胡格模式下物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的改革研究

摘 要：當(dāng)前傳統(tǒng)教學(xué)模式下，存在學(xué)生獨(dú)立性思考不足、專(zhuān)業(yè)課脫節(jié)等問(wèn)題。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，利用胡格教學(xué)模式進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)改革研究，以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的氣瓶灌裝管理系統(tǒng)為例，構(gòu)建項(xiàng)目載體，提出了前期準(zhǔn)備、教學(xué)實(shí)施與評(píng)價(jià)考核等階段的教學(xué)措施，達(dá)到協(xié)同育人的目的，從而激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，使他們?cè)趯?zhuān)業(yè)和職業(yè)能力方面得以全方位提升。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)；專(zhuān)業(yè)改革；胡格教學(xué)模式；工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；項(xiàng)目載體；協(xié)同育人

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399；G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）03-0-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)是一門(mén)應(yīng)用廣泛、學(xué)科交叉融合性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)[1]，自“十四五”規(guī)劃實(shí)施以來(lái)，工業(yè)和信息化部聯(lián)合多部門(mén)發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃》，將物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合，以提高物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展受到了各部門(mén)的高度重視，被列為新型技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象[2]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，社會(huì)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的需求不斷增加，尤其是實(shí)踐能力較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才[3]。

德國(guó)著名職教專(zhuān)家托馬斯·胡格教授提出以學(xué)生為中心的“能力模型+課程大綱+方法大綱”三位一體的教學(xué)模式，該模式在德國(guó)職業(yè)教育領(lǐng)域有著不錯(cuò)的成效[4]。該模式基于典型的工作任務(wù)實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，不僅提升了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力，更讓學(xué)生掌握了融入社會(huì)的能力與方法，還培養(yǎng)了人格素質(zhì)[5]。目前，高職教育領(lǐng)域?qū)υ摻虒W(xué)模式的應(yīng)用展開(kāi)了研究，段向云[6]針對(duì)“管理學(xué)原理”課程的特點(diǎn)，用胡格行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法進(jìn)行了課程改革；吳萍等人[7]在“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程實(shí)踐中，采用了胡格教學(xué)；管維紅等人[8]也將該教學(xué)模式應(yīng)用于“計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)”課程中；解凌竣等人[9]將胡格模式應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)學(xué)習(xí)領(lǐng)域，均取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展下，已出現(xiàn)了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”“智能物聯(lián)網(wǎng)”等概念，并呈現(xiàn)不同的新特征[10]。將胡格教學(xué)模式融入物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)整體課程中，可避免傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的潛力，提升其職業(yè)技能。

1 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)融合了軟硬件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)知識(shí)，其中涵蓋了多門(mén)新興技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)、傳感、自動(dòng)識(shí)別、通信等。因此，在培養(yǎng)中更應(yīng)當(dāng)注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，而傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)學(xué)生主觀能動(dòng)性的提升有限，其缺點(diǎn)具體如下：

（1）缺乏個(gè)性化

一方面，傳統(tǒng)教學(xué)往往是由老師講授，學(xué)生根據(jù)課堂與書(shū)本獲取相應(yīng)的書(shū)本知識(shí)，教學(xué)方式單一，難以提升學(xué)生的創(chuàng)新思維，學(xué)生缺乏發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。另一方面，所有學(xué)生按照相同的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生無(wú)法獨(dú)立思考。同時(shí)面對(duì)學(xué)生的個(gè)性化需求，無(wú)法及時(shí)做出調(diào)整。

（2）內(nèi)容與實(shí)際工作貼合不足

傳統(tǒng)教學(xué)更注重知識(shí)理論的講解，盡管職業(yè)院校增加了實(shí)訓(xùn)課程，注重學(xué)生的實(shí)踐與技能培養(yǎng)，但是內(nèi)容與實(shí)際工作聯(lián)系不夠緊密，項(xiàng)目?jī)?nèi)容缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)體系理解不夠深入，無(wú)法將多門(mén)課程內(nèi)容聯(lián)合創(chuàng)新，學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化能力不足。

