新工科背景下物聯網工程專業線上線下混合教學模式探討

李晨 龔蕾 石念鋒

摘? 要 新工科建設對傳統工科教育提出更大的挑戰和更高的要求。物聯網工程是一個多學科交叉的專業，單一教學模式存在弊端，難以滿足專業教學需求。在物聯網工程專業教學中探索線上、線下混合教學模式，分析其優勢及實施過程，對課程的教學理念、教學設計、教學方法提出相應的意見和建議，以滿足目前信息技術產業對物聯網工程專業人才質量的要求。

關鍵詞 新工科;線上線下混合教學模式;物聯網工程;翻轉課堂;單片機課程

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0110-03

0 引言

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》等，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式。新工科的內涵是新的教育理念、新的人才培養模式、新的課程體系以及對傳統工科教育方式的融合創新，新工科反映了未來的工程教育形態，在此背景下的各工科專業也面臨新的改革契機[1]。

在2012年頒布的中國高等學校本科專業目錄中，物聯網工程專業歸屬于計算機大類，旨在培養能夠系統地掌握物聯網相關理論、方法和技能，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。相比較很多老牌工科專業，物聯網屬于相對新興的領域，對學生知識結構的要求較高，再結合新工科的教育、教學理念，使用傳統的或單一的教學模式，既難達到物聯網工程人才培養的目標，也難滿足新工科對學生教育環境、教學方法和手段的要求。

1 單一教學模式存在弊端

傳統教學模式主要是線下模式，這種教學模式是在教室中實施的以教師為中心的灌輸式教育，多采用PPT、視頻動畫等教學手段，教學形式單一。在這種教學方式中，教師講授過程占比很大，學生參與程度低，因此缺乏主動學習的熱情。物聯網工程作為相對較新的專業，知識模塊的構成中有很多新技術，需要學生在課下積極主動地研究、思考和實踐。而單純的課堂教學多是理論知識的直線輸出，容易陷入照本宣科的誤區，學生的接受情況和知識的內化程度并不理想。

一直以來，對于傳統教學模式進行改革的探索從未停止。線上教學是一種靈活而自由的教學模式，學生甚至可以自由地選擇上課的時間。尤其是2020年新冠肺炎疫情以來，在“停課不停學”方針的指導下，各高校紛紛開展線上直播、錄播教學。但是，單一線上教學模式也存在弊端，例如：教師無法實時掌握學生的學習狀態，教學反饋也不夠直觀，因此不能及時調整教學內容及教學進度;教學討論及項目式教學交流不能很好地開展;缺乏教室環境的約束，學生在學習過程中精力不集中;等等。

上述分析表明，在物聯網工程專業的常規教學中采用單一的線下模式或線上模式，都不能很好地完成教學過程的實施、監督以及教學效果的反饋，只有合理地利用線上線下混合模式教學，才能取得良好的教學效果，更好地完成整個教學過程的把控，實現專業教學目標。

2 線上線下混合教學模式探索

線上線下混合教學模式有機整合了網絡教學和課堂教學的優勢，充分利用課前、課中、課后三個階段的時間，有效地引導、監督學生的學習過程，學生在課前和課后兩個階段可以自主控制線上學習的時間、地點和進度;在課中階段，學生和教師可以對理論進行更深入的學習、討論。這種混合模式既鍛煉了學生的學習自覺性，也提升了學生的創新意識。

課前線上預習? 在開課前，教師提前在學習通平臺建立課程和班級，并將課程相關的PPT、文獻資料、教學視頻、實驗內容和安排以及習題上傳到課程相應目錄中。課程開始后，每次上課前教師通過微信群或問卷星平臺等發布學習任務，學生可以閱讀平臺上課程相關章節的PPT、教學資料，觀看教學視頻進行預習，在預習過程中完成教師通過學習通或問卷星等平臺發布的思考題，整理學習筆記并記錄下自己在預習過程中的問題。這些問題可以通過線上留言的方式提交給教師，教師也可根據學生的問題適當調整安排教室授課的內容和節奏，或進行個性化的線下輔導[2]。

課中線下教學+翻轉課堂? 因為學生在課前的線上預習階段已經對本次課的主要內容有了一定的掌握，所以教室上課過程中，教師可以進一步對本次課的知識進行深入挖掘，幫助學生更加透徹地理解掌握相關知識點。在授課手段方面，可以選擇翻轉課堂，讓學生對某些知識點進行講解和討論，同時積極展開師生互動，實時拋出一些隨堂測試檢查學習效果，讓學生完全參與教學過程[3]。

課后線上練習、項目實踐及測試? 課堂教學結束后，教師將作業通過學習通、EduCoder等平臺發布。學生完成作業后，部分題目可以查看答案，主觀題由教師線上批改[4]。

