基于PBL 教學法的物聯網專業實驗課程改革研究

紀辛然

（山西大學商務學院，太原030031）

0 引言

（1）物聯網專業

物聯網（IoT，Internet of Things）即物與物相連的網絡，它是在傳統互聯網等網絡的基礎上，通過傳感技術、通信技術、定位識別技術等實現人、機、物的相互連通。在智慧中國的戰略背景下，物聯網專業應運而生。物聯網專業著重應用型人才的培養，目前在我國相關行業還存在很大的人才缺口。物聯網專業作為一個新興的工科專業，出現的時間不長，各個高校的建設基礎也不相同，有的在計算機、網絡、軟件等專業基礎上建設，有的在電子、通信等專業基礎上建設，也有的在自動化等專業基礎上建設。這種建設基礎的不同，造成了各高校物聯網專業在課程體系、人才培養、專業課設置等方面存在差異。物聯網專業的課程教學是一個傳感技術、電子技術、通信技術、網絡技術、計算機應用技術等多學科的融合，尤其注重學生實際工程能力的培養，這就迫切需要加強實踐教學方面的建設。

（2）PBL 教學法

PBL（Problem-Based Learning）教學法是由美國神經病學教授Barrows 于1969 年首創，從最初的醫學教育逐步發展成廣泛應用于各個教育層面的國際流行的教學方法。PBL 教學法顧名思義，它的出發點是提出問題，在此基礎上促進學生主動學習。在傳統的課堂教學中，一般采用機械式的填鴨教學，教師講，學生聽，師生之間的互動很少。PBL 教學法與傳統教學模式不同，它將課堂知識的學習融入到相應的問題環境之中，采用“提出問題-互動討論-課后總結”的教學流程，使學生在問題討論中學習相應的知識，培養其主動學習的習慣。PBL 這種問題中主動學習的模式，與物聯網專業的實驗教學十分契合，著重培養學生的動手能力和工程實踐能力。

1 現狀分析

1.1 調查分析

2018 年9 月至2019 年7 月，筆者對山西大學商務學院物聯網專業四個年級的學生實施問卷調查，并同相關任課教師就專業實踐課教學內容與教學方法等方面進行研討。共發放調查問卷323 份，回收有效問卷305 份，占比94.4%。

表1 專業實驗課興趣度調查

表2 專業實驗課重要程度調查

表3 專業實驗課現存問題情況調查（可多選）

通過表1 可以看出，40.3%的學生對專業實驗課感興趣，52.5%的學生興趣一般，極個別（7.2%）的學生不感興趣甚至厭煩。總體來說，大部分學生還是對專業實驗課有興趣的，這就需要任課教師善于引導學生的積極性，提高其學習的主動性。通過表2 可以看出，絕大多數學生（76.4%）認為專業實驗課是十分重要的，但如表3 所示，目前物聯網專業實驗課存在內容枯燥，實驗操作單一等問題。

1.2 存在的問題

在各高校之間，物聯網專業課程設置的側重方面各有不同，但大多都包含傳感技術、嵌入式技術、網絡通信技術、軟件開發技術等方面。在實際的教學過程中主要存在以下三個方面的問題：

（1）理論教學死板枯燥

理論教學主要采用教師講學生聽的模式，缺乏師生之間的互動，學生通過PPT 演示、教師講述等方式接受知識。這種教師主導的模式忽略了學生學習的主動性，被動枯燥的教學難以發揮學生學習的積極性。

（2）實驗教學脫離工程實際

實驗教學普遍采用實驗箱，所做實驗大多數為簡單的驗證性實驗。這些實驗很多脫離了實際的工程項目應用，只是簡單的對理論內容進行驗證。學生在這些實驗中主動發揮的部分不多，缺乏思考，機械地按照實驗步驟進行實驗操作，難以培養學生的實際工程實踐能力。

（3）成績評價體系單一

目前各門實驗課程成績評價通常采用“實驗操作+實驗報告”相結合的模式。學生課前預習，課上實驗操作，課后撰寫實驗報告，授課教師在每個環節給與學生一定的分數，最后綜合給出學生實驗成績。雖然各門課程之間每個環節的成績占比會有所區別，但總的來說這種成績評價的方式方法比較單一，缺乏對學生解決實際工程問題能力的考核。

2 PBL教學模式構建

通過對山西大學商務學院物聯網專業實驗課程教學現狀與問題的調查分析，筆者結合PBL 教學法的相關思想，嘗試從理論教學、實驗教學、成績評價三個方面對物聯網專業實驗課程進行改革，目的在于提高學生的實際工程動手能力，如圖1 所示。

圖1 物聯網專業實驗課PBL教學架構

（1）理論教學采用基礎知識、問題提出、問題研討相結合的模式，在傳統的基本知識點講述的基礎上，讓學生根據實際工程項目需要提出相關問題，查找資料，之后對問題進行相互討論，指導教師對其進行點評，判斷其可行性。

（2）實驗教學采用項目構建、小組討論、項目實施、討論交流的教學流程。首先，根據實際的工程問題構建合適的工程項目；其次，按學生的層次和基礎不同分為若干個工程項目組，小組成員就工程項目查找相關資料，討論項目具體實施方案；再次，各項目小組按照制定的項目方案著手實施項目；最后，各小組相互交流項目實施的成果，討論各自的不足。

（3）成績評價舍棄傳統的“實驗操作+實驗報告”模式，采用項目演示、項目答辯、指導教師評價總結的綜合成績評價體系。首先各項目小組就自己的項目作品進行功能演示，其次各小組根據指導教師提出的項目關鍵問題進行答辯，最后知道教師對項目進行點評和總結。

3 結語

實施近年來，PBL 教學法用于物聯網專業教學改革已獲得良好的效果，學生的動手能力和工程實踐能力得到了顯著的提高。我校物聯網專業學生在全國大學生電子設計競賽、“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽、山西省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目中多次獲得省級一二三等獎，其中“便攜式智能養生坐墊設計”、“智能化筆記本散熱裝置的設計”、“人體工學智能床墊的設計”被確定為山西省重點項目，并在此基礎上獲得國家專利5 項，學生畢業走向工作崗位之后同樣受到用人單位的高度評價。PBL 教學法可以提高學生的實踐能力，也有助于高校應用型人才的培養。