（3）缺少互動(dòng)性

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師占主導(dǎo)地位，講解知識(shí)和演示操作，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，一方面容易造成學(xué)生對(duì)課程興趣的缺失，對(duì)課程內(nèi)容的應(yīng)用缺乏理解，長(zhǎng)此以往，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力無(wú)法得到提升。另一方面，教師無(wú)法及時(shí)了解學(xué)生的需求，導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程的靈活性不足，教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容無(wú)法及時(shí)改進(jìn)。

（4）評(píng)分機(jī)制單一

傳統(tǒng)教學(xué)往往采用考試、作業(yè)、出勤等定量評(píng)估方法，具有一定客觀性。但是簡(jiǎn)單以成績(jī)?yōu)橹?，缺乏?duì)學(xué)生的過(guò)程性學(xué)習(xí)和綜合能力的評(píng)價(jià)。面對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，一方面缺乏公正；另一方面，無(wú)法掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，也無(wú)法激發(fā)學(xué)生的潛力。

2 物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的胡格教學(xué)模式

2.1 前期準(zhǔn)備

將胡格教學(xué)模式貫穿于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程中，以項(xiàng)目為載體，設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)。我院以工業(yè)場(chǎng)景下的氣瓶灌裝管理系統(tǒng)為例，貫穿了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課和專(zhuān)業(yè)拓展課，具體如圖1所示。

構(gòu)建合適的項(xiàng)目載體是胡格教學(xué)開(kāi)展的前提。本院通過(guò)對(duì)行業(yè)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，與相關(guān)行業(yè)中技術(shù)積累雄厚的企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)了適用于職業(yè)院校教育教學(xué)的行業(yè)案例項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)企業(yè)一線(xiàn)應(yīng)用項(xiàng)目的解構(gòu)與重組，設(shè)計(jì)出適合于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)胡格教學(xué)模式的項(xiàng)目載體。依托現(xiàn)有教學(xué)體系，整個(gè)項(xiàng)目劃分為四個(gè)子項(xiàng)目，應(yīng)用到四個(gè)學(xué)期的教學(xué)，每一學(xué)期都有明確的項(xiàng)目完成度目標(biāo)，并在第四學(xué)期的項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)整個(gè)工業(yè)氣瓶灌裝系統(tǒng)的整合。

每門(mén)課程將完成該系統(tǒng)的某一功能，在課程之初明確目標(biāo)和期望結(jié)果，學(xué)生在課中不僅能掌握相關(guān)知識(shí)、技能，也能夠貼近社會(huì)工作場(chǎng)景。同時(shí)，依據(jù)由淺入深的形式打造不同情景任務(wù)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的興趣和信心。

課程內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，例如在計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)和電路制作實(shí)訓(xùn)課程中，需要學(xué)生完成隔離控制板與稱(chēng)量控制板的硬件設(shè)計(jì)、發(fā)板、元件采購(gòu)、焊接，從而基礎(chǔ)調(diào)試得以完成。在后續(xù)嵌入式課程當(dāng)中，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)完成程序的編寫(xiě)與調(diào)試，最終形成系統(tǒng)功能，若電路板出現(xiàn)問(wèn)題與故障，學(xué)生可自行修正。

2.2 教學(xué)實(shí)施

第一學(xué)期以隔離控制器的設(shè)計(jì)制作來(lái)整合“計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)”和“電路板設(shè)計(jì)制作”課程；第二學(xué)期以稱(chēng)量控制板的設(shè)計(jì)制作來(lái)整合“嵌入式技術(shù)”“數(shù)據(jù)采集預(yù)處理”“物聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用技術(shù)”等課程；第三學(xué)期以物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)來(lái)整合“JAVA程序設(shè)計(jì)”“數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”等課程的內(nèi)容；第四學(xué)期以物聯(lián)網(wǎng)云端部署來(lái)整合“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用”“智能設(shè)備軟件開(kāi)發(fā)”等課程；第五學(xué)期以專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐的課程設(shè)計(jì)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新能力。

