對分課堂在物聯網工程專業實驗課程中的應用研究

喻恒　丁亞飛　王啟明　張高敏

摘 要：“對分課堂”是復旦大學張學新教授提出的一種教學模式，強調先教后學，應用技術型本科高校對物聯網工程專業人才培養目標提出新的要求，筆者在《短距離無線通信技術》的實驗課教學中，初步應用了這種教學模式，力求充分調動學生的積極性及創新性，探索應用型工科實驗課程改革途徑。實踐證明，該學期的實驗課學生不僅全部完成相關理論知識及實踐課程的學習，同時學習積極性和應用實踐能力有了很大提高，效果良好。

關鍵詞：對分課堂 物聯網工程 試驗課程改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0120-02

隨著中國高等院校分層次辦學的普遍推廣和深入，筆者所在院校作為應用技術型本科高校，對于課程的改革和研究更具有目的性。相比較其他專業，物聯網工程專業所體現的應用性和實踐性以及創新性要求更高，融合的學科知識更為龐雜，對于學生動手解決問題的能力要求也更高，因此實驗課顯得尤為重要。尤其是隨著該校向應用型轉型的發展及教學改革的進行，實踐實訓環節受到越來越多的重視。但應用型本科院校由于教學模式落后、師資力量薄弱以及實驗課重視程度不夠[1]，學生的實驗過程多是按照實驗步驟進行簡單重復，得出實驗結果，而對實驗的相關理論和具體應用，不能進行認真深入的思考與創新。因此需要探索新的方式讓實驗課能夠有助于開發學生的實踐創新能力。筆者嘗試結合該校應用型本科特點，針對物聯網工程專業《短距離無線通信技術》課程，研究“對分課堂”在實驗課程教學組織中的運用。

1 “對分課堂”簡介

2015年上海復旦大學張學新教授來到筆者院校介紹講授對分課堂教學法，筆者第一次了解對分課堂。對分課堂強調教師講授在先，學生學習在后的先教后學模式，不主張預習。類似討論式課堂，對分課堂強調生生、師生互動，鼓勵自主性學習。“對分課堂”的關鍵創新在于把講授和討論時間錯開，讓學生在課后有一周時間自主安排學習，進行個性化的內化吸收。在考核方法上強調過程性評價，并關注不同的學習需求，讓學生能夠根據其個人的學習目標確定對課程的投入。“對分課堂”把教學分為講授（ Presentation）、內化吸收（Assimilation）和討論（Discussion），以時間過程分成3個階段，所以也可簡稱為PAD課堂[2]。

2 “對分課堂”在實驗課教學中的應用及反饋

物聯網工程專業的實驗教學核心目標是培養具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域寬廣的專業知識的高級工程技術人才[3]。2016—2017學年第一學期筆者在該校信息工程學院物聯網工程專業2014級本科生《短距離無線通信技術》實驗課課程中，實施“對分課堂”教學模式改革，主要進行了理論講解和實驗的調整、作業項目式的驅動，對分課堂考核機制改革，具體情況如下。

2.1 課程目標

加深學生對《短距離無線通信技術》課程基本概念、功能特性、應用實踐的掌握； 結合“單片機”和“傳感器技術”課程，培養學生的實踐能力及綜合應用能力，為走向工作崗位打下良好基礎。

2.2 課程及課堂整體安排

該班共有45人，分22人、23人兩次進行實驗，實驗室共有12個實驗箱，可以保證兩人一個工作臺，每周上課一次，連續兩節，每節50 min，其中兩個工作臺為一小組。總共上課15周，第一周介紹“對分課堂”模式，分組確定組長并對該課程進行介紹，介紹試驗箱的基本使用方法和注意事項，講解第一個實驗的實驗目的、實驗內容和實驗原理，要求學生課后溫習并要求熟悉CC2530模塊的基本說明和應用、溫濕度傳感器的基本概念和應用，以及相關電路連接，作業為查找資料并設計電路連接圖和程序，實現溫濕度數據的傳輸和對于另一個節點LED燈的控制。第二周第一節分組開始討論和實驗； 第二節課，先講評作業，然后以組為單位考察提問作業情況和實驗情況，最后20 min講解第二個實驗的目的內容和原理，以及實驗的重點、難點，并布置該實驗的相關設計性作業。第三至第十五周與第二周基本相似。

2.3 作業設計

要求提交查找所有資料的名錄，同時檢查收集的相關紙質打印文檔資料，提交在該實驗基礎上自己設計的相關程序或者實物和對分記錄表，包括“已掌握、一起做、不清楚”。“已掌握”要求寫出此次實驗中掌握最好的內容，至少1條；“一起做”列出小組自己完成的環節和查找的資料，以及由同伴完成的任務和環節，至少兩個；“不清楚”列出自己不懂，同時經過小組討論有分歧的或者存在困惑的問題，求助其他小組和老師，至少1個。

