基于項目式學習的《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程探究

文｜和鑫 楊曉萍

一、引言

傳統(tǒng)的仿真實驗教學較注重技術(shù)性，忽略了教育性。已不能適應(yīng)教育部在《關(guān)于進一步深化本科教學改革全面提高教學質(zhì)量的若干意見》中明確指出的“要深化改革教育教學等領(lǐng)域，實現(xiàn)更加重視學習者的能力和素質(zhì)的培養(yǎng)”目標，因此根據(jù)項目式教學“做中學”的特點和課程的教學目標，設(shè)計了具體的項目式學習模式、構(gòu)建了仿真實驗教學平臺及多元評價體系。其意義在于：在理論層面，該研究能有效促進項目式學習和高等教育領(lǐng)域核心課程的進一步融合。在實踐層面，該研究成果可為仿真實驗課程的教學改革實施提供一定的借鑒。在一定程度上拓展了項目式學習在高等學校教育教學過程中的應(yīng)用。

二、《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程的教學現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

（一）《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程的教學現(xiàn)狀

1.理論固化、教學手段傳統(tǒng)

現(xiàn)階段，該課程的理論教學仍然采用傳統(tǒng)的講授法進行教學。過度強調(diào)教師的講授，師生互動少，學生獲取知識的途徑單一。

2.采用的都是驗證性，未能實現(xiàn)培養(yǎng)學習者創(chuàng)新能力的目標

目前，該課程仿真實驗教學都是簡單的驗證性實驗。在實驗過程中，學生沒有主動思考過程及可創(chuàng)新部分，僅僅是按部就班的完成驗證性實驗，因此很難提高學生的創(chuàng)新能力。

3.高校實踐教學內(nèi)容與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展脫軌

信息時代，物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，但高校課程里的實踐教學內(nèi)容卻依然陳舊與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展脫軌。為了改變目前狀況，本研究在《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》課程的教育教學當中應(yīng)用了項目式學習模式，重新建構(gòu)了課程的教育教學目標。與時俱進，更新實驗教學內(nèi)容，增加開放的實踐性教學環(huán)節(jié)，從而提高了學生的學習興趣和動手能力。

4.成績評價方式單一化

當前，該課程僅采用 “實驗操作+實驗報告”的成績評價方式。沒有對學習者問題解決能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力的考核。

目前，高等學校強調(diào)開展趣味性教學及主題教學。但該課程的教學現(xiàn)狀未能體現(xiàn)培養(yǎng)學生的學習興趣及創(chuàng)新性、未能突出學生的主體性、未能提高學生的合作能力及綜合實踐能力。因此，在該課程的教育教學活動中引入了項目式教學模式，在一定程度上更貼近高等學校的教學目標。

（二）《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程挑戰(zhàn)

第一，該課程仿真實驗課程是一門交叉性很強的課程，主要涉及C語言程序設(shè)計、電子電路技術(shù)基礎(chǔ)、單片機等諸多學科知識，雖到高年級階段才開設(shè)該課程，但如何讓學生有效結(jié)合先修課程并在有限的教學時間里掌握相關(guān)實驗是一個巨大的挑戰(zhàn)。

第二，該仿真實驗課程的理論較為抽象并且仿真實驗對物理環(huán)境要求較高，如何設(shè)計仿真實驗讓學生掌握抽象的理論知識是教師應(yīng)該關(guān)注的問題。

第三，如何將課堂教學與飛速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合是考驗一個教師信息素養(yǎng)的重要指標。

三、項目式學習與《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程的契合度分析

（一）基于項目活動培養(yǎng)學生自主學習能力與創(chuàng)新能力

項目式學習以活動探究為主線應(yīng)用到《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程中，不僅可以解決在教學過程中學生動手實踐能力弱的問題，而且在整個教學過程中強調(diào)學生的主體性。因此，在一定程度上可以說，該教學方案可以培養(yǎng)學生的自主學習能力，提高應(yīng)用創(chuàng)新能力。