胡格教學(xué)模式是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)教師與學(xué)生之間的情感交流和關(guān)懷，在教學(xué)過(guò)程中注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。課堂教學(xué)上有前期準(zhǔn)備的成熟項(xiàng)目載體，讓學(xué)生有了統(tǒng)一而明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師不再是傳統(tǒng)意義上的知識(shí)灌輸者，而是一個(gè)引導(dǎo)者和指導(dǎo)者；在引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目目標(biāo)的過(guò)程中，更關(guān)注于學(xué)生的個(gè)性和特點(diǎn)，努力了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣愛(ài)好，并盡可能地提供個(gè)性化的教學(xué)方案。為了營(yíng)造一個(gè)積極、溫馨、信任的學(xué)習(xí)環(huán)境，項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，會(huì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組，鼓勵(lì)學(xué)生在各自小組內(nèi)表達(dá)自己的看法和想法，讓學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中學(xué)習(xí)。為了發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力，鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的答案，認(rèn)真思考和分析問(wèn)題，鍛煉判斷和決策能力，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中部分技術(shù)細(xì)節(jié)采取開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生通過(guò)自身知識(shí)的拓展遷移設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)解決方案。

與灌輸式教學(xué)方式不同，將氣瓶充裝項(xiàng)目根據(jù)所利用的技術(shù)，劃分為不同模塊放入各課程中，在各課程中再將其劃分為子任務(wù)，從而引入知識(shí)點(diǎn)，提升學(xué)生的興趣；同時(shí)，學(xué)生也被劃分進(jìn)各個(gè)小組，以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流。課堂上先回顧前置知識(shí)，由教師引導(dǎo)課堂目標(biāo)，以任務(wù)工單的形式下發(fā)任務(wù)，學(xué)生按照小組分工合作，準(zhǔn)備好PPT等材料并上臺(tái)匯報(bào)。教師將根據(jù)學(xué)生的匯報(bào)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)與知識(shí)點(diǎn)的補(bǔ)充，再下發(fā)課堂任務(wù)或者作業(yè)任務(wù)。

以“嵌入式技術(shù)”課程中的I2C通信為例，利用I2C協(xié)議驅(qū)動(dòng)0.96寸OLED屏。課堂之初，教師回顧了前期根據(jù)時(shí)序圖完成的DHT11溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)傳輸；接下來(lái)根據(jù)I2C的優(yōu)勢(shì)引入知識(shí)點(diǎn)，向?qū)W生布置課堂任務(wù)，包括I2C的歷史、I2C的驅(qū)動(dòng)方式、I2C的接口與I2C的通信時(shí)序，學(xué)生利用課堂時(shí)間，開(kāi)展小組內(nèi)協(xié)作，進(jìn)行資料搜集與學(xué)習(xí)，形成PPT，上臺(tái)演講匯報(bào)內(nèi)容。其中，學(xué)生能明確指出對(duì)I2C時(shí)序圖的不解之處，由教師補(bǔ)充講解，確保學(xué)生能夠掌握。由于前期學(xué)生已完成DHT11時(shí)序的編寫(xiě)，本課將根據(jù)講解的時(shí)序圖，下發(fā)第二個(gè)任務(wù)，利用軟件模擬方式實(shí)現(xiàn)OLED屏幕顯示。學(xué)生可利用示波器等工具查看時(shí)序的收發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)功能。

總的來(lái)說(shuō)，胡格教學(xué)的實(shí)施非常注重情感溝通、語(yǔ)言表達(dá)、協(xié)作分工，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，尊重學(xué)生的個(gè)性和特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生提供更加有效的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

