基于PBL 教學(xué)法的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程改革研究

紀(jì)辛然

（山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院，太原030031）

0 引言

（1）物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）即物與物相連的網(wǎng)絡(luò)，它是在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感技術(shù)、通信技術(shù)、定位識(shí)別技術(shù)等實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的相互連通。在智慧中國(guó)的戰(zhàn)略背景下，物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)著重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，目前在我國(guó)相關(guān)行業(yè)還存在很大的人才缺口。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)作為一個(gè)新興的工科專(zhuān)業(yè)，出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，各個(gè)高校的建設(shè)基礎(chǔ)也不相同，有的在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、軟件等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上建設(shè)，有的在電子、通信等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上建設(shè)，也有的在自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上建設(shè)。這種建設(shè)基礎(chǔ)的不同，造成了各高校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)在課程體系、人才培養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)課設(shè)置等方面存在差異。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)是一個(gè)傳感技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多學(xué)科的融合，尤其注重學(xué)生實(shí)際工程能力的培養(yǎng)，這就迫切需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)方面的建設(shè)。

（2）PBL 教學(xué)法

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)法是由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows 于1969 年首創(chuàng)，從最初的醫(yī)學(xué)教育逐步發(fā)展成廣泛應(yīng)用于各個(gè)教育層面的國(guó)際流行的教學(xué)方法。PBL 教學(xué)法顧名思義，它的出發(fā)點(diǎn)是提出問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，一般采用機(jī)械式的填鴨教學(xué)，教師講，學(xué)生聽(tīng)，師生之間的互動(dòng)很少。PBL 教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，它將課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)融入到相應(yīng)的問(wèn)題環(huán)境之中，采用“提出問(wèn)題-互動(dòng)討論-課后總結(jié)”的教學(xué)流程，使學(xué)生在問(wèn)題討論中學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)，培養(yǎng)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。PBL 這種問(wèn)題中主動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，與物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)十分契合，著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 調(diào)查分析

2018 年9 月至2019 年7 月，筆者對(duì)山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)四個(gè)年級(jí)的學(xué)生實(shí)施問(wèn)卷調(diào)查，并同相關(guān)任課教師就專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等方面進(jìn)行研討。共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷323 份，回收有效問(wèn)卷305 份，占比94.4%。

表1 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課興趣度調(diào)查

表2 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課重要程度調(diào)查

表3 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)存問(wèn)題情況調(diào)查（可多選）

通過(guò)表1 可以看出，40.3%的學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課感興趣，52.5%的學(xué)生興趣一般，極個(gè)別（7.2%）的學(xué)生不感興趣甚至厭煩?？傮w來(lái)說(shuō)，大部分學(xué)生還是對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課有興趣的，這就需要任課教師善于引導(dǎo)學(xué)生的積極性，提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。通過(guò)表2 可以看出，絕大多數(shù)學(xué)生（76.4%）認(rèn)為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課是十分重要的，但如表3 所示，目前物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課存在內(nèi)容枯燥，實(shí)驗(yàn)操作單一等問(wèn)題。

1.2 存在的問(wèn)題

在各高校之間，物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的側(cè)重方面各有不同，但大多都包含傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等方面。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中主要存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）理論教學(xué)死板枯燥

理論教學(xué)主要采用教師講學(xué)生聽(tīng)的模式，缺乏師生之間的互動(dòng)，學(xué)生通過(guò)PPT 演示、教師講述等方式接受知識(shí)。這種教師主導(dǎo)的模式忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，被動(dòng)枯燥的教學(xué)難以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫離工程實(shí)際

實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍采用實(shí)驗(yàn)箱，所做實(shí)驗(yàn)大多數(shù)為簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)很多脫離了實(shí)際的工程項(xiàng)目應(yīng)用，只是簡(jiǎn)單的對(duì)理論內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證。學(xué)生在這些實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)發(fā)揮的部分不多，缺乏思考，機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，難以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程實(shí)踐能力。

（3）成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系單一

目前各門(mén)實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)通常采用“實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”相結(jié)合的模式。學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課上實(shí)驗(yàn)操作，課后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，授課教師在每個(gè)環(huán)節(jié)給與學(xué)生一定的分?jǐn)?shù)，最后綜合給出學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)。雖然各門(mén)課程之間每個(gè)環(huán)節(jié)的成績(jī)占比會(huì)有所區(qū)別，但總的來(lái)說(shuō)這種成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的方式方法比較單一，缺乏對(duì)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力的考核。

2 PBL教學(xué)模式構(gòu)建

通過(guò)對(duì)山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題的調(diào)查分析，筆者結(jié)合PBL 教學(xué)法的相關(guān)思想，嘗試從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)三個(gè)方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革，目的在于提高學(xué)生的實(shí)際工程動(dòng)手能力，如圖1 所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課PBL教學(xué)架構(gòu)

（1）理論教學(xué)采用基礎(chǔ)知識(shí)、問(wèn)題提出、問(wèn)題研討相結(jié)合的模式，在傳統(tǒng)的基本知識(shí)點(diǎn)講述的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際工程項(xiàng)目需要提出相關(guān)問(wèn)題，查找資料，之后對(duì)問(wèn)題進(jìn)行相互討論，指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，判斷其可行性。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用項(xiàng)目構(gòu)建、小組討論、項(xiàng)目實(shí)施、討論交流的教學(xué)流程。首先，根據(jù)實(shí)際的工程問(wèn)題構(gòu)建合適的工程項(xiàng)目；其次，按學(xué)生的層次和基礎(chǔ)不同分為若干個(gè)工程項(xiàng)目組，小組成員就工程項(xiàng)目查找相關(guān)資料，討論項(xiàng)目具體實(shí)施方案；再次，各項(xiàng)目小組按照制定的項(xiàng)目方案著手實(shí)施項(xiàng)目；最后，各小組相互交流項(xiàng)目實(shí)施的成果，討論各自的不足。

（3）成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)舍棄傳統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)操作+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”模式，采用項(xiàng)目演示、項(xiàng)目答辯、指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)總結(jié)的綜合成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系。首先各項(xiàng)目小組就自己的項(xiàng)目作品進(jìn)行功能演示，其次各小組根據(jù)指導(dǎo)教師提出的項(xiàng)目關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行答辯，最后知道教師對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)施近年來(lái)，PBL 教學(xué)法用于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革已獲得良好的效果，學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力得到了顯著的提高。我校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中多次獲得省級(jí)一二三等獎(jiǎng)，其中“便攜式智能養(yǎng)生坐墊設(shè)計(jì)”、“智能化筆記本散熱裝置的設(shè)計(jì)”、“人體工學(xué)智能床墊的設(shè)計(jì)”被確定為山西省重點(diǎn)項(xiàng)目，并在此基礎(chǔ)上獲得國(guó)家專(zhuān)利5 項(xiàng)，學(xué)生畢業(yè)走向工作崗位之后同樣受到用人單位的高度評(píng)價(jià)。PBL 教學(xué)法可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，也有助于高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。