2.4 討論設計

結合一周時間查找的資料，討論實驗的設計要求、程序編寫以及電路設計和網絡構建，掌握重難點；附加討論該實驗相關的具體模塊、價格和實際應用。教師要確保討論小組成員分配合理，保證能夠熱烈的交流和正常的團隊合作；另一方面要引導小組圍繞作業和課程內容來討論，避免聊天、偏題和無話可說的的無效討論[4]。

3 分課堂應用于物聯網工程實驗課的幾點思考

筆者通過本學期將對分課堂教學模式應用在實驗教學中，結合整個課程設計以及學生反饋的情況，切身感受到其在實驗課教學中的優越性以及不足，并提出幾點改進的方法。

3.1 對分課堂于實驗課的優勢

首先，有助于培養學生的主動性思維。傳統的實驗方式，“對分課堂”讓學生改變以往被動實驗過程，對學習內容充分復習，主動查找資料，然后合作討論，提出自己觀點，有助于學生深入理解基本概念和實際應用間的聯系。雖然該學期只是在“短距離無線通信技術”實驗課應用，但是加入了設計性實驗課題，其過程是一個融合了“單片機、傳感器與傳感網”等多門課程的過程，需要學生在合作中綜合性地運用所學知識，查找大量實際應用資料和說明文檔，創新性地設計實驗。

其次，有助于學生培養觀點表達和團隊合作能力。語言表達能力尤其對于工科學生來說，一直是一個普遍認為的短板，通過對分課堂的討論和答辯環節，極好的提供了一個學生表達自己，說服對方的機會，同時因為是小組討論，這又鍛煉了學生的團隊合作能力，有利于學生更加適應未來畢業后的工作模式。

最后，對分課堂模式有利于教學相長。以往實驗課教師先將實驗指導講義講解以便，再操作演示、學生再獨立操作，長期以來，教師和學生都被實驗指導書或者講義束縛。而對分課堂上，教師需要根據實驗過程布置設計性作業，學生自主學習過程中，學生也會提出一些創新型的觀點和想法，這就需要教師拓寬實驗教學的思維；這些開拓性思維又反過來對學生的學習實踐過程進行了指導，真正實現了教學相長。

3.2 對分課堂的不足和改進

筆者通過對分課堂在實驗課的教學過程中，除了體會到其特有的優勢以為，結合本校學生特點和專業特點，也發現一些不足。

首先，部分同學基礎知識和基本應用掌握較差，導致的團隊溝通時候不善發言，溝通不暢，即使有想法因為無法溝通實現，產生畏難心理，甚至放棄；其次，部分動手實踐能力和基礎知識比較牢靠的學生，發言積極，學習主動性高漲，使得個別小組只是這幾個同學“一言堂”，獨占觀點確立和發言權。

因此針對這幾點不足，筆者在實踐過程采取了一些改進方案，起到一定效果。對分課堂的實施需要對班級的學生的學習情況和性格特征進行了解，在分組的時候，與班干和學生代表進行商討，盡量按照基礎水平分組，以主動帶被動，分組合理。其次，在發言和提問過程有意選擇不善于表達的或者不積極的學生，再有同組其他同學補充回答，有意鍛煉這部分學生的積極性和語言表達能力；布置既可以提高學生知識掌握同時也感興趣作業，實驗課程要增加創新設計性實驗課題，通過鼓勵夸獎提高學生的學習積極性。改進考察考核方案，改變以往的簡單的以考勤和實驗報告作為成績支撐的主要來源。在“對分課堂”中，采用多元化的考核方法，以個人表現分數+作業分數+考勤+考試的方式構成考核成績。通過個人表現成績鼓勵學生積極發言、積極準備實驗課題；作業分數促使學生在自主學習的一周時間里，能夠積極主動地查詢資料、努力學習、完成作業。可以看到，這樣的評估方法反映了學生平時學習過程的投入和學習的質量，強調過程性評價，對“對分課堂”取得良好效果十分關鍵。

4 結語

物聯網工程專業的實驗課程是典型理工科課程，特別是筆者所在院校立足于應用技術型本科院校，因此培養學生在掌握基本理論知識的同時，使其具有更好的實踐能力、創新能力和創新思維設計開發能力就是物聯網專業的培養目標。而“對分課堂”教學法更適合對思維能力和探索精神的培養，其互動式的理念和小組學習的實施辦法以及多元化的考核評價機制能夠很好地激發學生的學習興趣和動力，特別是動手實踐能力培養方面收到了良好效果。

參考文獻

[1] 任倩倩，郭亞紅.物聯網工程專業項目驅動實驗教學改革探索[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2013（2）：19-20.

[2] 張學新.對分課堂：大學課堂教學改革的新探索[J].復旦大學論壇，2014（12）：5-10.

[3] 安健，桂小林，楊麥順.物聯網工程專業實驗教學初探[J].實驗室研究與探索，2014，33（10）：151-154.

[4] 楊淑萍，王德偉，張麗杰.對分課堂教學模式及其師生角色分析[J].遼寧師范大學學報：社會科學版，2015（9）：653-658.