應(yīng)用型大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐類課程教學(xué)模式探索與研究

摘 要：隨著應(yīng)用型大學(xué)內(nèi)涵建設(shè)和工程教育認(rèn)證深入推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐類課程的地位愈加重要。針對應(yīng)用型大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程教學(xué)中出現(xiàn)的知識基礎(chǔ)不牢、作業(yè)質(zhì)量不佳、互動意愿不強等問題，探索一套面向教學(xué)過程的混合式教學(xué)模式。從學(xué)校辦學(xué)定位出發(fā)，依托課程體系，尋求課程定位，以知識點為中心打造階段化反饋系統(tǒng)下的混合教學(xué)模式。實踐表明：該教學(xué)模式能夠有效提高學(xué)生的綜合實踐能力，為應(yīng)用型高校實踐類課程教學(xué)提供一定的經(jīng)驗借鑒與教學(xué)創(chuàng)新思路。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程；應(yīng)用型大學(xué)；工程教育認(rèn)證；實踐課程；課程定位；教學(xué)模式

中圖分類號：TP39；G42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）07-0-04

0 引 言

近年來，高等教育越來越重視實踐教學(xué)，國內(nèi)高校也紛紛在教育教學(xué)改革的探索中注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的社會職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力。應(yīng)用型大學(xué)以培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才為目標(biāo)，在強調(diào)基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)的同時，也更注重學(xué)生與產(chǎn)業(yè)的對接，強調(diào)以學(xué)生為中心，堅持產(chǎn)出導(dǎo)向，突出教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。隨著應(yīng)用型大學(xué)內(nèi)涵建設(shè)和工程教育認(rèn)證的逐步深入，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一門交叉學(xué)科專業(yè)，其人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性改革愈加重要[1]，其專業(yè)實踐類課程不僅要貼合生產(chǎn)實際，更要依托專業(yè)背景、課程體系、培養(yǎng)目標(biāo)來持續(xù)探索優(yōu)化教學(xué)模式，真正做到學(xué)生思維能力、創(chuàng)新能力和實踐能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)，提升專業(yè)內(nèi)涵，凸顯專業(yè)特色。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為新興交叉學(xué)科專業(yè)，其專業(yè)背景復(fù)雜多樣，不同高校的辦學(xué)特色不同，其實踐類課程涉及的軟硬件技術(shù)偏好不同，課程體系差異較大，教學(xué)模式大多注重實際教學(xué)效果，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[2-3]。隨著工程教育認(rèn)證工作的全面鋪開，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力為根本定位，堅持以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為基本原則，基于OBE理念，對實踐課程教學(xué)模式進(jìn)行探索優(yōu)化[4-7]。在新工科建設(shè)背景下，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程緊跟科技革命浪潮，培養(yǎng)新時代符合市場需求的復(fù)合型人才，其實踐課程教學(xué)更加注重與產(chǎn)業(yè)的對接[8-9]。近幾年受疫情影響，線上線下結(jié)合的混合式教學(xué)模式受到了歡迎，在后疫情時代，物聯(lián)網(wǎng)工程實踐課程教學(xué)模式探索也多是基于混合教學(xué)模式開展的改革[10-11]。以上大部分研究主要從宏觀理念或教學(xué)細(xì)節(jié)上進(jìn)行教學(xué)模式的探索，本文將以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐類課程為例，探索以知識點為中心的階段化反饋系統(tǒng)下的混合教學(xué)模式。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程特點及問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是全球信息科技領(lǐng)域的重要研究方向，其專業(yè)實踐課程必然與最新信息技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)實踐有著密切聯(lián)系，實踐課程教學(xué)呈現(xiàn)出專業(yè)特色化、知識系統(tǒng)化、理論實用化和模式多元化等特點。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程特點

（1）專業(yè)特色化：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密，其專業(yè)特色與高校的辦學(xué)定位有很大關(guān)系，不同高校其物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程特色也不相同，例如農(nóng)林類專業(yè)突出的高校，其物聯(lián)網(wǎng)工程實踐課程圍繞辦學(xué)特色和辦學(xué)方向，聚焦農(nóng)林特色，主要實現(xiàn)農(nóng)林領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，其軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)實踐課程均會關(guān)注學(xué)校特色，這樣才能辦出有特色的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，讓學(xué)生發(fā)揮學(xué)校特色領(lǐng)域優(yōu)勢，為社會提供合格的特色領(lǐng)域技術(shù)人才。