2.3 評(píng)價(jià)考核

由分?jǐn)?shù)論轉(zhuǎn)為學(xué)生的能力評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過(guò)程更加關(guān)注學(xué)生的思考能力、自我評(píng)價(jià)能力、自助學(xué)習(xí)能力。課堂下發(fā)任務(wù)工單，學(xué)生完成報(bào)告和展示后，將內(nèi)容重點(diǎn)寫(xiě)進(jìn)工單，并進(jìn)行總結(jié)和反思。評(píng)價(jià)方式由教師評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為三方綜合評(píng)價(jià)，其中包括自我評(píng)分、小組評(píng)分與教師評(píng)分，工單如圖2所示。

期末考核注重綜合性評(píng)價(jià)，提前一個(gè)月下發(fā)期末考核準(zhǔn)備文檔，內(nèi)附考核說(shuō)明、考核內(nèi)容、考前準(zhǔn)備與考核方式，明確了能力要求與程度。期間，學(xué)生可以對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)整和修理，準(zhǔn)備好考核環(huán)境及設(shè)備。具體現(xiàn)場(chǎng)操作內(nèi)容將在考試當(dāng)天發(fā)放，考前準(zhǔn)備部分按小組評(píng)分，考評(píng)時(shí)給出小組基礎(chǔ)成績(jī)。為避免出現(xiàn)組內(nèi)“一碗水端平”的情況，小組成員由組內(nèi)討論決定，最高成績(jī)以小組基礎(chǔ)成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)，另外三位成員依次遞減3分?？记皽?zhǔn)備部分得分低于60分者不得參加期末考核?？记皽?zhǔn)備部分成績(jī)按比例計(jì)入總評(píng)成績(jī)。

以第一學(xué)期期末考核為例，此次主要考核學(xué)生能否完成物聯(lián)網(wǎng)中隔離控制器的硬件電路制作測(cè)試和基礎(chǔ)程序編程測(cè)試。要求學(xué)生按要求利用相關(guān)設(shè)備和固件程序完成設(shè)備功能驗(yàn)證；按要求完成程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，具備后期隔離控制器固件開(kāi)發(fā)的編程能力。教師評(píng)判考核準(zhǔn)備，若被判定關(guān)鍵功能不達(dá)標(biāo)，無(wú)法完成現(xiàn)場(chǎng)考核者不得進(jìn)入考場(chǎng)?？己藘?nèi)容包括：

（1）物聯(lián)網(wǎng)隔離控制器硬件；（2）隔離控制器固件寫(xiě)入；（3）隔離控制器輸入輸出端口測(cè)試；（4）隔離控制器通信接口測(cè)試；（5）C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備；（6）簡(jiǎn)單編程實(shí)現(xiàn)；（7）復(fù)雜程序?qū)崿F(xiàn)；（8）多文件編程實(shí)現(xiàn)；（9）簡(jiǎn)單固件編程實(shí)現(xiàn)?？己爽F(xiàn)場(chǎng)會(huì)準(zhǔn)備必要的開(kāi)發(fā)用調(diào)試電纜設(shè)備，學(xué)生也可自行準(zhǔn)備相關(guān)工具。

為規(guī)范考場(chǎng)，考核完畢后，經(jīng)后期核定，若確定考前準(zhǔn)備部分存在如下舞弊行為，將取消整個(gè)考核成績(jī)，其中包括：（1）使用其他小組設(shè)備完成考核；（2）使用其他小組軟硬件程序完成考核；（3）直接導(dǎo)入其他小組配置文件完成考核。

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，將胡格教學(xué)模式運(yùn)用于整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性有所提高，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力增強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠清晰指出困惑點(diǎn)，能根據(jù)所學(xué)內(nèi)容選定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，并結(jié)合所學(xué)的全部課程完成項(xiàng)目，具有一定的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐綜合水平。但胡格模式的改革需要根據(jù)專(zhuān)業(yè)具體情況選定項(xiàng)目載體，作為長(zhǎng)期的、動(dòng)態(tài)的教學(xué)改革，對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平和教學(xué)計(jì)劃掌控水平提出了更高的要求。

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作者簡(jiǎn)介：王 （1995—），女，碩士，助教，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。

何 濤（1980—），男，碩士，講師，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。

畢 卉（1985—），女，博士，講師，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋?/p>