物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式研究

王 憶

（遼寧公安司法管理干部學(xué)院，遼寧 沈陽 110161）

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推廣和深化，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)智慧化的世界。據(jù)專家預(yù)測(cè)，到2020年，世界上將有500億個(gè)智能物體連接到網(wǎng)絡(luò)上，地球上人均6個(gè)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得人才短缺的問題成為制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大瓶頸問題。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課是掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最直接、最有效的方法之一。而教學(xué)模式的優(yōu)劣、適合與否直接影響著實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果與學(xué)生的接受程度。

1 教學(xué)模式及其重要性

我國(guó)在1984年開始重視教學(xué)模式的研究，它是教學(xué)行為的規(guī)范性描述，在教學(xué)活動(dòng)中占有重要的地位：它在教學(xué)活動(dòng)中從事著指向性的作用，任何教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置都要圍繞教學(xué)模式的最終目標(biāo)而設(shè)計(jì)；它是能夠?yàn)榻虒W(xué)提供一定依據(jù)的模式化的教學(xué)體系，使教師擺脫只憑經(jīng)驗(yàn)和感覺去教學(xué)的弊端。

試驗(yàn)教學(xué)模式的建立是制定人才培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容和先驅(qū)內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)方面的課程具有跨學(xué)科、交叉性、覆蓋面廣的特點(diǎn)，因此，在構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式的過程中，應(yīng)從物聯(lián)網(wǎng)的特征結(jié)構(gòu)上也就是其3層體系結(jié)構(gòu)中抽象出適合高職院校人才培養(yǎng)特點(diǎn)。

2 計(jì)算機(jī)類傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式

上機(jī)練習(xí)是學(xué)好計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵，也是計(jì)算機(jī)教學(xué)中最常見的試驗(yàn)方式。課上教師會(huì)布置一些與課內(nèi)容密切相關(guān)的上機(jī)練習(xí)題，由學(xué)生在機(jī)房完成。

這種模式的主要優(yōu)勢(shì)是：試驗(yàn)內(nèi)容與課堂內(nèi)容緊密連接；課堂后及時(shí)開設(shè)上機(jī)，時(shí)效性好；難度分散，利于逐個(gè)擊破。

這種模式的缺點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容主要以完成教師布置的作業(yè)為主，學(xué)生大多數(shù)是模仿演練，學(xué)習(xí)被動(dòng)；學(xué)生的創(chuàng)造性無法得到體現(xiàn)；學(xué)生各自為戰(zhàn)，不與其他學(xué)生溝通協(xié)作，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得不到體現(xiàn)；學(xué)生的理解力和動(dòng)手能力存在差異，統(tǒng)一題目可能會(huì)造成有的同學(xué)很快做完，有的下課都做不完，影響整體的教學(xué)效果。

因此，這種教學(xué)模式適合于知識(shí)點(diǎn)分散，難度較低，且知識(shí)點(diǎn)與其他課程內(nèi)容無交叉的學(xué)科，例如網(wǎng)頁制作、Photoshop等課程。而物聯(lián)網(wǎng)完全不是這樣。因此，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)類的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式是不適合物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)課的，因此，我們要開辟出適合物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式。

3 創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式

遼寧公安司法管理干部學(xué)院專門成立了針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課如何組織教學(xué)的研究小組，由系主任帶隊(duì)，5名從事物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的老師參加，經(jīng)過了若干輪的研討、調(diào)研、學(xué)習(xí)和實(shí)踐，歷時(shí)一年形成了針對(duì)高職院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)課程的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，并在2015年的第一學(xué)期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)班級(jí)開設(shè)的“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)”課程中首次采用這種新的教學(xué)模式。

3.1 新的教學(xué)模式組成

新的教學(xué)模式在學(xué)生組織、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)形式上都與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有很大的不同。

3.1.1 小組的劃分

我們將整個(gè)班級(jí)劃分為若干個(gè)以興趣為劃分依據(jù)的小組。有的對(duì)感知內(nèi)容比較感興趣，有的對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容比較感興趣，有的對(duì)代碼感興趣，最后還剩一些對(duì)這門課不感興趣的學(xué)生，由教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和基礎(chǔ)指定進(jìn)入某一組。進(jìn)同組的同學(xué)興趣點(diǎn)相似，學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)也比較相近，同組學(xué)得好的同學(xué)又可以感染和帶動(dòng)不愛學(xué)的同學(xué)。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，就可以在組內(nèi)先行討論和研究，解決不了的問題再上報(bào)到教師這里，由教師指導(dǎo)和講解。這種做法既可以最大化地激發(fā)學(xué)生解決問題的熱情和能力，在客觀上鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)能力，使愛學(xué)的同學(xué)更愛學(xué)，不愛學(xué)的同學(xué)日積月累也受到感染，興趣度有所提升；又可以減輕教師的負(fù)擔(dān)，解決在實(shí)驗(yàn)課上教師忙得焦頭爛額、來回穿梭，一個(gè)人無法同時(shí)解決若干個(gè)同學(xué)的問題的這種尷尬的情況。

