以創(chuàng)新為驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)工程翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式探索與實踐

陶宇煒

摘 要：從如何發(fā)揮實踐教學(xué)對高校學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特點，引入翻轉(zhuǎn)課堂，對實踐教學(xué)進行逆序創(chuàng)新，將實踐教學(xué)活動重新劃分為線上線下、課內(nèi)和課外翻轉(zhuǎn)的教學(xué)模式。以在線課程學(xué)習(xí)平臺為載體，結(jié)合虛擬環(huán)境，在線上和線下開展學(xué)習(xí)活動和實踐教學(xué)活動。通過在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)應(yīng)用表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果顯著，激發(fā)了學(xué)生的自主探究精神，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和專業(yè)實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的提升。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新驅(qū)動;物聯(lián)網(wǎng)工程;翻轉(zhuǎn)課堂;虛擬互動

中圖分類號：G424.1

文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-5995（2020）07-0091-07

“云計算”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)和教學(xué)模式的融合，有力地推動了高校本科課程教學(xué)的發(fā)展和創(chuàng)新?？v觀近些年來教育信息技術(shù)助推高校教育教學(xué)改革的成效來看，翻轉(zhuǎn)課堂在高校的本科課程教學(xué)中效果顯著[1][2][3][4]。翻轉(zhuǎn)課堂通過將教學(xué)內(nèi)容前移至課前學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，教師重點轉(zhuǎn)向針對學(xué)生進行個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，通過師生之間雙向和多向的互動和交流，協(xié)作探究解決課程學(xué)習(xí)中遇到的困難和問題，使學(xué)生達到較為滿意的學(xué)習(xí)效果[5]。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài)，培養(yǎng)適合行業(yè)發(fā)展需求，具備較強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的技術(shù)人才。將翻轉(zhuǎn)課堂引入我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程教學(xué)實踐，結(jié)合虛擬互動環(huán)境，對實踐教學(xué)進行逆序創(chuàng)新，探索適合高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求的教學(xué)模式。

一、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)剖析

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程涉及較多新技術(shù)，理論知識較為抽象，如RFID技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，通過理論課的講授，難以建立準(zhǔn)確直觀的概念，理論和實踐之間關(guān)聯(lián)度較高，僅僅通過理論知識的學(xué)習(xí)并不能真正掌握知識點，實踐教學(xué)以培養(yǎng)高校學(xué)生的專業(yè)綜合能力為導(dǎo)向，以具體的實踐項目作為載體，幫助學(xué)生理解并掌握專業(yè)課程理論知識，培養(yǎng)學(xué)生在動手實踐中獨立探究解決具體問題的能力[6][7]。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程開設(shè)的實踐項目受實踐設(shè)施條件等限制，在真實的實踐環(huán)境沒有條件正常開展，難以通過教師的講授真正理解和掌握專業(yè)理論知識。教材上的實踐內(nèi)容大多為原理性的驗證型實驗，只是從實踐角度幫助學(xué)生理解理論原理，學(xué)生面對一些實際問題不能通過自主探索加以解決。受實驗設(shè)備本身在技術(shù)上的封閉性限制，束縛了教師自主設(shè)計和調(diào)整實踐項目內(nèi)容，不能滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。學(xué)生的學(xué)習(xí)往往達不到預(yù)期的教學(xué)效果，很容易使學(xué)生形成畏難情緒，從而降低學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

二、翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是線上線下混合學(xué)習(xí)的重要呈現(xiàn)方式。在課前學(xué)生利用在線課程學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)教師上傳的實踐教學(xué)內(nèi)容，完成教師下達的學(xué)習(xí)任務(wù)。通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生探索研究，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生的理論知識的理解程度，使其產(chǎn)生較為愉悅的學(xué)習(xí)體驗。在課堂上，學(xué)生完成實踐操作，自主探究解決問題，教師組織和指導(dǎo)實踐項目，圍繞教學(xué)內(nèi)容互動交流，開展深層次的問題探究。課后進行反思和總結(jié)，評價實踐教學(xué)效果[8]。

翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)通過為學(xué)生提供在線學(xué)習(xí)環(huán)境，完成知識的傳授，學(xué)生有更多時間進行實踐操作練習(xí)，完成實踐體驗。教師可以為更多學(xué)生提供實踐操作練習(xí)指導(dǎo)。通過教師和學(xué)生之間雙向或多向的研討交流，完成知識的內(nèi)化。學(xué)生有更多時間思考問題，自主進行實踐探索解決問題。翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)以更加靈活便捷的方式促進學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)，通過激發(fā)學(xué)生的探究精神，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)綜合實踐翻轉(zhuǎn)教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是針對學(xué)習(xí)者的特點，設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容，組織課程教學(xué)活動，幫助學(xué)習(xí)者達到教學(xué)目標(biāo)要求的系統(tǒng)性活動[9]。教學(xué)設(shè)計結(jié)合我校正在開展的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，將傳統(tǒng)課內(nèi)、課外學(xué)習(xí)重新劃分為線上和線下、課內(nèi)和課外相互融合，應(yīng)用虛擬環(huán)境，在線上和線下充分開展實踐教學(xué)和學(xué)習(xí)活動。構(gòu)建有效的情境協(xié)作模式促進學(xué)生主動參與實踐過程，提出疑問，自主探究解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

（一）課前教學(xué)任務(wù)設(shè)計

課前教學(xué)任務(wù)設(shè)計首先要明確教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)目標(biāo)決定課程教學(xué)的總體方向，對教學(xué)環(huán)節(jié)的展開具有引領(lǐng)和制約作用。課程教學(xué)任務(wù)設(shè)計要以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，充分知曉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，按照理論教學(xué)重點和難點以及學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)情況，以問題為導(dǎo)向，分層次設(shè)計教學(xué)任務(wù)。

根據(jù)布魯姆認知目標(biāo)分類法[10][11]，從低級思維到高級思維的順序，在認知維度上把教學(xué)目標(biāo)分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次，前兩個層次是低級思維，實現(xiàn)對知識的再認和轉(zhuǎn)述;后四個層次是高級思維，側(cè)重于知識的分析、理解和遷移性運用。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，通過課前任務(wù)設(shè)計，讓學(xué)生明確要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點和難點，創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，達成具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

課前階段的自主學(xué)習(xí)要求學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過自我學(xué)習(xí)監(jiān)督，開展自我學(xué)習(xí)評價。學(xué)習(xí)者運用自身的知識和經(jīng)驗完成新知識的建構(gòu)。教師為學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)提供指導(dǎo)和幫助，同時創(chuàng)設(shè)情境組織學(xué)生開展協(xié)作學(xué)習(xí)。建構(gòu)主義倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)與翻轉(zhuǎn)課堂相一致。

（二）課堂實踐教學(xué)設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)開展深層次的認知實踐活動。雖然學(xué)生在課前階段通過自主學(xué)習(xí)活動對知識有基本的理解，但由于在教育背景、認知能力和思維方式上存在著差異，學(xué)生對同一知識點的理解會不盡相同，甚至有部分學(xué)生會遇到自主學(xué)習(xí)解決不了的問題，因此，教師在課堂上要有效安排教學(xué)環(huán)節(jié)，組織學(xué)生積極參與課堂教學(xué)活動。戴爾學(xué)習(xí)金字塔理論認為[12][13]，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式包括講授、閱讀、視聽組合、演示、討論、實踐練習(xí)和教授他人等七個層次，前四個層次為被動學(xué)習(xí)，后三個層次為主動學(xué)習(xí)，兩周后學(xué)習(xí)內(nèi)容平均保持率從5%到90%逐步提高，傳統(tǒng)的講授和示范為主的教學(xué)方式導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效果明顯低于實際參與學(xué)習(xí)方式的學(xué)習(xí)效果。

隨著學(xué)生認知層次的不斷提升，對實踐教學(xué)內(nèi)容的理解不斷深入，將課堂實踐教學(xué)活動劃分為入門階段、進階階段和探究階段。在入門階段，通過教師的引導(dǎo)學(xué)習(xí)，完成培養(yǎng)基本認知能力的基礎(chǔ)驗證性實驗，培養(yǎng)學(xué)生對實驗的興趣，實現(xiàn)把學(xué)生“引進門”，樹立學(xué)生的自信心和成就感。在進階階段，主要完成擴展專業(yè)知識綜合運用能力的設(shè)計型實驗，針對學(xué)生個體實踐過程中出現(xiàn)的疑難問題，學(xué)生之間通過互相討論，相互學(xué)習(xí)，解決問題。教師僅在學(xué)生遇到瓶頸問題時進行疏導(dǎo)。在探究階段，考慮學(xué)生個體之間的差異，因人而異地開展創(chuàng)新性實踐項目，通過小組成員之間分工協(xié)作，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，通過獨立思考，探索解決較為復(fù)雜的問題，培養(yǎng)學(xué)生孜孜以求的科學(xué)精神。

