新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)線上線下混合教學(xué)模式探討

李晨 龔蕾 石念鋒

摘? 要 新工科建設(shè)對傳統(tǒng)工科教育提出更大的挑戰(zhàn)和更高的要求。物聯(lián)網(wǎng)工程是一個多學(xué)科交叉的專業(yè)，單一教學(xué)模式存在弊端，難以滿足專業(yè)教學(xué)需求。在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)中探索線上、線下混合教學(xué)模式，分析其優(yōu)勢及實施過程，對課程的教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法提出相應(yīng)的意見和建議，以滿足目前信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才質(zhì)量的要求。

關(guān)鍵詞 新工科;線上線下混合教學(xué)模式;物聯(lián)網(wǎng)工程;翻轉(zhuǎn)課堂;單片機課程

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0110-03

0 引言

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》等，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式。新工科的內(nèi)涵是新的教育理念、新的人才培養(yǎng)模式、新的課程體系以及對傳統(tǒng)工科教育方式的融合創(chuàng)新，新工科反映了未來的工程教育形態(tài)，在此背景下的各工科專業(yè)也面臨新的改革契機[1]。

在2012年頒布的中國高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)歸屬于計算機大類，旨在培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理論、方法和技能，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V的專業(yè)知識的高級工程技術(shù)人才。相比較很多老牌工科專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)屬于相對新興的領(lǐng)域，對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的要求較高，再結(jié)合新工科的教育、教學(xué)理念，使用傳統(tǒng)的或單一的教學(xué)模式，既難達到物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)的目標，也難滿足新工科對學(xué)生教育環(huán)境、教學(xué)方法和手段的要求。

1 單一教學(xué)模式存在弊端

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是線下模式，這種教學(xué)模式是在教室中實施的以教師為中心的灌輸式教育，多采用PPT、視頻動畫等教學(xué)手段，教學(xué)形式單一。在這種教學(xué)方式中，教師講授過程占比很大，學(xué)生參與程度低，因此缺乏主動學(xué)習的熱情。物聯(lián)網(wǎng)工程作為相對較新的專業(yè)，知識模塊的構(gòu)成中有很多新技術(shù)，需要學(xué)生在課下積極主動地研究、思考和實踐。而單純的課堂教學(xué)多是理論知識的直線輸出，容易陷入照本宣科的誤區(qū)，學(xué)生的接受情況和知識的內(nèi)化程度并不理想。

一直以來，對于傳統(tǒng)教學(xué)模式進行改革的探索從未停止。線上教學(xué)是一種靈活而自由的教學(xué)模式，學(xué)生甚至可以自由地選擇上課的時間。尤其是2020年新冠肺炎疫情以來，在“停課不停學(xué)”方針的指導(dǎo)下，各高校紛紛開展線上直播、錄播教學(xué)。但是，單一線上教學(xué)模式也存在弊端，例如：教師無法實時掌握學(xué)生的學(xué)習狀態(tài)，教學(xué)反饋也不夠直觀，因此不能及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進度;教學(xué)討論及項目式教學(xué)交流不能很好地開展;缺乏教室環(huán)境的約束，學(xué)生在學(xué)習過程中精力不集中;等等。

上述分析表明，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的常規(guī)教學(xué)中采用單一的線下模式或線上模式，都不能很好地完成教學(xué)過程的實施、監(jiān)督以及教學(xué)效果的反饋，只有合理地利用線上線下混合模式教學(xué)，才能取得良好的教學(xué)效果，更好地完成整個教學(xué)過程的把控，實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)目標。

2 線上線下混合教學(xué)模式探索

線上線下混合教學(xué)模式有機整合了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和課堂教學(xué)的優(yōu)勢，充分利用課前、課中、課后三個階段的時間，有效地引導(dǎo)、監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習過程，學(xué)生在課前和課后兩個階段可以自主控制線上學(xué)習的時間、地點和進度;在課中階段，學(xué)生和教師可以對理論進行更深入的學(xué)習、討論。這種混合模式既鍛煉了學(xué)生的學(xué)習自覺性，也提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

