信息化教學(xué)在《傳感器及其應(yīng)用》中的實(shí)踐

李劍晶

摘要：教育信息化是指在教育領(lǐng)域全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)來促進(jìn)教育改革和教育發(fā)展的過程，隨著教育信息化的不斷推進(jìn)，基于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的信息化教學(xué)如火如荼地開展。教師在教學(xué)中經(jīng)常采用基于信息技術(shù)的教學(xué)形式，學(xué)習(xí)的各個(gè)層面都打上了信息技術(shù)的烙印，學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開信息技術(shù)的支撐。本文就筆者所了解的信息化教學(xué)做了闡述，并提出了針對(duì)《傳感器及其應(yīng)用》在信息化教學(xué)中實(shí)現(xiàn)有效、深度學(xué)習(xí)的途徑。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué)；傳感器及其應(yīng)用；職業(yè)教育

隨著以計(jì)算機(jī)、多媒體、通訊、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等為代表的信息收集、處理、加工、傳輸?shù)燃夹g(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)不斷滲透到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域和各個(gè)方面，在全球范圍內(nèi)改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、交往方式、學(xué)習(xí)方式和教育方式，人類跨入了一個(gè)嶄新的時(shí)代——信息化時(shí)代。信息社會(huì)的高度發(fā)展要求教育必須改革以滿足培養(yǎng)面向信息化社會(huì)創(chuàng)新人才的需求，教育信息化是將信息作為教育系統(tǒng)的一種基本構(gòu)成要素，并在教育的各個(gè)領(lǐng)域廣泛地利用信息技術(shù)，促進(jìn)教育現(xiàn)代化的過程。

一、信息化教學(xué)的概念

信息化的概念是在20世紀(jì)90年代伴隨著信息高速公路的興建而提出來的。信息化教學(xué)是以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)的新教育體系，包括教育觀念、教育組織、教育內(nèi)容、教育模式、教育技術(shù)、教育評(píng)價(jià)、教育環(huán)境等一系列的改革和變化。信息化教學(xué)主要包括六個(gè)要素，其中，信息網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，信息資源是核心，信息資源的利用與信息技術(shù)的應(yīng)用是目的，而信息化人才、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和信息化政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)是其保障。

二、信息化教學(xué)的特征

從技術(shù)上講信息化教學(xué)的基本特征是教學(xué)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒化。數(shù)字化使得教育信息技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)備簡(jiǎn)單、性能可靠和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。網(wǎng)絡(luò)化使得信息資源可共享、活動(dòng)時(shí)空限制少、人際合作易實(shí)現(xiàn)。智能化使得系統(tǒng)能夠做到教學(xué)行為人性化、人機(jī)通訊自然化、繁雜任務(wù)代理化。多媒化使得信息媒體設(shè)備一體化、信息表征多元化、真實(shí)現(xiàn)象虛擬化。

從教學(xué)實(shí)現(xiàn)過程上講信息化教學(xué)具有教材多媒化、資源全球化、教學(xué)個(gè)性化、學(xué)習(xí)自主化、活動(dòng)合作化、管理自動(dòng)化、環(huán)境虛擬化等顯著特點(diǎn)。教材多媒化就是利用多媒體，特別是超媒體技術(shù)，建立教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化、動(dòng)態(tài)化、形象化表示。資源全球化就是利用網(wǎng)絡(luò)，特別是Internet，使全世界的教育資源連成一個(gè)信息海洋，供廣大教育用戶共享。教學(xué)個(gè)性化即利用人工智能技術(shù)構(gòu)建的智能導(dǎo)師系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的不同個(gè)性特點(diǎn)和需求進(jìn)行教學(xué)和提供幫助。學(xué)習(xí)自主化即學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。活動(dòng)合作化即通過合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，其形式包括通過計(jì)算機(jī)合作（網(wǎng)上合作學(xué)習(xí)）、在計(jì)算機(jī)面前合作（如小組作業(yè)）、與計(jì)算機(jī)合作（計(jì)算機(jī)扮演學(xué)生同伴角色）。管理自動(dòng)化即利用計(jì)算機(jī)管理教學(xué)過程，包括計(jì)算機(jī)化測(cè)試與評(píng)分、學(xué)習(xí)問題診斷、學(xué)習(xí)任務(wù)分配等功能。環(huán)境虛擬化意味著教學(xué)活動(dòng)可以在很大程度上脫離物理空間時(shí)間的限制。

三、信息化教學(xué)的發(fā)展歷程

1.傳統(tǒng)教學(xué)。基于第一代信息技術(shù)的教學(xué)，紙、筆、黑板、實(shí)物模型等。

2.電化教學(xué)。基于第二代信息技術(shù)的教學(xué)，光學(xué)設(shè)備、電聲設(shè)備、電視設(shè)備等。

3.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。基于第二代信息技術(shù)的教學(xué)，計(jì)算機(jī)。

4.信息化教學(xué)。信息時(shí)代的教學(xué)，計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

四、信息化教學(xué)基本原則

1.以學(xué)為中心，注重學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。教師是作為學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，引導(dǎo)、監(jiān)控和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程。

2.充分利用各種信息資源來支持學(xué)習(xí)。

3.以“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”和“問題解決”作為學(xué)習(xí)和研究活動(dòng)的主線，在相關(guān)的有具體意義的情境中確定和教授學(xué)習(xí)策略與技能。

4.強(qiáng)調(diào)“協(xié)作學(xué)習(xí)”。這種協(xié)作學(xué)習(xí)不僅指學(xué)生之間、師生之間的協(xié)作，也包括教師之間的協(xié)作，如實(shí)施跨年級(jí)和跨學(xué)科的基于資源的學(xué)習(xí)等。

