事。本文主要介绍了以电脑鼠为教具，将电脑鼠走迷宫竞赛作为工作情境的应用电子技术专业所开设的《嵌入式微型机器人》课程的整体设计和具体实施过程，并通过长时间的实践教学总结了该课程的意义。
2. 课程设计
2.1课程简介
《嵌入式微型机器人》课程在应用电子技术专业课程体系中属于职业能力选修课，是一门综合性较强、职业能力要求较高的课程，安排在第五学期完成，总计24学时。通过本课程的学习，学生能够掌握电脑鼠的硬件组成及软件开发环境的使用，并通过软硬件联合调试使电脑鼠结合基本算法按照给定路线行进，从而完成电脑鼠走迷宫的任务。
2.2课程整体设计
《嵌入式微型机器人》课程在电脑鼠竞赛的引领下，在基于工作过程系统化课程设计理念的指导下，邀请专家和该课程相关教师共同研讨，按照调研工作岗位群、筛选典型工作环节、归纳行动场、轉换为行动场、遴选参照系、设置学习情境、确定学习任务的基本课程开发步骤设计出了该课程的整体教学设计，如图1所示。
课程设计的关键是要归纳出过程性的典型工作任务并与普适性工作过程匹配，选择理想的参照系并在同意范畴内归纳形成三个及以上的并列、递进或包容关系的学习情境[3]。在学习情境的设置方面，根据参照系迷宫板的难度，该课程由简单到复杂设置了三个递进关系的电脑鼠走迷宫情境。本课程通过采用问卷法、观察法、工作实践法等多种手段进行工作岗位群的调研，总结出了相对应职业角色的一些典型工作环节。针对高职学生理论基础薄弱，课程涉及的内容多，学时又少的特点，很多内容只能浅显的介绍而无法深入[4]，筛选出了任务分析，搜索策略确定，软硬件联调，基本功能调试和走迷宫测试五个典型工作环节。
任务分析指的是学生对相对应教学情境下要完成的任务进行剖析，明确具体的工作任务；搜索策略的确定是指学生在明确了具体的工作任务后，确定完成该任务电脑鼠所需调用的基本算法，从而明确电脑鼠在迷宫中行走所遵循的规则及路径；在搜索策略确定后学生对电脑鼠进行软硬件联调，以确保电脑鼠可以正常工作；基本功能的调试环节中学生通过对确定好搜索策略的程序进行断点的设置，保证电脑鼠能够在迷宫中完成走直线、90度转弯、180度转弯等基本功能，并在调试阶段不断的更正不理想的参数设置；走迷宫测试环节则是学生完成本学习情境所有任务的综合体现。
3. 课程具体实施
在课程整体教学设计的指导下，该课程着重对教学内容的重组、教学方法的应用以及课程的考核方式进行了调整与设计。
3.1教学内容
针对高职学生的知识储备以及基本技能的掌握情况，在教学内容的选择方面，该课程弱化了电脑鼠的各硬件组成部分里具体电路元件的功能分析，软件方面例如底层驱动程序的编写、主程序的编写、电脑鼠路径选择的算法编写等也直接提供给学生，不作为主要教学内容。而是将硬件电路功能模块化介绍，强调硬件传感器的调试方法的实际应用、软件程序中相关参数的设置以及算法的选择等。
3.2教学方法
在授课过程中，每一个情境下的典型工作环节均是按照资讯、计划、决策、实施、检查、评价六步法分组实施并采用了“教、学、做”一体化的具体教学实施过程。在资讯阶段常采用头脑风暴、分组讨论等教学方法；在计划和决策阶段常采用案例分析、讨论、自主学习等手段；在实施阶段则完全体现了学生的实践能力，自己动手完成具体工作过程；在检查和评价阶段常采用自查、互查、自评和互评的方式。
3.3课程考核
本课程考核的目的是使学生能够掌握本门课程所要求的基础知识及基本技能，鼓励特色和创新，在考核方式的设置上更加注重实际的过程考核。每个情境的完成情况所占比重为3：3：4。每个情镜中又包含素质考核、项目报告和实际操作三方面具体内容，上述三方面里面还包含具体的实施细则，根据每个情境内容的不同上述三部分所占比重也各不相同。
4. 结语
本文根据课程教学改革的实际情况，研究了在电脑鼠走迷宫竞赛引领下的基于工作过程系统化的《嵌入式微型机器人》课程的整体设计及具体教学实施过程。经过两年多的教学改革实践，取得了良好的教学效果，在今后的教学过程中，我们将继续进行该课程教学改革的研究，不断完善教学过程，从而提升教学质量。
参考文献：
[1]董莉，江沸菠.“电脑鼠”项目实践教学改革研究[J].实验科学与技术，2015，3（4）：149-152.
[2]王润民，刘占文，杨澜，惠飞.IEEE标准电脑鼠在工程实践教学中的应用[J].实验室研究与探索，2014，33（9）： 117-121，136.
[3]吴全全，闫智勇.工作过程系统化课程开发范式的内涵与特征[J].中国职业技术教育，2017（15）.
[4]杨晶菁，张栋，余春艳.以应用为中心的嵌入式系统教学[J].计算机教育，2014（15）：75-78.
作者简介：徐欢（1983-），女（汉族），河北任丘人，澳门大学硕士研究生，天津石油职业技术学院讲师，从事应用电子技术专业教学工作。