課前線上預(yù)習? 在開課前，教師提前在學(xué)習通平臺建立課程和班級，并將課程相關(guān)的PPT、文獻資料、教學(xué)視頻、實驗內(nèi)容和安排以及習題上傳到課程相應(yīng)目錄中。課程開始后，每次上課前教師通過微信群或問卷星平臺等發(fā)布學(xué)習任務(wù)，學(xué)生可以閱讀平臺上課程相關(guān)章節(jié)的PPT、教學(xué)資料，觀看教學(xué)視頻進行預(yù)習，在預(yù)習過程中完成教師通過學(xué)習通或問卷星等平臺發(fā)布的思考題，整理學(xué)習筆記并記錄下自己在預(yù)習過程中的問題。這些問題可以通過線上留言的方式提交給教師，教師也可根據(jù)學(xué)生的問題適當調(diào)整安排教室授課的內(nèi)容和節(jié)奏，或進行個性化的線下輔導(dǎo)[2]。

課中線下教學(xué)+翻轉(zhuǎn)課堂? 因為學(xué)生在課前的線上預(yù)習階段已經(jīng)對本次課的主要內(nèi)容有了一定的掌握，所以教室上課過程中，教師可以進一步對本次課的知識進行深入挖掘，幫助學(xué)生更加透徹地理解掌握相關(guān)知識點。在授課手段方面，可以選擇翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生對某些知識點進行講解和討論，同時積極展開師生互動，實時拋出一些隨堂測試檢查學(xué)習效果，讓學(xué)生完全參與教學(xué)過程[3]。

課后線上練習、項目實踐及測試? 課堂教學(xué)結(jié)束后，教師將作業(yè)通過學(xué)習通、EduCoder等平臺發(fā)布。學(xué)生完成作業(yè)后，部分題目可以查看答案，主觀題由教師線上批改[4]。

教師批改效率提高，學(xué)生能夠更及時地獲得結(jié)果反饋。根據(jù)作業(yè)結(jié)果，學(xué)生了解自己的知識薄弱環(huán)節(jié)，從而對這部分知識進行再學(xué)習，補充沒有理解到位的內(nèi)容。除了作業(yè)，教師還可以在課后發(fā)布一些階段性課題，學(xué)生通過完成報告、演示文稿、小論文等方式對課題進行深入學(xué)習，這個過程也有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。圖1為線上線下混合教學(xué)模式的示意框圖。

3 線上線下混合教學(xué)模式的實施

單片機是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程，對理論和實踐能力的要求都比較高，在此課程中實施線上線下混合教學(xué)，對物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)課教學(xué)有典型的指導(dǎo)意義。

線上教學(xué)? 單片機課程在課前預(yù)習及課后復(fù)習、討論兩個階段采用線上教學(xué)模式。

1）課前預(yù)習。在課前預(yù)習階段，任課教師在學(xué)習通或問卷星等平臺發(fā)布下次課學(xué)習提綱及思考題;學(xué)生根據(jù)學(xué)習提綱對課程內(nèi)容進行自學(xué)，并完成課程視頻的觀看。預(yù)習完成后，學(xué)生需要完成教師提出的思考題，如有疑問可以發(fā)布到線上平臺，任課教師看到后進行線上解答。將預(yù)習階段遷移到線上，學(xué)生及教師都可以自由掌握進行的時間，且通過提綱、課程視頻、思考題、線上交流等多個維度進行預(yù)習，比單純線下通過課本預(yù)習的效果好很多。圖2為任課教師在課前為學(xué)生預(yù)留的思考題。

