信息化教学在《传感器及其应用》中的实践

李剑晶

摘要：教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的过程，随着教育信息化的不断推进，基于网络和计算机的信息化教学如火如荼地开展。教师在教学中经常采用基于信息技术的教学形式，学习的各个层面都打上了信息技术的烙印，学习的各个环节都离不开信息技術的支撑。本文就笔者所了解的信息化教学做了阐述，并提出了针对《传感器及其应用》在信息化教学中实现有效、深度学习的途径。

关键词：信息化教学；传感器及其应用；职业教育

随着以计算机、多媒体、通讯、网络、人工智能等为代表的信息收集、处理、加工、传输等技术的飞速发展，信息技术不断渗透到社会生活的各个领域和各个方面，在全球范围内改变着人们的生产方式、生活方式、交往方式、学习方式和教育方式，人类跨入了一个崭新的时代——信息化时代。信息社会的高度发展要求教育必须改革以满足培养面向信息化社会创新人才的需求，教育信息化是将信息作为教育系统的一种基本构成要素，并在教育的各个领域广泛地利用信息技术，促进教育现代化的过程。

一、信息化教学的概念

信息化的概念是在20世纪90年代伴随着信息高速公路的兴建而提出来的。信息化教学是以现代信息技术为基础的新教育体系，包括教育观念、教育组织、教育内容、教育模式、教育技术、教育评价、教育环境等一系列的改革和变化。信息化教学主要包括六个要素，其中，信息网络是基础，信息资源是核心，信息资源的利用与信息技术的应用是目的，而信息化人才、信息技术产业和信息化政策、法规和标准是其保障。

二、信息化教学的特征

从技术上讲信息化教学的基本特征是教学的数字化、网络化、智能化和多媒化。数字化使得教育信息技术系统的设备简单、性能可靠和标准统一。网络化使得信息资源可共享、活动时空限制少、人际合作易实现。智能化使得系统能够做到教学行为人性化、人机通讯自然化、繁杂任务代理化。多媒化使得信息媒体设备一体化、信息表征多元化、真实现象虚拟化。

从教学实现过程上讲信息化教学具有教材多媒化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、活动合作化、管理自动化、环境虚拟化等显著特点。教材多媒化就是利用多媒体，特别是超媒体技术，建立教学内容的结构化、动态化、形象化表示。资源全球化就是利用网络，特别是Internet，使全世界的教育资源连成一个信息海洋，供广大教育用户共享。教学个性化即利用人工智能技术构建的智能导师系统能够根据学生的不同个性特点和需求进行教学和提供帮助。学习自主化即学生是知识的主动建构者。活动合作化即通过合作学习的方式进行学习活动，其形式包括通过计算机合作（网上合作学习）、在计算机面前合作（如小组作业）、与计算机合作（计算机扮演学生同伴角色）。管理自动化即利用计算机管理教学过程，包括计算机化测试与评分、学习问题诊断、学习任务分配等功能。环境虚拟化意味着教学活动可以在很大程度上脱离物理空间时间的限制。