3.1.2 內(nèi)容的設(shè)計(jì)

每次實(shí)驗(yàn)課并不是就一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或是一課的內(nèi)容來完成，在實(shí)驗(yàn)課中我們打破章節(jié)的限制，力爭(zhēng)在每一堂實(shí)驗(yàn)課中給學(xué)生制定的內(nèi)容都是一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例，包括整門課程的幾乎所有內(nèi)容（只不過側(cè)重點(diǎn)有所不同）。在學(xué)習(xí)之初我們選取的是每個(gè)章節(jié)的簡(jiǎn)單內(nèi)容共同組成的大實(shí)驗(yàn)，隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容的加深和加寬，我們選取每章中較難的內(nèi)容組成大實(shí)驗(yàn)。并且，隨著試驗(yàn)的深入，教師的講解越來越少，要求的難度越來越大，學(xué)生自主解決問題的能力在不斷提高。讓學(xué)生在每一次的試驗(yàn)中感受到的都是完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，從而從整體上感受到物聯(lián)網(wǎng)，把握物聯(lián)網(wǎng)的組成、功能以及未來學(xué)習(xí)的方向。

3.1.3 教學(xué)形式上

在教學(xué)形勢(shì)上，我們安排“兩會(huì)”，即課前安排“創(chuàng)意討論會(huì)”、課后安排“總結(jié)分析會(huì)”。

“創(chuàng)意討論會(huì)”類似于企業(yè)的任務(wù)說明會(huì)，只不過這個(gè)會(huì)教師不是主角，只是一個(gè)企業(yè)“老總”的角色，負(fù)責(zé)詳細(xì)布置任務(wù)及提出要求。學(xué)生是這個(gè)會(huì)的“工程師”，負(fù)責(zé)將“老總”的需求根據(jù)自己的想法和傾向轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行的方案。各個(gè)小組的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在領(lǐng)到自己的任務(wù)后，還會(huì)在小組內(nèi)部研究方案及具體分工、人員的調(diào)配，做詳細(xì)的工作布置。小組的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在小組內(nèi)部是輪流擔(dān)當(dāng)?shù)?，這樣可以讓每一個(gè)同學(xué)都感受到設(shè)計(jì)的過程，也都有機(jī)會(huì)按照自己的想法去形成實(shí)驗(yàn)方案，體會(huì)到工作的不同崗位，也是一種職業(yè)角色鍛煉的機(jī)會(huì)。

在正式的實(shí)驗(yàn)課上，由于學(xué)生課前已有充分的研究方案和人員準(zhǔn)備，進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室后按部就班、秩序井然。而且，由于課前已有方案，所以做起來時(shí)間上也不顯局促。對(duì)某些試驗(yàn)效果同預(yù)想效果有差別的地方，印象特別深刻，并且能有針對(duì)性地向教師提出一些具有一定思考性的問題。

“總結(jié)分析會(huì)”即是對(duì)此次工程（試驗(yàn)）進(jìn)行總結(jié)和文檔歸檔的過程。會(huì)上，每個(gè)同學(xué)都要就自己那部分內(nèi)容進(jìn)行說明和總結(jié)：包括事前自己的方案；事中操作的步驟，特別是特殊步驟和出現(xiàn)意外的現(xiàn)象及解決方案要重點(diǎn)加以描述。大家在這個(gè)過程中，共同感受、共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。最后由個(gè)人、小組上報(bào)相關(guān)文檔，由教師將所有文檔整理作為參考手冊(cè)印發(fā)給每個(gè)同學(xué)。

3.1.4 考核形式

取消實(shí)驗(yàn)課的期末考試，不能以學(xué)生的某一個(gè)操作來衡量技能的高低。教師根據(jù)本學(xué)期實(shí)驗(yàn)課的參考文檔對(duì)學(xué)生進(jìn)行考評(píng)。考評(píng)規(guī)則如圖1所示。

圖1 考評(píng)規(guī)則

3.2 舉例說明

以2015年上學(xué)期的“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)”課程為例，介紹該課程實(shí)施的過程。本輪開課的專業(yè)為13網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)，全班共計(jì)35人，需要完成的試驗(yàn)是“智能車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”。事先按照學(xué)生的申請(qǐng)和教師的綜合考量，將全班分成網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)組、地圖規(guī)劃組、車場(chǎng)設(shè)計(jì)組和道路監(jiān)控組。

在創(chuàng)意討論會(huì)上，教師明確了任務(wù)：實(shí)現(xiàn)無人車按照既定地圖行駛，每到一處站點(diǎn)報(bào)站，停車場(chǎng)的進(jìn)出實(shí)現(xiàn)RFID感應(yīng)識(shí)別，道路上的兩組攝像頭能夠?qū)崟r(shí)傳送路口及手機(jī)動(dòng)態(tài)控制攝像頭朝向。各組分工如下。

