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高职编程类课程主要让学生掌握某种程序语言的语法知识点以及算法思路,通常安排在计算机相关专业课程设置中的第一或第二学期进行。语法知识的传统讲解枯燥乏味,却又是重要的基础知识;算法思路普遍难懂,或者理解和编程实现之间存在差距,需要大量的实践来保证知识的掌握。因此,普遍高职学生在学习编程类课程的时候都会不同程度的产生畏难情绪。
信息化技术教学设计,也就是利用信息技术融入到教学和学生互动当中,在课程“教与学”中引入信息化手段,提高学生的学习兴趣,增加学生的积极性与参与程度,以促进“教与学”。将信息化技术来优化传统课程教学,加入到教学环节中,使它成为教师的教学工具、学生的认知工具。信息化教育的教学模式可描述为:以学生为中心,学生在教师创设的情境、协作与会话等学习环境中充分发挥自身的主动性与积极性。[1]编程类课程本身就是信息技术类课程,引入信息化手段更容易让学生感知信息化的优势好处,更容易激发学生的兴趣,从而提高“教与学”的质量与效果。
1 信息化教学设计方法
信息化教学设计的方法多种多样,但针对编程类课程的特点,有以下几种方法:
1)利用现有的或自己开发的网络平台
现今信息化时代,网络上提供了很多的教学网络平台,教师也可以根据教学需求开发属于自己课程的网络教学平台。例如“蓝墨云班课”教学网络平台,它提供了课前预习布置,谈论论坛,分组作业,课前视频,课堂点名,作业布置、互动反馈等功能,贯穿了教学的前期、中期及后期整个过程。学生可以通过电脑也可以通过手机操作。现有的教学网络平台能够方便快捷的整理教学上课资源,重新分配教学资源的利用步骤;此外学生操作便利,也可以因人因能力、掌握程度的不同来合理分配时间来通过教学网络平台进行预习、学习、复习。
2)基于“微课导学”的翻转课堂教学模式
微课就是要把老师的授课内容用信息化手段表现出来,可以替代传统老师讲课的不足,学生在任何时间、任何地点,可以反复开看,更有效的掌握教学内容。微课做的事情,不仅是把文字教材影声化。同时要把老师的情感态度价值观,隐形知识,把老师的讲解、对课程的理解呈现出来。学生在课前通过教师提供的针对性信息化学习环境,例如flash、微课视频、基于课程内容设计的游戏、微信互动交流页面、网络课程学习平台等信息化资源进行自主学习,在课堂上通过分组讨论、项目实践等活动完成知识的内化。
根据编程类教学具有操作性强、知识点难理解的特点,在每个编程算法、语法的教学重点、难点都可以用微课视频来呈现,微课的简洁精练和突出主题的特点非常适合程序语法知识点及算法的教学,根据学生的差异性,学生通过观看微课视频,针对算法推导和编程过程可以反复观看微课视频,能够帮助学生在课堂更好理解,并且帮助教师在课堂上针对同一个疑难问题重复解答的困境中解脱出来。因此,“微课导学”教学模式有利于提高编程类课程的教学效果。设计微课视频时,可采用“普适”+“心动”的策略来提升学习资源的质量。“心动”旨在让学生怦然心动,产生浓烈的兴趣,激发学生对知识点的进一步的理解。富有“心动”的微课视频,可促使学生产生“行动”欲望,从而保证在翻转课堂中,基础知识与核心能力传授的有效完成。微课视频的“心动”,可从“故事引入”、“游戏加强”、“结构统一”等方面入手。
3)开发有助知识理解的软件
编程类课程重点及难点的地方就是算法的推导过程,如何更生动、更直观地引导学生理解、掌握算法的推导过程,尽可能消除学生普遍的畏难情绪呢?利用信息化技术是很好的办法。可以通过制作软件程序,程序可以是以游戏形式呈现,也可以是模拟算法演变的步骤,最好能提供测试的模块,让学生更深层次的体验算法演变的过程。比起传统教学,大段的代码的讲解更能让学生接受,更容易激发学生的学生兴趣。
2 “直接插入法”算法课堂的教学设计
《直接插入排序》教学设计的整体思路是“翻转课堂+Unity 3D模拟体验+程序测试系统”,即将翻转课堂理念融入课堂信息化教学,通过Unity 3D制作跨平台算法演示与体验软件,配合程序测试系统,实现知识点的理解及应用。