三、信息化教学的发展历程

1.传统教学。基于第一代信息技术的教学，纸、笔、黑板、实物模型等。

2.电化教学。基于第二代信息技术的教学，光学设备、电声设备、电视设备等。

3.计算机辅助教学。基于第二代信息技术的教学，计算机。

4.信息化教学。信息时代的教学，计算机、计算机网络。

四、信息化教学基本原则

1.以学为中心，注重学习者学习能力的培养。教师是作为学习的促进者，引导、监控和评价学生的学习进程。

2.充分利用各种信息资源来支持学习。

3.以“任务驱动”和“问题解决”作为学习和研究活动的主线，在相关的有具体意义的情境中确定和教授学习策略与技能。

4.强调“协作学习”。这种协作学习不仅指学生之间、师生之间的协作，也包括教师之间的协作，如实施跨年级和跨学科的基于资源的学习等。

5.强调针对学习过程和学习资源的评价。

五、信息化教学在实际教学中的应用

《传感器及其应用》这门课程属于中职学校电子类专业课程。在教学中如果采用传统的教学方式，往往由于知识晦涩难懂、枯燥乏味，导致学生学习兴趣不高，很难达到教学效果。为了克服传统教学的弊端，我采用了信息化教学手段——以电脑机器人为媒体，将传感器的应用与机器人的制作结合起来。运用三维仿真教学软件与任务驱动法的教学形式，有利于学生互助互动，培养协作式学习与创新精神，有利于提高学生的学习主动性和积极性，增强课堂的教学效果并为学生今后自主学习打下基础。

现以教材中第九章第三节《光电传感器的应用》为例进行说明。

教学步骤l：新任务的引入（教师讲授）（2分钟）。

任务：机器人寻迹走椭圆。

规则：要求从任一位置作为起点，机器人能够沿椭圆黑线作寻迹运动。

教学步骤2：展示学习目标（放幻灯片）（3分钟）。

寻迹机器人-策略分析-硬件搭建-软件编写-调试运行

教学步骤3：分析任务（教师引领，学生分析）（10分钟）。

机器人的制作通常都是按照“构思、准备、搭建、编程、调试”的流程进行的。其实机器人也是具有智能的，只不过它的智能是由我们来赋予的。所以我们可以尝试把自己“代人”机器人的角色，代替机器人思考。“如果我是机器人，我会怎样做呢？”于是我们得出下面几个动手之前要思考的问题：

（1）人类是用什么办法寻迹的？

（2）如果换做机器人用什么办法？

（3）我们人类与机器人有什么异同点？

教学步骤4：搜索资料（学生通过网络资源查找资料）（15分钟）。

（1）相同。

接受外界信息-信息处理-动作响应

（2）人类与机器人对外界认知的过程中，使用的器官有所不同。

（3）查一查对于机器人，要使用什么办法、什么传感器才能寻迹走椭圆？

学生通过查找资料再经过前面的分析，机器人要用到的器件包括：动作模块、视觉模块、RCU。结合以前所学到的知识，不难确定实际需要的器件分别是：机器人控制器RCU、两个马达模块、若干转轮和灰度模块。

教学步骤5：根据任务，进行搭建（学生分小组完成，教师检查）（15分钟）。

前面提到机器人要能走，必须要有腿（马达），要辨别颜色需要通过眼睛（灰度传感器）。进行辨别，最后，大脑（RCU）根据传感器传回来的信息进行分析，然后控制运动器官（马达）作出反应。

教学步骤6：根据任务，制定策略（教师引导，学生分析、回答、解决问题）（10分钟）。

搭建好了机器人，需要进行策略分析让机器人像人类沿椭圆走黑线。

（1）机器人在前进中左马达是否检测到黑线。

（2）假如左马达检测到了黑线，以左马达为轴心向左转。

（3）假如右马达检测到了黑线，以右马达为轴心向右转。

（4）不断重复以上步骤。

教学步骤7：编程学习（学生上网查找资料在做中学，教师在做中教）（30分钟）。

教学步骤8：导人调试（软件仿真）（5分钟）。

导入场地、机器人、和策略进行仿真，修改。

教学步骤9：对学生所完成的项目进行质量评价，具体评价方式如下表。（学生操作，教师评分）（5分钟）。

六、信息化教学的展望

信息化教学的优势已逐渐显现出来并为越来越多的人所重视，我们要大力发展信息化教学，发挥信息技术的优势，将已有的网络教室、校园网、Intemet和教学软件充分利用起来，并对它们进行修改和补充，使之真正为教学服务，并使其深入到教学改革中去，这将使我们的教育事业如虎添翼，蒸蒸日上。随着人们观念的更新，网络课件质量的不断提高，软件开发商们的不断成熟，相信在不久的将来，信息化教学会有一个新的飞跃。