教師批改效率提高，學生能夠更及時地獲得結果反饋。根據作業結果，學生了解自己的知識薄弱環節，從而對這部分知識進行再學習，補充沒有理解到位的內容。除了作業，教師還可以在課后發布一些階段性課題，學生通過完成報告、演示文稿、小論文等方式對課題進行深入學習，這個過程也有利于學生創新思維的培養。圖1為線上線下混合教學模式的示意框圖。

3 線上線下混合教學模式的實施

單片機是物聯網專業的一門重要的基礎課程，對理論和實踐能力的要求都比較高，在此課程中實施線上線下混合教學，對物聯網工程的專業課教學有典型的指導意義。

線上教學? 單片機課程在課前預習及課后復習、討論兩個階段采用線上教學模式。

1）課前預習。在課前預習階段，任課教師在學習通或問卷星等平臺發布下次課學習提綱及思考題;學生根據學習提綱對課程內容進行自學，并完成課程視頻的觀看。預習完成后，學生需要完成教師提出的思考題，如有疑問可以發布到線上平臺，任課教師看到后進行線上解答。將預習階段遷移到線上，學生及教師都可以自由掌握進行的時間，且通過提綱、課程視頻、思考題、線上交流等多個維度進行預習，比單純線下通過課本預習的效果好很多。圖2為任課教師在課前為學生預留的思考題。

2）課后復習、討論。在單片機課程混合教學模式中，將課后復習、討論也放在線上進行，可以通過學習通等平臺發布課后作業、閱讀資料、實驗資料等，如圖3所示。課程還會階段性地發布綜合訓練項目，學生分組完成。在項目進行過程中，各組學生根據自己的時間在線上組織研討，并定期向教師線上匯報。在教學實踐中，課后的線上學習模式、內容逐漸系統化、精確化，形成一種相對固定的模式，逐漸增加此階段所需學時在課程總教學學時中所占比例。如此一來，線下課堂教學的內容將主要圍繞核心內容進行深度解讀和探討，符合目前專業課程線下課時逐漸精減的趨勢，也符合新工科的教育理念。

線下教學? 線下的課堂授課在課程的整個教學過程中是核心部分，也是教師和學生唯一面對面的授課環節。在課堂教學中，教師可以更及時地掌握學生的學習狀態，收到學生的反饋。在單片機課程課堂教學中，注意更多地使用翻轉課堂，讓學生深入參與教學過程。教師在上課過程中利用線上平臺進行簽到，開展隨堂測試和問題討論，挑選學生就本次課的主題上臺進行講解，如圖4所示。另外，學生在課后完成的綜合實踐項目也會在課堂教學時進行現場答辯、演示。

單片機課堂教學既對預習階段的知識點進行深入學習，所引申出的問題又為課后復習或綜合項目提供了思路和線索，在線上線下混合教學模式中起到承上啟下的作用。課堂教學仍十分重要，在今后的教學中要繼續不斷優化教學方法及內容的設計，使其更符合物聯網工程專業的人才培養目標及新工科建設的指導意見。

4 結語

新工科建設強調新的教育理念和教育模式，教師和學生需要更多維度上的交流，學生需要更多地參與教學過程。隨著“互聯網+教育”的發展及學校智慧教室等建設的普及，單一教學模式不能很好滿足新工科教育的要求，個性化、半自助式的線上線下混合教學模式可以帶來良好的學習體驗。在物聯網工程的專業課教學中，課前的線上預習將傳統的知識灌輸變成課外的自學、自研，課中教室授課進一步將知識內化，翻轉課堂更強調師生互動，課后線上練習、查漏補缺，提升綜合能力和創新能力，形成“自主、合作、探索”的教學范式。當然，目前這種教學模式還存在問題，隨著新工科建設的進一步展開以及各類新教學理念的推廣，必然會在物聯網工程專業的教學中進一步完善線上線下混合教學模式，優化教學效果。

參考文獻

[1]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]章強，亢振軍，朱靜敏.基于線上線下混合教學模式的探索：以《海洋生態學》課程為例[J].廣東化工，2020（12）：234-235.

[3]張新，張琛，許強.“翻轉課堂+”混合教學模式在軟件工程課程教學中的應用[J].大學教育，2020（8）：104-106.

[4]董衛萍，蔡尚真.新工科背景下混合教學模式探究：以“數據結構”課程為例[J].紹興文理學院學報（教育版），2020（1）：51-56.

[5]袁園.材料力學課程的線上線下教學模式探討[J].安慶師范大學學報（自然科學版），2020（3）：96-100.

*項目來源：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“產教深度融合背景下應用型本科高校電子信息專業集群建設研究與實踐”（項目編號：2019SJGLX457）。

作者：李晨，洛陽理工學院，講師，研究方向為物聯網技術;龔蕾，洛陽理工學院，講師，研究方向為云計算技術與應用;石念鋒，洛陽理工學院，教授，研究方向為機器學習、計算機視覺（471000）。