5.強(qiáng)調(diào)針對(duì)學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源的評(píng)價(jià)。

五、信息化教學(xué)在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用

《傳感器及其應(yīng)用》這門課程屬于中職學(xué)校電子類專業(yè)課程。在教學(xué)中如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，往往由于知識(shí)晦澀難懂、枯燥乏味，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，很難達(dá)到教學(xué)效果。為了克服傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，我采用了信息化教學(xué)手段——以電腦機(jī)器人為媒體，將傳感器的應(yīng)用與機(jī)器人的制作結(jié)合起來。運(yùn)用三維仿真教學(xué)軟件與任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的教學(xué)形式，有利于學(xué)生互助互動(dòng)，培養(yǎng)協(xié)作式學(xué)習(xí)與創(chuàng)新精神，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，增強(qiáng)課堂的教學(xué)效果并為學(xué)生今后自主學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

現(xiàn)以教材中第九章第三節(jié)《光電傳感器的應(yīng)用》為例進(jìn)行說明。

教學(xué)步驟l：新任務(wù)的引入（教師講授）（2分鐘）。

任務(wù)：機(jī)器人尋跡走橢圓。

規(guī)則：要求從任一位置作為起點(diǎn)，機(jī)器人能夠沿橢圓黑線作尋跡運(yùn)動(dòng)。

教學(xué)步驟2：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)（放幻燈片）（3分鐘）。

尋跡機(jī)器人-策略分析-硬件搭建-軟件編寫-調(diào)試運(yùn)行

教學(xué)步驟3：分析任務(wù)（教師引領(lǐng)，學(xué)生分析）（10分鐘）。

機(jī)器人的制作通常都是按照“構(gòu)思、準(zhǔn)備、搭建、編程、調(diào)試”的流程進(jìn)行的。其實(shí)機(jī)器人也是具有智能的，只不過它的智能是由我們來賦予的。所以我們可以嘗試把自己“代人”機(jī)器人的角色，代替機(jī)器人思考。“如果我是機(jī)器人，我會(huì)怎樣做呢？”于是我們得出下面幾個(gè)動(dòng)手之前要思考的問題：

（1）人類是用什么辦法尋跡的？

（2）如果換做機(jī)器人用什么辦法？

（3）我們?nèi)祟惻c機(jī)器人有什么異同點(diǎn)？

教學(xué)步驟4：搜索資料（學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源查找資料）（15分鐘）。

（1）相同。

接受外界信息-信息處理-動(dòng)作響應(yīng)

（2）人類與機(jī)器人對(duì)外界認(rèn)知的過程中，使用的器官有所不同。

（3）查一查對(duì)于機(jī)器人，要使用什么辦法、什么傳感器才能尋跡走橢圓？

學(xué)生通過查找資料再經(jīng)過前面的分析，機(jī)器人要用到的器件包括：動(dòng)作模塊、視覺模塊、RCU。結(jié)合以前所學(xué)到的知識(shí)，不難確定實(shí)際需要的器件分別是：機(jī)器人控制器RCU、兩個(gè)馬達(dá)模塊、若干轉(zhuǎn)輪和灰度模塊。

教學(xué)步驟5：根據(jù)任務(wù)，進(jìn)行搭建（學(xué)生分小組完成，教師檢查）（15分鐘）。

前面提到機(jī)器人要能走，必須要有腿（馬達(dá)），要辨別顏色需要通過眼睛（灰度傳感器）。進(jìn)行辨別，最后，大腦（RCU）根據(jù)傳感器傳回來的信息進(jìn)行分析，然后控制運(yùn)動(dòng)器官（馬達(dá)）作出反應(yīng)。

教學(xué)步驟6：根據(jù)任務(wù)，制定策略（教師引導(dǎo)，學(xué)生分析、回答、解決問題）（10分鐘）。

搭建好了機(jī)器人，需要進(jìn)行策略分析讓機(jī)器人像人類沿橢圓走黑線。

（1）機(jī)器人在前進(jìn)中左馬達(dá)是否檢測(cè)到黑線。

（2）假如左馬達(dá)檢測(cè)到了黑線，以左馬達(dá)為軸心向左轉(zhuǎn)。

（3）假如右馬達(dá)檢測(cè)到了黑線，以右馬達(dá)為軸心向右轉(zhuǎn)。

（4）不斷重復(fù)以上步驟。

教學(xué)步驟7：編程學(xué)習(xí)（學(xué)生上網(wǎng)查找資料在做中學(xué)，教師在做中教）（30分鐘）。

教學(xué)步驟8：導(dǎo)人調(diào)試（軟件仿真）（5分鐘）。

導(dǎo)入場(chǎng)地、機(jī)器人、和策略進(jìn)行仿真，修改。

教學(xué)步驟9：對(duì)學(xué)生所完成的項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)方式如下表。（學(xué)生操作，教師評(píng)分）（5分鐘）。

六、信息化教學(xué)的展望

信息化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)已逐漸顯現(xiàn)出來并為越來越多的人所重視，我們要大力發(fā)展信息化教學(xué)，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將已有的網(wǎng)絡(luò)教室、校園網(wǎng)、Intemet和教學(xué)軟件充分利用起來，并對(duì)它們進(jìn)行修改和補(bǔ)充，使之真正為教學(xué)服務(wù)，并使其深入到教學(xué)改革中去，這將使我們的教育事業(yè)如虎添翼，蒸蒸日上。隨著人們觀念的更新，網(wǎng)絡(luò)課件質(zhì)量的不斷提高，軟件開發(fā)商們的不斷成熟，相信在不久的將來，信息化教學(xué)會(huì)有一個(gè)新的飛躍。