網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)組：設(shè)計(jì)車場(chǎng)網(wǎng)關(guān)、道路監(jiān)控網(wǎng)關(guān)。

地圖規(guī)劃組：完成一組特定地圖的設(shè)計(jì)，采用代碼編程，并將其導(dǎo)入到中央控制器中。

車場(chǎng)設(shè)計(jì)組：設(shè)計(jì)RFID感應(yīng)系統(tǒng)、車場(chǎng)滿員預(yù)警提示。

道路監(jiān)控組：針對(duì)不同的手機(jī)系統(tǒng)（蘋果、安卓）安裝控制軟件、前期調(diào)整，進(jìn)行手機(jī)與攝像頭的對(duì)接控制。

明確任務(wù)后，各小組分頭準(zhǔn)備。大概用時(shí)2課時(shí)。

實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生按照事先的準(zhǔn)備，逐項(xiàng)完成，對(duì)過程中出現(xiàn)的疑難問題，教師及時(shí)給予解答。大概用時(shí)3課時(shí)。

總結(jié)討論會(huì)上，以小組為單位將本組實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題及本組的解決方案向全體同學(xué)做說明匯報(bào)，其他小組的同學(xué)也可以提供自己的方案和看法，雖然是一組同學(xué)在做，實(shí)際上是大家共同思考、參與的過程。大概用時(shí)1課時(shí)。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)課共計(jì)用時(shí)6課時(shí)，總結(jié)文檔作為課后作業(yè)由學(xué)生課下完成。

3.3 新舊模式的改革對(duì)比

3.3.1 理論依據(jù)改革

舊的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，是以“演示—模仿—掌握”為依?jù)，是一種灌輸?shù)乃枷?；而新的教學(xué)模式，是要激發(fā)學(xué)生自己的創(chuàng)造欲，在創(chuàng)造的過程中知道自己缺失什么而主動(dòng)去學(xué)習(xí)。

3.3.2 教學(xué)目標(biāo)改革

舊的試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菫榱俗寣W(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容而開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，是教學(xué)效果的終極驗(yàn)收；而新的教學(xué)模式，是讓學(xué)生借助這堂實(shí)驗(yàn)課打開學(xué)生創(chuàng)造的大門，是運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)的開始，通過這一堂課他們還可以創(chuàng)造性地開發(fā)出許多其他的應(yīng)用，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的應(yīng)用是無窮的。

3.3.3 操作程序改革

舊的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，教師的操作過程就是標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生必須要按此操作；而新的教學(xué)模式，過程有學(xué)生設(shè)定，只要最終結(jié)果是預(yù)定的就可以，哪條路能走得通、哪條路能走好由學(xué)生自己總結(jié)，這樣印象會(huì)更深刻。

3.3.4 實(shí)現(xiàn)條件改革

在硬件設(shè)施上新舊模式?jīng)]有明顯的區(qū)別。但是在單一課時(shí)上來說，新的教學(xué)模式耗時(shí)是舊的教學(xué)模式的3倍。舊的教學(xué)模式中的實(shí)驗(yàn)課是每學(xué)習(xí)一個(gè)功能都要用實(shí)驗(yàn)課去驗(yàn)證一下，理實(shí)的比例為1∶1。而新的教學(xué)模式是以大實(shí)驗(yàn)的形式，是將分散的試驗(yàn)時(shí)間整合成完整的時(shí)間?？傉n時(shí)沒有變化。

3.3.5 教學(xué)評(píng)價(jià)改革

教學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)教學(xué)過程及結(jié)果進(jìn)行評(píng)判的過程，是驗(yàn)證教學(xué)模式是否適應(yīng)的試金石。舊有的教學(xué)模式以量化考試為主要手段，以教材內(nèi)容為考核內(nèi)容，檢驗(yàn)教學(xué)效果。新的評(píng)價(jià)模式以試驗(yàn)為主要考核手段，以能力素質(zhì)為考核內(nèi)容。學(xué)生的總成績(jī)由每個(gè)試驗(yàn)的小分相加取得，而小分為教師在試驗(yàn)的過程中根據(jù)學(xué)生試驗(yàn)過程中所體現(xiàn)出來的技能、知識(shí)、素質(zhì)以及其潛在的、未來的能力價(jià)值而得。這是一種客觀的、實(shí)用的評(píng)價(jià)方式。既可以規(guī)避由于一次考試成績(jī)不佳而造成的評(píng)價(jià)偏離，又可以降低期末期間學(xué)生集中考試的壓力。

4 結(jié)語

高職院校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該在信息化與工業(yè)化融合中開展、以校企結(jié)合為主要載體，培養(yǎng)有用的人才，以滿足國(guó)家和社會(huì)企業(yè)的需求。