（三）課后學(xué)習(xí)評價和反饋

學(xué)習(xí)評價既是對前一階段學(xué)習(xí)情況的分析和總結(jié)，又是對學(xué)習(xí)的指導(dǎo)和幫助。教師通過學(xué)習(xí)評價了解課程教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整課程教學(xué)設(shè)計，更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。學(xué)生通過學(xué)習(xí)評價反思學(xué)習(xí)過程中的問題，檢查、矯正和調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)活動，激勵和強化學(xué)習(xí)動機。學(xué)習(xí)評價貫穿整個實踐教學(xué)過程，采取學(xué)生自我評價、學(xué)生之間相互評價和教師綜合評價的方式，評價內(nèi)容包括學(xué)生認知方面的績效、學(xué)生學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)和學(xué)生參與學(xué)習(xí)的狀態(tài)等方面。

學(xué)生在課后對課程實踐過程進行總結(jié)，鞏固重點和難點，交流實踐過程中遇到的問題及解決措施，撰寫并上傳實驗報告。教師對實驗完成情況和實驗重點難點進行系統(tǒng)梳理，做好實踐教學(xué)總結(jié)，并通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布，讓學(xué)生了解實驗的成效和需要改進提高之處。

四、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)綜合實踐翻轉(zhuǎn)教學(xué)實施

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)綜合實踐翻轉(zhuǎn)教學(xué)實施過程以創(chuàng)新為驅(qū)動，以問題為引領(lǐng)，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，自主設(shè)計，探究問題，并進行延伸拓展，與工程實踐相互銜接，提升實踐教學(xué)效果。在翻轉(zhuǎn)實踐教學(xué)過程中更加明確了教師和學(xué)生在課前、課堂和課后三個實施階段的具體角色。

（一）課前學(xué)習(xí)階段

課前，按照課程教學(xué)目標(biāo)要求，教師將本次實踐課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、實驗原理和目的、實驗內(nèi)容等教學(xué)資源以文檔、課件和微視頻的形式上傳到我校在線課程學(xué)習(xí)平臺，并創(chuàng)設(shè)問題，線上開展交互式教學(xué)[14]。學(xué)生通過移動終端如手機APP、QQ、微信等登錄我校在線課程學(xué)習(xí)平臺學(xué)習(xí)微視頻、課件等，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，完成在線微測試內(nèi)容，包括選擇題、簡答題等，并通過平臺提交預(yù)習(xí)報告，及時反饋課前學(xué)習(xí)遇到的問題，學(xué)生相互之間可以通過平臺討論和交流。教師在課前通過在線課程學(xué)習(xí)平臺統(tǒng)計學(xué)生課前學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況，歸納學(xué)生課前學(xué)習(xí)遇到的問題，進行在線答疑，引導(dǎo)學(xué)生充分理解實驗內(nèi)容，為課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。教師根據(jù)學(xué)生在課前的學(xué)習(xí)情況決定是否調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

（二）課堂實驗階段

課堂實驗階段分為前期個人實驗、中期小組協(xié)作和后期總結(jié)提升三個階段。課堂實驗階段以學(xué)生為主體，主要由學(xué)生進行操作，運用課前自己在線自主學(xué)習(xí)的知識去思考和解決實踐過程中出現(xiàn)的問題，教師作為組織者和引導(dǎo)者，主要工作是掌控課堂實驗秩序，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題，組織小組討論，指導(dǎo)并解答學(xué)生的疑惑，對整個實驗過程進行歸納總結(jié)。

實驗前期，教師針對課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)的共性問題，在實驗課堂上進行精講，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和研討，解決課前學(xué)習(xí)遇到的問題。然后，學(xué)生完成預(yù)先布置的實驗任務(wù)，教師對學(xué)生完成的實驗進行評價，使學(xué)生通過動手實驗將課前學(xué)習(xí)的理論知識和實驗操作相結(jié)合，進一步內(nèi)化課前所學(xué)的知識。這一階段允許學(xué)生獨立思考提出實驗中的問題，也可以拓展實驗內(nèi)容，進行討論和交流。教師作為旁觀者引導(dǎo)學(xué)生思考并解決問題。學(xué)生通過完成從設(shè)置軟件到編寫程序，硬件連接到軟件和硬件通訊，虛擬仿真到真實實驗的完整實驗步驟，理解并掌握基本的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理論。例如，利用Fritzing軟件內(nèi)置的元器件和傳感器的三維模型，繪制仿真的硬件電路連接示意圖，元器件連接關(guān)系清晰可見，可以隨時進行修改和重復(fù)使用。采用這種直觀和易學(xué)的方式，避免了文字描述上的理解困難，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實驗效率。