2.1 制作微课视频,通过蓝墨云班课预习视频及资料
制作并上传微课、PPT、教学案例、参考书籍等相关资料到蓝墨云班课。组织学生进行讨论。制作以游戏互动和PPT动画相结合的教学微视频,将枯燥的算法学习变得有趣味,调动学生热情。多种方式呈现算法,让学生对算法有基本的认识与理解。据统计现在的大学生100%使用智能手机,93%开通了4G网络,各个学校的Wifi网络带宽也在逐渐加大,使用智能手机软件提高课堂教学效果成为可能。蓝墨云班课具有班级创建、资源管理、成员管理、问卷调查、讨论答疑、作业布置、小组讨论、即时签到等功能,有手机和电脑等多个版本。借助它很容易实现翻转课堂、让学生在课下利用碎片化时间进行学习,课堂上利用它和传统教学方法相互融合,进行讨论交流、作业提交、重要资料留存等,创建即时互动教学新模式,极大提高教学效果。
2.2 开发算法演示软件,学生通过体验软件进行知识第一步内化
自行开发针对排序算法的演示测试软件,“直接插入法”是排序法的其中一种。传统的算法课程,教师在黑板上理论推演算法,教学过程枯燥、抽象。随着信息技术的发展,一些教师制作动画,配合PPT演示算法执行过程,这种方法较前一种方法更为直观,但演示的内容固定,且PPT及动画的播放对硬件和操作系统有一定要求。本课程中,笔者自行开发了一款排序算法的演示测试软件,有以下两个特点:1)同一算法,能对不同数字个数、不同数字的一组数排序,自动生成算法执行过程,全方位、多角度展示算法。2)Unity引擎制作的软件具有跨平台的特点,一次制作可以生成能够在任意操作系统、任意硬件上运行的软件,所以本算法体验软件具有Web版本,PC版本、手机版本,同时支持Windows、Linux、Andriod、Ios等操作系统。学生可以观看数组各种排序的整过过程,可以改变数组长度或者改变数组元素的值,通过比较观察,可以容易发现各种排序的规律及计算机运算过程。这比起传统的讲解,学生主动性更强,而且学生可以针对自身的理解程度而多次重复的测试体验,也可以边体验边写流程图。用信息化手段来学习信息化技术知识,对于学生而言更具意义和说服力。
2.3 使用编程系统进行知识的进一步内化
编程能力只有通过不断的实际练习,完成一定数量的题目和代码量才能逐渐形成。中山职业技术学院软件教研室自主开发了提升编程能力的编程测试平台。平台上有大量的练习题目,针对不同的算法主题,从易到难。课堂上借助于编程能力测试平台,进行进一步的知识内化。学生能够在第一时间知道自己代码的对错、执行效率,以及其他同学完成题目的情况,教师能够看到学生完成题目的总体情况,以及每个同学提交的代码,方面掌握学生学习情况,并针对问题进行讲解。通过规定学生在C++及其他程序设计课程中必须完成的题目数量,并配合适当的奖惩机制,授课教师所在学校学生的编程能力有了大幅度的提高。
整个课程的设计过程,老师在课堂的参与程度与传统教学完全不同。老师不再是课堂的主角,学生成为自主学习的中心,通过各种信息化手段,全方位调动学生学习的能?有裕?提高教学质量。
教育
一、由无到有情境的转变
教育
新课程从“知识技能”目标转变为“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个维度目标,教学内容从“单纯的化学知识内容线索”转变为“三条内容线索”,而且这三条内容线索不是简单的加减关系,需要相互融合在一起。这就要求教师改变过去的教学习惯即向学生呈现无情境的表面知识,要给无情境的知识建立背景,就是要善于从真实中提出实际问题,到实验中运用化学观点和方法分析、研究问题,在解决问题的过程中学习化学,再回到实际应用中。这样做,一是促进迁移的需要,二是激发动机的需要,三是增进理解的需要,四是培养科学素养的需要。当然这种转变也有水平高低之分,最高水平是将化学知识溶解于实际问题中,并在实际问题的解决中又能结晶出化学知识。
教育
二、由具体到建构的转变