（2）知識系統(tǒng)化：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個高度交叉的學(xué)科，涉及計算機、通信、電子等多個領(lǐng)域，其實踐課程一般內(nèi)容龐雜、綜合性強、實踐性強、關(guān)聯(lián)性強，這也就導(dǎo)致所需知識量多而雜，如果沒有系統(tǒng)的知識體系，勢必會引起學(xué)生的困惑，造成基礎(chǔ)知識不牢、實驗實現(xiàn)困難等問題。鑒于此，大多數(shù)高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程都會圍繞辦學(xué)特色，打造合適的知識體系，將多而雜的知識系統(tǒng)化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)及實踐[2， 5， 9]。

（3）理論實用化：物聯(lián)網(wǎng)工程是一門應(yīng)用性非常強的學(xué)科，其基礎(chǔ)理論知識為勞動實踐提供了非常好的支撐，實踐課程一般依據(jù)實際問題，建立相應(yīng)模型，運用理論知識分析解決實際問題。應(yīng)用型高校注重培養(yǎng)“應(yīng)用型、創(chuàng)新型”人才，其理論課程設(shè)置不僅要適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需求，也要滿足產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的人才需求，傳統(tǒng)理論中多、雜、舊、難、繁的問題在逐漸減少，理論課程為實踐課程服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力。

（4）模式多元化：后疫情時代，經(jīng)過線上教學(xué)探索，實踐類課程已經(jīng)逐漸形成線上線下混合教學(xué)的共識，不僅僅在線下進(jìn)行教學(xué)活動，線上平臺也提供了豐富的教學(xué)內(nèi)容和互動方式，傳統(tǒng)教學(xué)模式和線上教學(xué)模式深度融合，不僅豐富了課程活動和教學(xué)方式，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和便捷性，擴大了知識面，對教學(xué)水平的提升有很好的推動作用。

1.2 教學(xué)中存在的主要問題

通過分析物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程特點，發(fā)現(xiàn)專業(yè)特色化、知識系統(tǒng)化、理論實用化、模式多元化等特點在演化過程中帶來了一系列新的問題，主要如下。

（1）專業(yè)知識及工具更新迭代頻率高

物聯(lián)網(wǎng)工程屬于信息技術(shù)行業(yè)，不同于傳統(tǒng)的知識密集型行業(yè)，其行業(yè)知識和技術(shù)更新?lián)Q代較快，單純的經(jīng)驗積累并不能適應(yīng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，還需要不斷地學(xué)習(xí)使用新工具和新知識。例如編程語言的發(fā)展、人工智能的進(jìn)化、芯片技術(shù)的迭代等都會對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)生沖擊。為了確保物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)緊跟科技創(chuàng)新趨勢，需不斷地更新專業(yè)知識及工具，保持專業(yè)發(fā)展的活力和動力，這就導(dǎo)致教學(xué)任務(wù)加重、學(xué)生學(xué)習(xí)難度加大，對教師的專業(yè)學(xué)習(xí)能力要求更高。

（2）學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)繁重

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系的建設(shè)勢必會緊貼學(xué)校辦學(xué)特色，引入行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和工具。課程涉及知識多而雜，如果沒有一套合理的知識體系和教學(xué)目標(biāo)支撐，可能會導(dǎo)致專業(yè)建設(shè)為“縫合怪專業(yè)”，雖然學(xué)習(xí)內(nèi)容繁重但專精的知識較少，對于學(xué)校特色專業(yè)來說僅僅是附加專業(yè)，缺少專業(yè)基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)繁重會進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果差，教學(xué)效果不明顯，學(xué)生對專業(yè)的理解不夠深刻。這些問題都會深層次影響到未來課程發(fā)展、專業(yè)發(fā)展和學(xué)生發(fā)展。