實驗中期，按照課前分組情況開展創(chuàng)新設(shè)計實驗。教師提出任務(wù)驅(qū)動式項目設(shè)計要求，學(xué)生以小組為單位分工協(xié)作開展項目研討和探究，完成項目設(shè)計方案的制定和具體實施。在線課程學(xué)習(xí)平臺提供豐富的實驗資源庫，例如，開放的微軟官方物聯(lián)網(wǎng)實驗論壇和Hackster論壇上提供眾多與實際應(yīng)用接軌的物聯(lián)網(wǎng)實驗案例，每個實驗案例提供較為詳盡的實驗流程，并且提供參考代碼，豐富了物聯(lián)網(wǎng)實踐教學(xué)內(nèi)容，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解掌握物聯(lián)網(wǎng)實驗內(nèi)容。學(xué)生可以利用在線課程學(xué)習(xí)平臺提供的虛擬實驗環(huán)境進行物聯(lián)網(wǎng)實踐項目的設(shè)計和模擬開發(fā)。在此過程中，教師針對小組研討解決不了的問題，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生積極思考，尋找解決方案。通過有針對性的指導(dǎo)，營造協(xié)作探究的實驗環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

以設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測系統(tǒng)為例，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)包括數(shù)據(jù)采集模塊、信息處理模塊、通信協(xié)議等多個功能模塊，每個功能模塊要求掌握數(shù)據(jù)采集部件（如傳感器節(jié)點、RFID等部件）、CPU、無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊和串口通信模塊的原理和實現(xiàn)方法，并能編寫較為復(fù)雜的控制函數(shù)實現(xiàn)對硬件的控制。各個功能模塊包含較為復(fù)雜的技術(shù)細節(jié)，初涉物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生要掌握功能模塊的原理和實現(xiàn)方法，往往難度較大。在實驗前期，教師講授接口函數(shù)的原理和實現(xiàn)方法，學(xué)生理解了預(yù)備知識，再調(diào)用任課教師提供的接口函數(shù)并進行一些簡單的編碼操作，進一步加深對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理解，再由學(xué)生編寫接口函數(shù)實現(xiàn)對硬件的控制操作。學(xué)生在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測系統(tǒng)增加查詢處理模塊，運用以前所學(xué)的高級數(shù)據(jù)庫知識實現(xiàn)查詢某個監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境溫度、濕度等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后，發(fā)送到連接計算機的節(jié)點上，再通過與計算機相連接的串口傳送數(shù)據(jù)給計算機，完成整個實踐項目。項目任務(wù)驅(qū)動式實踐教學(xué)有利于學(xué)生直觀感性理解并掌握專業(yè)理論知識，調(diào)動學(xué)生的求知欲，在實踐中學(xué)習(xí)探究解決問題，教學(xué)效果有了明顯的提高。

實驗后期，針對實踐項目設(shè)計方案和實驗結(jié)果，學(xué)生以小組為單位進行成果交流發(fā)言，發(fā)表各自的見解，展示實踐項目成果，分析討論實踐過程中的成功和不足，不斷完善實驗結(jié)果。教師全程參與，適時進行指導(dǎo)和答疑，對實驗效果進行歸納點評，幫助學(xué)生自我反思課前自主學(xué)習(xí)和課堂實驗中存在的問題，激發(fā)學(xué)生對實驗的持續(xù)探究能力。

（三）課后拓展階段

學(xué)生完成課內(nèi)實驗內(nèi)容后需要及時對實驗內(nèi)容和實驗過程進行分析和總結(jié)，明確每一個實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計目的，溫故知新，鞏固和內(nèi)化實驗知識，并通過拓展延伸實踐項目，遷移應(yīng)用到工程實踐中去。在前期完成實踐項目的基礎(chǔ)上，教師可以結(jié)合專業(yè)特點，共享一些相關(guān)的課外電子資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，組織學(xué)生組建科研團隊，積極參與科技創(chuàng)新實踐活動，滿足學(xué)生自身的發(fā)展需求。通過熟悉和掌握基本的研究方法，增強學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，形成持續(xù)創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的社會競爭力。