2）課后復(fù)習、討論。在單片機課程混合教學(xué)模式中，將課后復(fù)習、討論也放在線上進行，可以通過學(xué)習通等平臺發(fā)布課后作業(yè)、閱讀資料、實驗資料等，如圖3所示。課程還會階段性地發(fā)布綜合訓(xùn)練項目，學(xué)生分組完成。在項目進行過程中，各組學(xué)生根據(jù)自己的時間在線上組織研討，并定期向教師線上匯報。在教學(xué)實踐中，課后的線上學(xué)習模式、內(nèi)容逐漸系統(tǒng)化、精確化，形成一種相對固定的模式，逐漸增加此階段所需學(xué)時在課程總教學(xué)學(xué)時中所占比例。如此一來，線下課堂教學(xué)的內(nèi)容將主要圍繞核心內(nèi)容進行深度解讀和探討，符合目前專業(yè)課程線下課時逐漸精減的趨勢，也符合新工科的教育理念。

線下教學(xué)? 線下的課堂授課在課程的整個教學(xué)過程中是核心部分，也是教師和學(xué)生唯一面對面的授課環(huán)節(jié)。在課堂教學(xué)中，教師可以更及時地掌握學(xué)生的學(xué)習狀態(tài)，收到學(xué)生的反饋。在單片機課程課堂教學(xué)中，注意更多地使用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生深入?yún)⑴c教學(xué)過程。教師在上課過程中利用線上平臺進行簽到，開展隨堂測試和問題討論，挑選學(xué)生就本次課的主題上臺進行講解，如圖4所示。另外，學(xué)生在課后完成的綜合實踐項目也會在課堂教學(xué)時進行現(xiàn)場答辯、演示。

單片機課堂教學(xué)既對預(yù)習階段的知識點進行深入學(xué)習，所引申出的問題又為課后復(fù)習或綜合項目提供了思路和線索，在線上線下混合教學(xué)模式中起到承上啟下的作用。課堂教學(xué)仍十分重要，在今后的教學(xué)中要繼續(xù)不斷優(yōu)化教學(xué)方法及內(nèi)容的設(shè)計，使其更符合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及新工科建設(shè)的指導(dǎo)意見。

4 結(jié)語

新工科建設(shè)強調(diào)新的教育理念和教育模式，教師和學(xué)生需要更多維度上的交流，學(xué)生需要更多地參與教學(xué)過程。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展及學(xué)校智慧教室等建設(shè)的普及，單一教學(xué)模式不能很好滿足新工科教育的要求，個性化、半自助式的線上線下混合教學(xué)模式可以帶來良好的學(xué)習體驗。在物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)課教學(xué)中，課前的線上預(yù)習將傳統(tǒng)的知識灌輸變成課外的自學(xué)、自研，課中教室授課進一步將知識內(nèi)化，翻轉(zhuǎn)課堂更強調(diào)師生互動，課后線上練習、查漏補缺，提升綜合能力和創(chuàng)新能力，形成“自主、合作、探索”的教學(xué)范式。當然，目前這種教學(xué)模式還存在問題，隨著新工科建設(shè)的進一步展開以及各類新教學(xué)理念的推廣，必然會在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)中進一步完善線上線下混合教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)效果。

參考文獻

[1]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]章強，亢振軍，朱靜敏.基于線上線下混合教學(xué)模式的探索：以《海洋生態(tài)學(xué)》課程為例[J].廣東化工，2020（12）：234-235.

[3]張新，張琛，許強.“翻轉(zhuǎn)課堂+”混合教學(xué)模式在軟件工程課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)教育，2020（8）：104-106.

[4]董衛(wèi)萍，蔡尚真.新工科背景下混合教學(xué)模式探究：以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報（教育版），2020（1）：51-56.

[5]袁園.材料力學(xué)課程的線上線下教學(xué)模式探討[J].安慶師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020（3）：96-100.

*項目來源：河南省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目“產(chǎn)教深度融合背景下應(yīng)用型本科高校電子信息專業(yè)集群建設(shè)研究與實踐”（項目編號：2019SJGLX457）。

作者：李晨，洛陽理工學(xué)院，講師，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);龔蕾，洛陽理工學(xué)院，講師，研究方向為云計算技術(shù)與應(yīng)用;石念鋒，洛陽理工學(xué)院，教授，研究方向為機器學(xué)習、計算機視覺（471000）。