物聯網實驗課教學模式研究

王 憶

（遼寧公安司法管理干部學院，遼寧 沈陽 110161）

物聯網是互聯網應用的推廣和深化，其目標是實現一個智慧化的世界。據專家預測，到2020年，世界上將有500億個智能物體連接到網絡上，地球上人均6個。物聯網產業的快速發展，使得人才短缺的問題成為制約物聯網發展的重大瓶頸問題。物聯網實驗課是掌握物聯網技術最直接、最有效的方法之一。而教學模式的優劣、適合與否直接影響著實驗課的教學效果與學生的接受程度。

1 教學模式及其重要性

我國在1984年開始重視教學模式的研究，它是教學行為的規范性描述，在教學活動中占有重要的地位：它在教學活動中從事著指向性的作用，任何教學環節的設置都要圍繞教學模式的最終目標而設計；它是能夠為教學提供一定依據的模式化的教學體系，使教師擺脫只憑經驗和感覺去教學的弊端。

試驗教學模式的建立是制定人才培養方案的核心內容和先驅內容。物聯網方面的課程具有跨學科、交叉性、覆蓋面廣的特點，因此，在構建實驗課教學模式的過程中，應從物聯網的特征結構上也就是其3層體系結構中抽象出適合高職院校人才培養特點。

2 計算機類傳統實驗課的教學模式

上機練習是學好計算機的關鍵，也是計算機教學中最常見的試驗方式。課上教師會布置一些與課內容密切相關的上機練習題，由學生在機房完成。

這種模式的主要優勢是：試驗內容與課堂內容緊密連接；課堂后及時開設上機，時效性好；難度分散，利于逐個擊破。

這種模式的缺點是教學內容主要以完成教師布置的作業為主，學生大多數是模仿演練，學習被動；學生的創造性無法得到體現；學生各自為戰，不與其他學生溝通協作，團隊協作能力得不到體現；學生的理解力和動手能力存在差異，統一題目可能會造成有的同學很快做完，有的下課都做不完，影響整體的教學效果。

因此，這種教學模式適合于知識點分散，難度較低，且知識點與其他課程內容無交叉的學科，例如網頁制作、Photoshop等課程。而物聯網完全不是這樣。因此，傳統的計算機類的實驗課教學模式是不適合物聯網的實驗課的，因此，我們要開辟出適合物聯網的實驗課教學模式。

3 創新的物聯網實驗課的教學模式

遼寧公安司法管理干部學院專門成立了針對物聯網實驗課如何組織教學的研究小組，由系主任帶隊，5名從事物聯網教學的老師參加，經過了若干輪的研討、調研、學習和實踐，歷時一年形成了針對高職院校開設物聯網課程的實訓實驗課教學模式，并在2015年的第一學期計算機網絡技術班級開設的“物聯網應用技術基礎”課程中首次采用這種新的教學模式。

3.1 新的教學模式組成

新的教學模式在學生組織、教學內容設計、教學形式上都與傳統的教學模式有很大的不同。

3.1.1 小組的劃分

我們將整個班級劃分為若干個以興趣為劃分依據的小組。有的對感知內容比較感興趣，有的對網絡內容比較感興趣，有的對代碼感興趣，最后還剩一些對這門課不感興趣的學生，由教師根據學生的特點和基礎指定進入某一組。進同組的同學興趣點相似，學習的側重點也比較相近，同組學得好的同學又可以感染和帶動不愛學的同學。當出現問題時，就可以在組內先行討論和研究，解決不了的問題再上報到教師這里，由教師指導和講解。這種做法既可以最大化地激發學生解決問題的熱情和能力，在客觀上鍛煉了學生的團隊能力，使愛學的同學更愛學，不愛學的同學日積月累也受到感染，興趣度有所提升；又可以減輕教師的負擔，解決在實驗課上教師忙得焦頭爛額、來回穿梭，一個人無法同時解決若干個同學的問題的這種尷尬的情況。

3.1.2 內容的設計

每次實驗課并不是就一個知識點或是一課的內容來完成，在實驗課中我們打破章節的限制，力爭在每一堂實驗課中給學生制定的內容都是一個完整的物聯網應用實例，包括整門課程的幾乎所有內容（只不過側重點有所不同）。在學習之初我們選取的是每個章節的簡單內容共同組成的大實驗，隨著學習內容的加深和加寬，我們選取每章中較難的內容組成大實驗。并且，隨著試驗的深入，教師的講解越來越少，要求的難度越來越大，學生自主解決問題的能力在不斷提高。讓學生在每一次的試驗中感受到的都是完整的物聯網應用，從而從整體上感受到物聯網，把握物聯網的組成、功能以及未來學習的方向。