（四）實踐教學(xué)評價

大量實踐和研究表明，評價對學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅具有診斷和甄別功能，而且能夠產(chǎn)生強烈的導(dǎo)向、驅(qū)動和激勵作用[15]。評價貫穿整個課程實踐教學(xué)過程，及時追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，也有利于教師適時調(diào)整教學(xué)進程，改進教學(xué)設(shè)計，促進學(xué)生更加有效地學(xué)習(xí)。通過建立合乎教育規(guī)律的考核評價機制，真實反映翻轉(zhuǎn)課堂實驗教學(xué)效果，促進學(xué)生對整個實踐過程進行深層思考和自我反思，培養(yǎng)學(xué)生的開拓進取精神[16]。

實踐教學(xué)評價結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，以學(xué)生的實踐操作技能評價為主，課前線上學(xué)習(xí)和課后拓展創(chuàng)新為輔。課前學(xué)習(xí)評價占20%，主要考查學(xué)生課前在線自主學(xué)習(xí)情況，包括微視頻、課件等課程資源的學(xué)習(xí)，在線微測試和預(yù)習(xí)報告等。課堂實踐評價占40%，主要考查學(xué)生課堂實驗完成情況，解決問題能力，團隊協(xié)作能力。課后拓展評價占20%，主要考查學(xué)生實驗報告完成情況，實驗過程的分析和實驗總結(jié)，以及進一步拓展創(chuàng)新應(yīng)用能力。實驗課程期終考試占20%，主要考查學(xué)生的知識掌握情況和現(xiàn)場解決問題能力?；A(chǔ)知識測試圍繞課程學(xué)習(xí)應(yīng)知應(yīng)會知識作答，其中30%為開放題。實踐操作考查學(xué)生在規(guī)定時間完成隨機抽取的實踐操作試題。

五、翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)效果

以我校二年級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的兩個班級為實驗對象，對比采用不同實踐教學(xué)模式的兩個班級的教學(xué)情況，實驗班的學(xué)生使用翻轉(zhuǎn)實踐教學(xué)模式，普通班的學(xué)生使用傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式，每個班級人數(shù)均為32人。在授課前對兩個班級的學(xué)生開展問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，兩個班級的學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)工程的相關(guān)理論知識的了解和實踐技能水平基本相同，處于同一起點。

通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐，對實驗班和普通班的學(xué)生進行問卷調(diào)查、訪談、在線課程學(xué)習(xí)平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)等方式，就兩個班級的學(xué)生在知識點的理解和掌握程度、課程實驗完成情況、參與實驗問題討論、課外科技活動參與等數(shù)據(jù)進行對比分析。

（一）實驗完成質(zhì)量

實驗完成質(zhì)量是指學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)要求的實踐操作內(nèi)容，達到相應(yīng)教學(xué)目標(biāo)要求的實驗結(jié)果。在授課計劃課時內(nèi)，安排了15次單元實驗內(nèi)容，實驗班的學(xué)生全部保質(zhì)保量完成實踐操作內(nèi)容;普通班的學(xué)生在同樣課時內(nèi)有70%的學(xué)生完成實踐操作內(nèi)容，其余學(xué)生因?qū)嶒瀮?nèi)容理解不透，實驗要求不夠明確，未能完成實驗任務(wù)。實驗班的學(xué)生在課前通過在線課程學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)和交流，為完成實驗內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)，大多數(shù)學(xué)生在課堂實踐操作技能表現(xiàn)較為熟練，實踐操作出現(xiàn)問題時獨立探索解決，確保實驗完成質(zhì)量和效果。

從學(xué)生提交的實驗報告完成情況看，實驗班學(xué)生的實驗報告中對實驗原理的理解、實驗步驟的記錄、實驗結(jié)果的分析和問題探討等方面符合考核要求?？梢?，以學(xué)生為主的翻轉(zhuǎn)課堂實踐過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)更加積極和主動，助推了學(xué)生高質(zhì)量地完成實驗任務(wù)。

（二）學(xué)習(xí)能力對比分析

采用不同教學(xué)模式的兩個班級在保持教學(xué)進度一致的情況下，進行了兩次實踐操作測試，兩次測試題目的難度由淺到深，循序漸進，兩個班學(xué)生同時進行測試，測試時間均為90分鐘。兩次測試成績分布如表1所示。

