《通信产品设计与开发》课程创客教育模式教学改革探索实施

郭晓凤　权海平　李俊娇

摘  要：文章融合创客教育理念，把教学内容进行主题化设计，教学实施以“SCS”教学方法为主导，配合多种信息化教学手段的应用，对《通信产品设计与开发》课程进行了创客教育模式教学改革的探索实施，通过课程教学改革实施提升了学生的课堂参与度、激发了学生的创新意识、培养了学生的创新能力，实现了课程教学目标。

关键词：主题化设计;“SCS”教学方法;信息化教学手段;创客教育模式教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：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

創客教育是创客文化与教育的结合，创客教育模式的课程改革是融合创客教育理念，基于学生兴趣，以项目学习的方式开展教学活动，教学实施过程合理使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，旨在为培养学生跨学科解决问题的能力、团队协作的能力和创新能力，探索一种有特色的课程教学改革之路[1]。

《通信产品设计与开发》课程是电子信息工程技术专业的核心课程，为培养本专业的典型岗位群电子信息产品设计开发助理工程师的能力需求而设置。本门课程以STM32智能芯片为载体设计与开发简单的通信产品，本门课程具有较强的实践性，需要硬件电路设计和软件程序设计相结合，而且知识与技术更新较快，学生普遍认为本门课程比较难学，缺乏学习兴趣，课程的参与度较低，针对本门课程进行创客教育模式的课程改革实践。

一、课程改革思路

创客教育模式课程改革是指把创客教育模式与课程教学改革关联起来，通过课程改革活动实践创客教育，把“教室、实训室”变成氛围自主、开放的“创客空间”，把“授课内容”变成“创客活动”，把“教师”变成学习环境的创建者、学习资源的提供者以及学生学习活动的合作者和促进者，把“学生”变成创意者、设计者、行动者和分享者。课程实施以创客活动任务实施为主线，以学生为主体，教师为主导，学生通过进行简单任务模仿实践、故障的分析与排查、拓展任务创新实践及分享任务实施的问题解决方法与收获来展开课程学习，教师为学生创建学习环境、提供学习资源，指导推进任务实施[2]。

二、课程教学内容设计

采用主题化的方法进行课程教学内容的设计，具体设计流程为：从课程的教学目标出发选定主题->从易到难设计课程创客活动任务->依SCS教学法细化教学任务->完成主题目标。围绕主题，设计活动内容，以任务驱动的方式开展学习，并在与主题相关的课程教学内容的基础上，增加与主题相关的难度较大的教学内容，形成拓展任务，实现主题目标。同时为学生提供内容广泛的学习资源，学生可以有选择的自学与主题相关的任何学习材料，实现跨学科培养[3]。

主题化的教学内容设计目的在于激发学生学习兴趣、促进学生学习、实现课程教学目标。本课程一共设置了5个主题。主题一娱乐（GPIO输出/输入控制），包括2各活动，分别为活动1LED灯控制和活动2按键检测。具体实施有：任务1点亮1个LED灯，任务2交替控制2个LED灯，任务3按键控制LED灯。拓展任务为按键控制流水灯系统设计。主题二仪器仪表（STM32定时器与PWM的应用），包括2个活动，分别为活动1方波信号发生器设计和活动2PWM信号发射器设计。具体实施有：任务1方波信号的产生，任务2基于PWM的LED呼吸灯的控制。拓展任务为输入方波频率的检测。主题三信息通讯（串行通信技术应用），主要活动为：STM32与PC机通信。具体任务有：任务1查询法实现STM32与PC机通信，任务2中断法实现STM32与PC机通信。拓展任务为移动通信终端数据上传系统设计。主题四工业控制（通信产品开发实践），主要活动为：单点环境温度控制系统设计。具体任务有：任务1温度采集系统的设计，任务2温度显示系统的设计，任务3温度控制系统的制作。拓展任务为多点环境温度控制系统设计。主题五创客实践项目，主要活动为：学生自主设计创客实践项目。具体任务有：任务1方案的设计，学生根据自己的创意进行项目方案的设计;任务2方案的实施，程序编写与调试，硬件电路制作，软硬件联合调试;任务3检查汇报，项目路演，分享汇报。

三、课程实施过程改革

把教学实施转化成创客活动，以问题探究、任务驱动式的创客活动实施为主线，活动过程中以学生为主体，教师为主导，学生通过简单任务模仿实践、故障的分析与排查、拓展任务创新实践、分享任务实施过程中的问题解决方法与收获，让学生在活动过程中体验知识的形成过程，激发创新意识、勇于创新实践，同时培养其规范、严谨的工匠精神。具体的实施过程分成课前、课中和课后[4]。

（一）课前准备

1. 下发任务单：教师通过网络课程教学平台发布教学任务。学生查看任务单的任务要求和教学目的，知道本次课程要实现的目标。

2. 网络平台课程学习：教师提前上传教学视频、课件PPT。学生通过课程平台学习教师提前上传的视频和课件。

3. 完成随堂测试：教师上传随堂测试试题。学生针对课程平台的学习，完成随堂测试。

4. 学习讨论：教师回复解答学生的问题。学生针对所学内容有问题可以随时发到讨论区和老师交流讨论。会的学生可以回复解答。

5. 教学调整：针对学生讨论区的提问和随堂测试的完成情况，调整教学实施，重点讲解的内容。

（二）课中实施

课中教学具体实施过程如表1所示。

（三）课后评价与巩固

教学评价分为团队互评、组员互评和教师评价三部分组成，通过对每个任务的评价，最终形成本门课程的评价结果。评价考核注重创客活动的实施过程评价，注重对学生分析问题与解决问题能力、团队协作能力和创新能力的考核。