3.1.3 教學形式上

在教學形勢上，我們安排“兩會”，即課前安排“創意討論會”、課后安排“總結分析會”。

“創意討論會”類似于企業的任務說明會，只不過這個會教師不是主角，只是一個企業“老總”的角色，負責詳細布置任務及提出要求。學生是這個會的“工程師”，負責將“老總”的需求根據自己的想法和傾向轉變為可執行的方案。各個小組的項目負責人在領到自己的任務后，還會在小組內部研究方案及具體分工、人員的調配，做詳細的工作布置。小組的項目負責人在小組內部是輪流擔當的，這樣可以讓每一個同學都感受到設計的過程，也都有機會按照自己的想法去形成實驗方案，體會到工作的不同崗位，也是一種職業角色鍛煉的機會。

在正式的實驗課上，由于學生課前已有充分的研究方案和人員準備，進到實驗室后按部就班、秩序井然。而且，由于課前已有方案，所以做起來時間上也不顯局促。對某些試驗效果同預想效果有差別的地方，印象特別深刻，并且能有針對性地向教師提出一些具有一定思考性的問題。

“總結分析會”即是對此次工程（試驗）進行總結和文檔歸檔的過程。會上，每個同學都要就自己那部分內容進行說明和總結：包括事前自己的方案；事中操作的步驟，特別是特殊步驟和出現意外的現象及解決方案要重點加以描述。大家在這個過程中，共同感受、共同學習、共同進步。最后由個人、小組上報相關文檔，由教師將所有文檔整理作為參考手冊印發給每個同學。

3.1.4 考核形式

取消實驗課的期末考試，不能以學生的某一個操作來衡量技能的高低。教師根據本學期實驗課的參考文檔對學生進行考評。考評規則如圖1所示。

圖1 考評規則

3.2 舉例說明

以2015年上學期的“物聯網應用技術基礎”課程為例，介紹該課程實施的過程。本輪開課的專業為13網絡技術專業，全班共計35人，需要完成的試驗是“智能車聯網系統”。事先按照學生的申請和教師的綜合考量，將全班分成網關設計組、地圖規劃組、車場設計組和道路監控組。

在創意討論會上，教師明確了任務：實現無人車按照既定地圖行駛，每到一處站點報站，停車場的進出實現RFID感應識別，道路上的兩組攝像頭能夠實時傳送路口及手機動態控制攝像頭朝向。各組分工如下。

網關設計組：設計車場網關、道路監控網關。

地圖規劃組：完成一組特定地圖的設計，采用代碼編程，并將其導入到中央控制器中。

車場設計組：設計RFID感應系統、車場滿員預警提示。

道路監控組：針對不同的手機系統（蘋果、安卓）安裝控制軟件、前期調整，進行手機與攝像頭的對接控制。

明確任務后，各小組分頭準備。大概用時2課時。

實驗課上，學生按照事先的準備，逐項完成，對過程中出現的疑難問題，教師及時給予解答。大概用時3課時。

總結討論會上，以小組為單位將本組實驗過程中出現的問題及本組的解決方案向全體同學做說明匯報，其他小組的同學也可以提供自己的方案和看法，雖然是一組同學在做，實際上是大家共同思考、參與的過程。大概用時1課時。

整個實驗課共計用時6課時，總結文檔作為課后作業由學生課下完成。

3.3 新舊模式的改革對比

3.3.1 理論依據改革

舊的試驗模式，是以“演示—模仿—掌握”為依據，是一種灌輸的思想；而新的教學模式，是要激發學生自己的創造欲，在創造的過程中知道自己缺失什么而主動去學習。

3.3.2 教學目標改革

舊的試驗模式，是為了讓學生掌握實驗課的內容而開設實驗課，是教學效果的終極驗收；而新的教學模式，是讓學生借助這堂實驗課打開學生創造的大門，是運用這項技術的開始，通過這一堂課他們還可以創造性地開發出許多其他的應用，因為物聯網的應用是無窮的。

3.3.3 操作程序改革

舊的試驗模式，教師的操作過程就是標準，學生必須要按此操作；而新的教學模式，過程有學生設定，只要最終結果是預定的就可以，哪條路能走得通、哪條路能走好由學生自己總結，這樣印象會更深刻。

3.3.4 實現條件改革

在硬件設施上新舊模式沒有明顯的區別。但是在單一課時上來說，新的教學模式耗時是舊的教學模式的3倍。舊的教學模式中的實驗課是每學習一個功能都要用實驗課去驗證一下，理實的比例為1∶1。而新的教學模式是以大實驗的形式，是將分散的試驗時間整合成完整的時間。總課時沒有變化。

3.3.5 教學評價改革

教學評價是對教學過程及結果進行評判的過程，是驗證教學模式是否適應的試金石。舊有的教學模式以量化考試為主要手段，以教材內容為考核內容，檢驗教學效果。新的評價模式以試驗為主要考核手段，以能力素質為考核內容。學生的總成績由每個試驗的小分相加取得，而小分為教師在試驗的過程中根據學生試驗過程中所體現出來的技能、知識、素質以及其潛在的、未來的能力價值而得。這是一種客觀的、實用的評價方式。既可以規避由于一次考試成績不佳而造成的評價偏離，又可以降低期末期間學生集中考試的壓力。

4 結語

高職院校物聯網實驗課應該在信息化與工業化融合中開展、以校企結合為主要載體，培養有用的人才，以滿足國家和社會企業的需求。