從表1的兩次測試成績分布情況來看，實驗班學(xué)生的成績70%以上在優(yōu)秀和良好之間;普通班學(xué)生第一次測試50%學(xué)生成績?yōu)榧案瘢瑑?yōu)秀和良好的學(xué)生比例不及50%，明顯低于實驗班學(xué)生。第二次測試題目稍有些難度，普通班學(xué)生近半數(shù)不及格，成績總體分布較第一次低。從兩次測試可以發(fā)現(xiàn)，實驗班的學(xué)生采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，通過課前自主學(xué)習(xí)教學(xué)資源并進行學(xué)習(xí)自檢，與教師、同學(xué)之間交流互動，課后知識鞏固和拓展等，加深了對知識的理解和掌握，學(xué)習(xí)效果更加明顯。

在學(xué)期期末，實驗班和普通班的學(xué)生統(tǒng)一參加學(xué)校組織的課程期末考試，在規(guī)定的時間交卷。實驗班和普通班的成績分布如表2所示。

實驗班學(xué)生期末考試平均成績?yōu)?9.10分，普通班學(xué)生期末考試平均成績?yōu)?2.66分。從表2中實驗班和普通班學(xué)生期末分數(shù)分布情況看，實驗班學(xué)生的成績分布在76—89分之間的人數(shù)超過50%，普通班學(xué)生的成績分數(shù)在61—75分之間的人數(shù)達50%。實驗班學(xué)生的優(yōu)秀和良好的比例遠遠超過普通班學(xué)生的比例，實驗班學(xué)生的不及格率低于普通班學(xué)生。從總體情況看，實驗班學(xué)生的期末考試成績更好些。

通過對實驗班和普通班學(xué)生的期末成績比較，可以看出，實驗班的學(xué)生實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后，無論是實驗內(nèi)容的知識掌握程度，還是學(xué)生的實踐操作技能都有了較為顯著的提高。

（三）學(xué)生問卷調(diào)查分析

一個學(xué)期的課程教學(xué)活動結(jié)束以后，調(diào)查統(tǒng)計實驗班和普通班學(xué)生學(xué)習(xí)效果，了解學(xué)生對不同教學(xué)模式的反響和滿意度。從調(diào)查結(jié)果反饋情況看，有75.47%的學(xué)生偏向于喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。調(diào)查采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的幫助程度，有88.68%的學(xué)生認為對提高學(xué)習(xí)能力有較大幫助。調(diào)查在線課程教學(xué)平臺對理解和掌握實驗原理和解決學(xué)習(xí)中遇到的問題時，有83.02%學(xué)生認為有助于掌握相關(guān)知識，79.25%的學(xué)生認為有助于提高解決問題的能力，86.79%的學(xué)生認為這種教學(xué)模式提高了他們的交流協(xié)作能力，通過彼此之間的學(xué)習(xí)交流和小組任務(wù)協(xié)作，促進了學(xué)習(xí)的共同提高?？偠灾?，通過實施翻轉(zhuǎn)課堂實踐教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，學(xué)習(xí)更加積極和主動，與老師和同學(xué)通過在線課程學(xué)習(xí)平臺有效互動。激發(fā)了學(xué)生的探究精神，能夠深入思考和分析問題，解決問題。提高了課堂實踐操作技能，通過個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，學(xué)生的工程實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得到了有效提升。

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Exploration and Practice of Flipped Teaching Mode in Internet of Things Engineering Based on Innovation-driven

TAO Yu-wei

（Center of Information Development and Management， Changzhou University， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract： In order to give full play to the practical application ability and innovation ability of college students in practical teaching， combined with the characteristics of the internet of things engineering major， flipped classroom is introduced to carry out reverse innovation in practice teaching， and practice teaching activities are reclassified into online and offline， in-class and after-class flipped practice teaching mode. The integration of the online course learning platform with the virtual circumstances enables the teacher and students to implement learning activities and practice teaching activities both online and offline. The results at the practice teaching of the internet of things engineering major shows that flipped classroom practice teaching has achieved remarkable effect. It aroused the students' independent inquiry spirit， which is helpful to cultivate students' innovative thinking and improve students' professional practice application ability and innovation ability.

Keywords：innovation-driven; internet of things engineering; flipped classroom; virtual interactive