团队互评分为由硬件电路设计正确、软件程序设计正确、任务设计具有新颖性、知识讲解正确、表达流畅、问题回答正确六项指标组成。

组员互评由提出可实施的创意、硬件电路设计、软件程序编写、故障分析与排查、汇报展示、积极与组员协作六项指标组成。

教师评价由硬件电路设计正确、软件程序设计正确，任务设计具有新颖性、团队分工明确友好协作、能够分析与排除故障五项指标组成。

课后巩固提升分三步走，一是教师为学生提供近几年学生开发的创客项目课程，进一步激发学生的创新思维，指导学生开发创客项目课程，学生参考学长和老师开发的创客项目课程，模仿开发新的创客项目课程，同时也锻炼自身的资料整理能力;二是开放创客工坊，提供工具和材料，引导学生积极走进蓝岛创客工坊，进行创客实践;三是把技能竞赛题目融入课程中，为学生提供资源，鼓励学生积极准备技能比赛。

四、课程教学方法与信息化教学手段应用

创客教学活动实施教学方法主要采用“SCS（分散（Separation）→集中（Centralization）→再分散（Again separation））教学法”，具体包括：Story情怀故事引入，Copy简单任务模仿，State知识要点讲解，Copy Extend扩展任务实施，Stimulate创新激发引导，Cooperaion协同任务完成，Share作品分享。通过情怀故事引入激发学生的学习兴趣，简单任务模仿让学生体验知识技能的应用，知识要点讲解为学生创新提供支撑，扩展任务实施鼓励学生尝试创新改进，创新激发引导学生发散思维，协同任务完成指导学生创新实践，作品分享任务实施过程中的成功与失败，为下次创客活动的实施提供借鉴。

课程教学资源上传网络课程学习平台，采用线上线下混合式教学相结合，学生可以在线学习、提问，教师和学生均可回复，根据学生课前预习情况及时调整教学内容，提升教学效果。其次应用Keil编程软件和硬件开发电路联合进行软硬件联调，验证功能，通过线下教师、同学指导和线上微视频配合解决程序编写和软硬件联调过程中出现的问题。再有利用QQ在线文档的便利性和学生对智能手机的喜好，把程序编写、硬件电路设计和软硬件联调遇到的问题在在线文档上进行编辑，然后学生和教师共同提供解决方法，同时拍摄成解决方法的微视频，供学生参考排除任务实施故障，问题和解决办法不断总结、更新、迭代，为新一届学生学习、解决课程的难点提供了资源和方法[5]。

五、教学效果

（一）创客教育模式课程改革的实施、激发了学生学习兴趣，提高了课堂参与度

在学习本门课程之前，对本门课程进行简介，学生在知道本门课程既要进行硬件电路设计又要进行程序设计时，普遍对程序设计具有畏难情绪，对本门课程的学习兴趣明显减少了，然后进行了问卷调查，调查学生对本门课程的兴趣，结果全班40名学生中只有10名学生对本门课程感兴趣，希望学习。进行创客教育模式课程改革之后，针对课程教学内容、教学方法、教学实施和考核方式等方面的感兴趣程度又进行了调查，结果有26名学生对本门课程有了兴趣，希望后續继续学习。

（二）线上线下混合式教学，解决了课程的难点，提升了教学效果

本门课程的难点是学生普遍对程序调试比较畏惧，通过利用QQ在线文档整理、总结问题与解决办法，让学生遇到问题有的放矢，有据可查，随着课程的进行，通过课堂观察发现，学生的为难情绪在不断下降，使学生不再畏惧问题，停止前进的脚步，提升了教学效果，为学生创新实践奠定了基础。通过解决问题，实现任务功能，使学生的职业能力和教师的专业技能得到了双提升。

（三）多种信息化教学手段的应用，解决了课程重

点，提升了学习效率

利用网络教学平台教学打破了传统教学的时间限制，微课可以满足碎片化的学习需求，使学习方式多元化，动画演示生动形象，强化记忆，多种信息化教学手段的应用，解决了课程的重点，符合学生喜欢新鲜事物，喜欢现代化技术应用的特点，提升了学习效率。

（四）创客活动任务的实施，开拓了学生视野，培养了学生的创新能力

通过创客活动的实施使学生所学的知识和技能得到了巩固和提升，学生自主探究与团队协作相结合，通过资料搜集学习新技术，开拓了视野，激发了想象力、提出了新想法、动手实现新想法、分析解决问题、分享成功与失败，使学生实现了基于创造的学习，培养了学生的创新能力。学生通过课程的学习参与校内和校外的多项应用STM32技术的技能大赛，取得了较好的成绩。

参考文献：

[1]吴焕庆，武传震.创客式教育：创客教育从边缘走向融合之路[J].现代教育技术，2020，30（1）：121-126.

[2]朱轶，刘会霞，申屠浩.面向高等职业教育的创客教育模式设计[J].中国信息技术教育，2019（24）：106-109.

[3]傅建中，周继烈，等.创客教育理念驱动下的工程训练课程改革与探索[J].创新教育研究，2019，7（04）：509-514.

[4]李泽彬，张进思，等.基于创客理念的机器人教学模式探究与实践[J].电子测试，2019（22）：109-111.

[5]周世菊.创客教育下的翻转课堂教学模式学习影响因素研究[J].中国信息技术教育，2020（1）：98-101.