（二）解決生活中的具體項目，激發(fā)學習者的學習興趣，提升課堂活動的趣味性

項目式學習中的項目強調(diào)具體化和生活化，在進行《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程學習的過程中，生活中的具體項目能使學生有身臨其境的感覺，激發(fā)學習者的學習興趣，提高課堂學習的趣味性。

（三）促進學習者的深度學習，提高學生多元能力

項目式學習強調(diào)小組協(xié)作能力、問題解決能力。教育教學活動通常以小組合作的方式進行?！段锫?lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程的實踐性較強，若能把項目式學習應(yīng)用到該實踐課程中，則能通過小組協(xié)作的方式促進學習者的深度學習、提高學習者的專業(yè)技能。同時，能在一定程度上提高學生的合作交流能力、創(chuàng)新應(yīng)用能力等多元能力。

四、項目式學習在《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗教學中應(yīng)用的特點

第一，《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》虛擬仿真實驗教學具有整體性、系統(tǒng)性。

在該課程的虛擬仿真實驗過程中，強調(diào)實驗項目的完整性及子項目之間的關(guān)聯(lián)性，從而提高項目的整體性和系統(tǒng)性。

第二，《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》虛擬仿真實驗教學中的項目來源于現(xiàn)實生活或工程實際。

第三，《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》虛擬仿真項目式教學活動的作品具有多樣性。

《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》虛擬仿真項目式教學活動的結(jié)果多以作品的形式呈現(xiàn)，學生通過小組協(xié)作學習，完成項目作品的設(shè)計，實現(xiàn)作品的多樣性。在整個項目完成的過程中，強調(diào)學生的創(chuàng)新能力和問題解決能力。

第四，《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》虛擬仿真實驗的學習評價方式具有多樣性。

五、《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程項目式學習模式設(shè)計

（一）模式構(gòu)建

根據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程實驗教學的目標、現(xiàn)狀，借鑒前人的項目式教學模式的構(gòu)建，結(jié)合學習者的學習特點，以建構(gòu)主義學習理論、多元智能理論和杜威的實用主義教學理論為基礎(chǔ)，設(shè)計了《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗項目式學習模式。該模式分3個階段，分別是項目開展前、項目開展、項目開展后。在項目開展前階段，教師不僅對教材內(nèi)容、課程教學項目等進行分析，還對學習者進行了詳細的分析。

1.項目開展前

在該階段，教師根據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》實驗課程的教材內(nèi)容、教學目標。結(jié)合項目式學習理論及特點，重新構(gòu)建了該課程的內(nèi)容，修訂了相應(yīng)的課程項目。修訂項目包括對項目目標的修訂、子項目的修訂以及項目成果評價的相關(guān)設(shè)計。在修訂項目的過程中，特別注重對學習者學習興趣的培養(yǎng)。因為該課程內(nèi)容較難，實驗實踐性較強，學生的學習積極性及學習態(tài)度能在很大程度上直接影響學生最終的學習效果。

2.項目開展

在整個項目教學中，項目開展是最重要的。該項目開展過程中教師活動、學生活動及項目開展的教學工具都尤其重要。其中，教師活動包括確定項目、制定項目課時計劃、提供項目相關(guān)資源、指導學生完成項目、督促學生完成項目作品，在整個過程中，教師起到答疑解惑的作用。整個課程項目的執(zhí)行過程依托自建的企業(yè)微信、思維導圖等工具完成。

3.項目開展后期

該課程項目開展后期，教師活動包括組織作品評價、評價學生作品兩個過程。學生活動包括展示作品、組間評價、組內(nèi)評價、自我評價等過程。其在整個過程中，由仿真結(jié)果圖、企業(yè)微信、評價表等工具支持。

（二）學習內(nèi)容項目式重構(gòu)設(shè)計

《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程項目式學習在內(nèi)容重構(gòu)的時候融合了多個學科的知識點，組成開放型的大項目，該項目具有了時間長、子項目多等特點。通過充分分析課程各單元核心知識的相關(guān)性以及教學目標，本研究將原本分散、相對孤立的9個單元的知識進行項目式組合，主要圍繞傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)等知識點展開，最終確定將“智能家居仿真實驗”作該課程的創(chuàng)新型核心項目。該核心項目由8個子項目組成，其中5個基礎(chǔ)性試驗子項目包括流水燈智能控制、繼電器智能控制、步進電機智能控制、數(shù)碼管智能控制、多機通訊；3個綜合性實驗子項目包括微環(huán)境智能監(jiān)測、電子時鐘等仿真實驗和智能交通燈仿真實驗。