（3）實踐課程實驗結(jié)果同質(zhì)化嚴(yán)重

實踐課程在多樣性和創(chuàng)新性建設(shè)方面不足，會導(dǎo)致實踐課程實驗結(jié)果同質(zhì)化嚴(yán)重，使得課程對學(xué)生遷移學(xué)習(xí)能力、批判思維、再創(chuàng)造能力的培養(yǎng)缺失，這勢必會嚴(yán)重影響培養(yǎng)效果和教學(xué)水平。實踐課程在課程設(shè)計之初就需要考慮個性化和層次化設(shè)計，但由于教學(xué)任務(wù)重、設(shè)計時間成本高、教學(xué)思維局限和創(chuàng)新力不足等原因，導(dǎo)致實踐課程設(shè)計越來越同質(zhì)化，個性化和層次化設(shè)計難以實現(xiàn)，助長了學(xué)生應(yīng)付作業(yè)、抄襲剽竊之風(fēng)，進(jìn)一步加重作業(yè)質(zhì)量差、學(xué)風(fēng)不良等現(xiàn)象。

（4）教師和學(xué)生之間的互動性挑戰(zhàn)較大

傳統(tǒng)的實踐課程強調(diào)教師親手教、學(xué)生跟著學(xué)，但隨著線上線下混合教學(xué)模式的推廣，這種方法已經(jīng)逐漸沒落，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，學(xué)習(xí)已經(jīng)不僅僅局限于課堂上，課后自主學(xué)習(xí)已逐漸被更多的優(yōu)秀學(xué)生所接受。多模式教學(xué)的推廣在提高課程豐富度和教學(xué)水平的同時，也對教師和學(xué)生之間的互動性提出了更多更高的要求。通過網(wǎng)絡(luò)平臺，教師發(fā)布課程內(nèi)容、任務(wù)、作業(yè)、問卷等，學(xué)生在接收課程內(nèi)容的同時也及時反饋問題，減少課堂疑問并提高課堂效率。

2 實踐類課程教學(xué)模式探索

基于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程的特點及問題，對實踐類課程教學(xué)模式進(jìn)行探索。在繼承線上線下混合教學(xué)模式優(yōu)點的同時，針對教學(xué)中出現(xiàn)的知識基礎(chǔ)不牢、作業(yè)質(zhì)量不佳、互動意愿不強等問題，優(yōu)化混合教學(xué)模式，探索以知識點為中心的階段化反饋系統(tǒng)下的混合教學(xué)模式，強化知識點的學(xué)習(xí)，層次化構(gòu)建知識體系，在各個教學(xué)階段不斷完善教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

2.1 實踐類課程設(shè)計思想

根據(jù)學(xué)校辦學(xué)特色，在課程體系中找準(zhǔn)課程定位，層次化拆分課程知識點，個性化設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。實踐類課程設(shè)計思想具體如下。

（1）立足學(xué)校辦學(xué)特色

聚焦學(xué)校發(fā)展目標(biāo)及辦學(xué)特色，在校級層面上尋求合作，課程內(nèi)容在軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等方面有所側(cè)重，創(chuàng)新特色課程設(shè)置，推進(jìn)特色課程實施。

（2）找準(zhǔn)實踐課程定位

在課程體系中尋找定位，考慮物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)辦學(xué)方向及各課程間的相互依存關(guān)系，確定課程的應(yīng)用方向及場景，為后續(xù)課程及畢業(yè)設(shè)計服務(wù)，優(yōu)化學(xué)生專業(yè)知識系統(tǒng)性和專業(yè)性。以電子線路設(shè)計課程為例，其課程定位如圖1所示。

（3）分解課程知識點

圍繞課程大綱、教學(xué)重點、教學(xué)難點以及教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行知識點分解，把知識點層次分解工作處理好，使每一個知識點都能夠單獨教學(xué)并與其他知識點相互依存，實踐課程每個知識點都對應(yīng)一系列操作流程。

（4）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行個性化設(shè)置，針對知識點及其對應(yīng)的操作流程，設(shè)置個性化操作內(nèi)容，以知識點的靈活運用為中心思想，根據(jù)學(xué)生順序生成結(jié)構(gòu)相同但內(nèi)容不同的實驗內(nèi)容，重點考核知識點操作步驟及實現(xiàn)結(jié)果，以步驟及結(jié)果得分為主、其他線上線下考核點為輔來量化學(xué)生成績。

2.2 實踐類課程教學(xué)模式創(chuàng)新

實踐類課程設(shè)計完成后，在實際教學(xué)過程中以知識點為中心，以混合教學(xué)模式為主，在不同教學(xué)階段設(shè)置反饋與閉環(huán)系統(tǒng)，持續(xù)更新教學(xué)方法及內(nèi)容，強化教學(xué)目標(biāo)，豐富課程知識體系及教學(xué)思路。教學(xué)模式主要涉及教師準(zhǔn)備工作階段、課前階段、課堂階段和課后階段。具體教學(xué)模式示意圖如圖2所示。