大多数教师认为重视知识点就是抓住细节,很少考虑到知识细节之外的东西,如知识的来龙去脉,以及知识的认识功能等。例如,教师关注铁跟盐酸反应的具体现象的规范表述,却忽视了让学生了解为什么要学习铁跟盐酸的反应,忽视了引导学生如何利用化学变化认识物质的化学性质,忽视了启发学生体会同样一个反应既可以表示铁的化学性质又可以表示盐酸的化学性质。其实,我们的教学不是不需要具体知识,而是应该始终明确传授具体知识要服务于观念的建构,并且这种观念不是纯粹的哲学层面的观念,而是化学学科的基本思想方法和核心的认识构架。有了这些核心观念,学生就能够学会运用化学科学的观点、思路和方法去认识物质及其变化,去分析问题和解决问题。
三、由低层次到高境界的转变
教师对于探究式教学还存在着许多认识误区,主要表现在两个方面:一是将探究神化;二是将探究泛化。课堂中的探究活动可以在探究的环节、开放度等方面有着不同的处理,也不需要每个内容都要探究,如果分组进行实验的条件不允许,学生可以参加探究过程的其他环节。探究活动的基本要素和特征:一是要有值得探究的核心问题;二是要有围绕问题的假设和预测;三是要有解决问题、寻求支持或否定假设的证据的活动过程;四是要有交流和评价。大量教学实践表明,学生的探究意识和探究能力是随着参加探究活动的经历不断增多而发展和提高的。所以应该发展性地面对探究式教学,不断提高开展探究式教学的水平。探究式教学的最高境界是能够自如地将探究式教学与其他有效教学方式和策略相结合,并融入到整体教学中。 四、由单一到整体的转变
以探究为核心的多样化教学需要较多的时间,解决有限时间和教学内容以及教学目标多元化之间的矛盾有许多途径,其中比较重要的就是改变过去课时教学设计的习惯,进行单元整体教学设计。所谓单元整体教学设计,就是针对一个单元,整体地去组织教学内容、设计教学方法、安排教学时间,如哪些内容需要采用实验探究、需要多少时间等。整体教学设计有利于多样化教学方式的统一,该探究的内容就要保证比较充分的活动时间和讨论交流,该精致提练的内容就需要充分发挥教师讲解的作用,该落实巩固的内容就需要精心设计和安排练习进行强化。整体教学设计有利于整合时间资源,使有限的课时产生高效益;整体教学设计有利于学生合理认知板块的建构,促进知识的记忆、保持和提取,以及综合运用有关知识技能方法分析问题和解决问题能力的培养。
五、由简单被动到综合主动的转变
1.给学生一个空间,他就能创出一个乐园
青少年学生是可塑性很强的群体,不同的教育方式会产生不同的教育效果。相信学生,给他适当的思维空间,让他充分发挥自己的想像,也许你就会发现一个崭新的课堂面貌:学生活跃了,不用再逼着学生去学了;学生记得深刻了,不用再恨铁不成钢了;学生提出的问题多了,不再沉闷了。
例如,我在课堂教学中遇到这样一件事:在讲到化学肥料时,因为大多数学生来自农村,对化肥比较熟悉,我让学生先说一下生活中见到的化学肥料,学生马上就脱口说出碳铵、硝酸铵、尿素、磷肥等。教师没有帮忙,学生就已经说出多种化肥了。然后在实验台上出示了几种化肥样品,让学生找出它们的特性,结果各小组均有代表积极参与,有的学生跑到黑板前亲自闻一闻化肥的气味,有的学生把少量样品放在在水里,搅拌了一下说:“怎么有的化肥易溶于水,有的难溶啊?”有的学生将硝酸铵和熟石灰混合闻到了氨味。教师也没有提供帮助,学生就把有关化学肥料的内容“争”着学去了,整个课堂成了学生动手、动脑学习的乐园。
2.给学生一些时间,他会让时间产生时间
课堂是学生的课堂,在课堂中如果教师善于留一些时间给学生,让学生去思考、探讨,你可能会发现:本来一节课难以解决的问题,往往能有效地加以解决。
数控技术 岗位职业能力 实践教学体系 模块
教高【2006】16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出:大力推行工学结合,突出实践能力培养,改革人才培养模式。要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革。
一、课程设计的必要性
《数控编程与操作》是数控技术专业最重要的核心专业课程,受到各院校的高度重视。