（三）教學平臺的設(shè)計

項目式學習在整個項目實施的過程中強調(diào)“以學習者為中心的做中學”。在設(shè)計《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗教學平臺的過程中始終以建構(gòu)主義學習理論強調(diào)的是教師是引導者為指導思想，結(jié)合企業(yè)微信的特點自建了一個教學平臺。該課程教學平臺由2個模塊組成，分別是傳統(tǒng)教學模塊和線上教學模塊。

1. 傳統(tǒng)教學模塊

該模塊包括3個部分，分別是“課堂授課”、“課內(nèi)＊分組討論＊評價”和“作業(yè)＊報告＊考試”。該傳統(tǒng)的教學模塊，在一定程度上彌補了學生基礎(chǔ)弱跟不上和學生自學能力差而無法做實驗的缺點。通過“課內(nèi)＊分組討論＊評價”模塊，不僅能在一定程度上培養(yǎng)學生的協(xié)作學習能力，而且在整個教學活動中注重每個項目的完成程度和學生的課堂表現(xiàn)，進而提高了過程性評價的力度。

2. 線上教學模塊

該模塊包括3個部分，分別是學期計劃、通訊錄、公告、微盤、學習資源、思維導圖。該模塊比較具體的體現(xiàn)了項目式學習的教學理念。該模塊在構(gòu)建的時候依托了企業(yè)微信。通過分析《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗教學平臺、企業(yè)微信教學平臺的設(shè)計原則以及項目式教學的特點，制定了該模塊的企業(yè)微信移動端，其移動端包括3個部分，分別是“協(xié)作交流模塊”、“資源推送模塊”和“作業(yè)上交模塊”

（四）項目式學習評價設(shè)計

1.評價內(nèi)容多元化，注重過程評價

在《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》課程項目教學活動中，評價的內(nèi)容更注重學生多元化，并貫穿于項目活動的整個過程。評價過程更注重階段性和動態(tài)性，教師對學生子項目的成果及階段性的學習狀態(tài)給予及時反饋。

2.采用的評價工具與方法多元化

《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》課程項目教學的核心項目“智能家居仿真實驗”的學習評價結(jié)合了階段性評價和總結(jié)性評價。評價內(nèi)容包括4個維度，分別是對《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》課程的知識掌握程度、小組協(xié)作能力、問題解決能力及創(chuàng)新應(yīng)用能力。具體的評價項目包括項目式學習過程中學生學習的表現(xiàn)情況，學生在學習的過程中學習的態(tài)度變化情況，學生在小組協(xié)作過程中體現(xiàn)出來的協(xié)作能力和溝通能力，智能家居項目的仿真結(jié)果圖，每一個子項目完成的情況以及學科知識的測評等。評價的工具包括：①本學期期末考試題。②智能家居仿真實驗評價量規(guī)。③小組協(xié)作評價表。

六、結(jié)語

目前，《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗課程存在實驗內(nèi)容與課程目標貼合度不高，在實際的教學過程中教師過渡依賴計算機輔助，忽略了過程性評價和培養(yǎng)學生的動手實踐能力、提高學生學習興趣的目標。本研究根據(jù)項目式學習的特點，通過分析具體的教學內(nèi)容和學習者的特征，重新構(gòu)建了項目式學習內(nèi)容。根據(jù)重構(gòu)的教學內(nèi)容，構(gòu)建了《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗項目式教學模式。結(jié)合目前該課程的教學存在諸多缺點，自建了《物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)》仿真實驗教學平臺，并改進了該課程的評價體系?？稍谝欢ǔ潭壬吓囵B(yǎng)學生的協(xié)作學習能力和問題解決能力。