（1）教師準(zhǔn)備工作：首先設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容，主要包括問題設(shè)計、知識點設(shè)計和操作設(shè)計，然后將課堂教學(xué)內(nèi)容發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺，根據(jù)意見和前期設(shè)計內(nèi)容對課程進(jìn)行再次修訂。

（2）課前階段：學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺接收問題、知識點和操作流程等，根據(jù)課程內(nèi)容觀看視頻和課件預(yù)習(xí)課堂內(nèi)容，并搭建知識點框架，熟悉操作分解步驟，實現(xiàn)對問題、知識點、操作等課堂內(nèi)容有宏觀上的認(rèn)知和理解。

（3）課堂階段：基于課前階段的預(yù)習(xí)情況，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式進(jìn)行知識點的學(xué)習(xí)，學(xué)生間協(xié)作完成相關(guān)操作流程，實驗完成后進(jìn)行成果展示并對操作知識點進(jìn)行回顧，總結(jié)課堂教學(xué)中的問題及亮點。

（4）課后階段：學(xué)生接收課后作業(yè)，對知識點和操作步驟進(jìn)行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上完成作業(yè)并撰寫實驗報告，填寫線上問卷，進(jìn)行難點及學(xué)習(xí)反思，討論學(xué)習(xí)內(nèi)容。

在實際教學(xué)中，課程定位、知識點分解、操作個性化設(shè)置貫穿整個教學(xué)過程，借助線上教學(xué)平臺，完成教學(xué)內(nèi)容，在線下和線上與學(xué)生積極互動，收集學(xué)生問題，根據(jù)問題及階段總結(jié)對課程內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)修訂。

2.3 教學(xué)效果

實施以知識點為中心的階段化反饋系統(tǒng)下的混合教學(xué)模式之后，教學(xué)效果良好，各教學(xué)環(huán)節(jié)滲透持續(xù)改進(jìn)思想，全方位提升課程教學(xué)質(zhì)量。顯性的教學(xué)成效主要包括：（1）線上平臺記錄的知識點回顧次數(shù)增加，表明了學(xué)生在不同教學(xué)階段對知識點的理解不同，通過回顧能夠鞏固知識點的掌握情況，按時按量完成個性化的實驗內(nèi)容；（2）作業(yè)同質(zhì)化問題得到根本解決，教學(xué)內(nèi)容個性化要求減少了作業(yè)抄襲、剽竊等行為，督促學(xué)生獨立自主完成實驗，積極探索實驗內(nèi)容，撰寫個性化的實驗報告；（3）實驗教學(xué)質(zhì)量提升明顯，通過期末成績統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀率從1.25%提高到17.75%，良好率從20%提高到34.37%，及格率從25%降低到15.21%；

（4）師生互動性增強，教學(xué)過程中出現(xiàn)課后比課堂互動更頻繁的情況，學(xué)生在課堂中的疑問減少，但課后實驗過程中問題較多，與教師的溝通次數(shù)明顯增加?？偠灾?，通過教學(xué)模式的探索與研究，使得實踐課程的教學(xué)質(zhì)量明顯提升，教學(xué)效果更加突出。

3 結(jié) 語

教師和學(xué)生對不同教學(xué)模式的喜愛度不同，線上線下混合教學(xué)模式更符合教師和學(xué)生的實際需求。在混合教學(xué)模式的基礎(chǔ)上加入以知識點為中心的階段化反饋系統(tǒng)，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)互動的積極性，而且顯著提高了學(xué)生的作業(yè)完成度，培養(yǎng)了學(xué)生系統(tǒng)化的思維方式、創(chuàng)新能力和實踐能力。因此，本研究對應(yīng)用型大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐類課程建設(shè)具有重要的參考價值。在今后的物聯(lián)網(wǎng)工程課程建設(shè)中，會針對各教學(xué)環(huán)節(jié)具體的教學(xué)內(nèi)容做進(jìn)一步的優(yōu)化，自頂向下完善課程教學(xué)模式及課程體系，開發(fā)校企合作課程，打造實訓(xùn)基地，增強辦學(xué)活力，促進(jìn)專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高人才培養(yǎng)供需精準(zhǔn)度，探索校企融合育人新模式。

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