针对该课程的特点,我们提出通过该课程的学习,使学生掌握数车、数铣、加工中心、电火花机床的操作,掌握FANUC、SIMENS、HNC、GSK等4种系统的编程,使教学的目的性更强,学生学习的针对性更强。课程设计的理念基于工作过程的课程体系,课题组正是沿着这一思路着手进行课程的设计。紧紧围绕课程对人才培养的目标要求,打破传统的课程设置模式,突出高职教育教学特点,探索将课程内容项目化、模块化,将课堂教学现场化,强化职业技术能力,把工学结合的思想贯穿在整个课程教学过程中,把理论教学和实践技能培养有机地结合起来。
二、课程设计的思路
数控技术专业的《数控编程与操作》课程实行“1+2”模式,即将课程设计为1个职业能力学习模块,再加上2个职业能力拓展模块。职业能力学习模块主要学习数控编程及操作的理论知识,2个职业能力拓展模块分别为数控机床操作实训和使用数控机床加工零件实习。前一个能力拓展模块侧重于装备各类数控系统各种机床的操作,后一个能力拓展模块侧重于各种复杂零件的数控加工。通过理论课与实践课并列进行的教学模式,使数控加工操作实践始终贯穿整个教学过程,形成融知识传授、职业能力培养、素质教育于一体,以实际典型零件加工过程为导向,现场教学、课堂教学、项目教学等多种模式并举的教学方式。
1.对理论教学体系进行整体优化,构建以职业能力培养、提高素质为主线的课程内容体系
在理论内容方面强调以应用为目的,以必需、够用为度,课程内容突出针对性、应用性和实用性,增加与现场实际密切相关的内容;可根据专业发展方向的需要,适时调整课程内容,以保证课程内容始终与数控技术的发展水平、市场对人才能力要求相适应。
2.构建相对独立又与理论教学有机融合的、基于工作过程的实践教学体系
加大针对理论内容的项目训练、强化实训等实践教学环节的比例,使实践教学时数与理论教学时数的比例达到1︰1以上。建立起完整配套的实验和实训教学环节,进行“真枪实弹”训练,把实习教学由单纯消耗转变为实习与生产的有机结合,做到生产和实习两不误。这种作法也为工厂节省了人力,降低了消耗,创造了效益,真正实现了实习教学和生产的有机结合。
3.强化职业能力培养,将职业技能鉴定融入常规的教学训练过程
将与课程相关的数控类职业技能鉴定工种融入平时的教学训练过程中,实现专业教学和职业鉴定的“直通车”。如数控铣工、数控车工的职业鉴定融入到课程教学和数控编程加工实习实训中,既节省专业的教学资源、降低学生的鉴定成本,也提高了学生学习专业课程的兴趣和主动性。
在整个教学过程中,从理论教学、项目实训教学到强化实训,要求做到“六结合”,即理论与实践相结合、传统教学方式与现代教学手段相结合、讲解与指导相结合、课堂教学与现场教学相结合、校内教学与校外实践相结合、教师与企业工程技术人员相结合,以达到培养学生具有独立分析和解决问题及创新的能力,实现理论教学与实践教学相融合的一体化教学体系。
三、教学内容的具体表现形式
(1)构建了典型零件库和零件加工工艺性文件库,并通过网络让学生随时调用典型零件的加工程序,拓宽学生的编程思路,提高学生解决实际问题的能力。
(2)教学内容充分利用现代网络技术,搭建一个网络平台,将课程的诸多信息放置在网上,便于学生的学习,也有利于教师与学生的交流。
四、学习情境设计
根据每一学习情境职业能力要求,进行每一学习情境的教学设计,下面通过实例介绍学习情境教学设计过程。
实例:在数控车床上完成凹圆练习件的车削加工
1.工作任务描述设计
加工零件任务名称:凹圆件练习件的车削加工。
2.零件类型描述
该零件属于较简单的阶梯轴类零件,是使用数控车床加工的基本外轮廓形状。是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。
3.学习情境教学(行动)过程总体设计
根据每一学习情境教学内容,来开发以行动过程为导向的学习情境学习过程,即下任务、定方案、誊卡片、加工、检测五个行动过程。
参考文献:
[1]陶维利.《数控编程与加工》课程基于教学一体化教学改革的实践.武汉船舶职业技术学院学报,2009,(3).