項目驅動與線上資源相融合的教學法在物聯網教學中的應用
——以“傳感器原理及應用”課程為例

范文婷，王 曉

（太原科技大學 計算機科學與技術學院，山西 太原 030024）

0 引 言

作為物聯網專業的專業基礎課，“傳感器原理及應用”是其他課程的先導，通過該課程可以幫助學生了解各類傳感器的工作原理、典型應用等，為培養學生完整的物聯網應用系統設計和開發打下堅實基礎。但在實際教學過程中，該課程具有多學科交叉、知識覆蓋范圍廣、結構松散、實踐性強的特點，不僅教師講解難，學生學習更難，導致教學質量難以保證。往往學期結束后，教師感覺講授的知識不系統，學生感覺理論知識有所了解但浮于表面并不深入，實踐動手能力沒有得到鍛煉。因此探究一種項目驅動與線上教學相結合的教學模式，以項目設計和實現作為中心，學生作為主體參與項目設計和實現，在實踐過程中融入理論知識的學習。同時，在線學習平臺的快速發展也為打破時間和空間的限制，隨時隨地學習提供了可能。本文在項目驅動的基礎上，輔以線上學習通資源便于學生課前預習和課后拓展，以提高學生的實踐動手能力。

1 現有教學模式及問題分析

（1）課程難度較高，課時數較少

現有的傳感器原理及應用教學過程當中，主要按不同工作原理分類講解各類傳感器，包含傳感器的工作原理、結構類型、簡單應用等。課程涵蓋知識較多且相對獨立，對任課教師和學生要求較高，除電子電路、計算機基礎技術外，部分課程還要求學生對力學、磁學、光學、熱學、聲學、生物學等知識有所了解。在實際教學活動中，教學時數一般為32或48學時，包含8或12學時的實驗，有時更少。大量知識要在有限的課堂學時中講授，部分章節必然只能淺嘗輒止或直接跳過。

（2）實踐環節薄弱

在傳感器原理及應用課程講解過程中，現有教學方法主要以知識性講授為主，只是在課程中穿插一些驗證型實驗和簡單的設計型實驗。理論學習部分枯燥、繁雜、難懂是學生最常反映的問題，在學習概述時學生還對傳感器知識充滿興趣和期待，但僅講授兩類傳感器之后就已然失去了學習興趣。后面的實驗環節，也是機械地按照流程完成實驗驗證，并不能真正與課程內容相結合、融會貫通，收獲甚微。

（3）課程評價體系缺乏準確性

現有的“傳感器及應用”課程評價體系采用平時成績（20%）+期末考試（80%）的方式考核，其中實驗成績包含在平時成績內。該考核體系具有一定的合理性，但在具體實施過程中缺乏準確性。期末考試成績占比較大，容易出現重理論記憶、輕實踐動手的現象，使得部分學生在實踐環節應付了事。理論考核成績高，實際動手能力差，因此這種方式并不能真正反映學生的綜合素質。

2 項目驅動式與線上資源相融合的教學改革思路及舉措

2.1 項目驅動與線上資源融合的教學實施方案

以項目作為切入點，擴充應用型教學內容。讓學生主動參與項目設計和實現、傳感器選擇和控制。在參與過程中，學生能夠體會所學知識的實用性，感興趣、肯學習，真正去剖析各類傳感器自身的特點及工作原理，準確理解并掌握相關教學內容。通過項目培養學生的自學和研究能力，并在具體實現過程中以小組為單位展開教學，提高學生的團隊協作能力。同時，針對課時較少的問題，將線下講授和線上學習通資源相結合，充分利用學習通平臺進行課前預習和課后的查漏補缺。據此設計教學實施方案，如圖1所示。

圖1 項目驅動與線上教學相結合的教學過程實施方案

以“智能小屋系統”項目的設計和實現為例，具體的教學步驟包含：

（1）發布智能小屋系統項目，以小組為單位，討論智能小屋包含的功能模塊，如安防系統、燈光窗簾控制系統、門禁系統、小屋環境監測系統、智能家電系統等。明確每一個模塊具備的功能，設計模塊實現方案。

（2）針對各功能模塊，課堂講授所涵蓋的傳感器，如燈光窗簾控制系統，實現燈和窗簾的自動打開和關閉功能，就需要結合教材中常見的光敏傳感器工作原理、特性參數等選擇相應的傳感器。

（3）理論知識學習完成后，學生以小組為單位，選擇項目實現所要用到的傳感器。在這個過程中，如果有不理解的知識點，學生可以尋求教師幫助，或者復習線上學習通相關知識點，最終真正掌握相關知識。

（4）以小組為單位進行項目實現及成果展示，并總結收獲和學習過程中存在的不足。這是一種良性機制，不僅可以使學生真正明白所學內容，也為教師改進教學內容和教學方法提供反饋，不斷提高教學質量。

2.2 項目驅動與線上資源融合的教學評價體系改進

在現有傳感器原理及應用考核體系基礎上，將期末成績的占比降到30%，平時成績提高到70%。其中，平時成績借鑒大多數“項目驅動式”教學中經常采用的“自評+互評”模式，嘗試采用“自評（15%）+互評（25%）+師評（30%）”評價體系。其中，自評即學生自我評價；互評環節由小組成員按照項目分工和完成情況進行互評，再輔以項目成果展示和匯報環節，由其他組成員給出成績。師評主要針對學生出勤、課堂表現、學習通自學、項目參與和完成情況、課后作業等由教師進行考評，引導學生進行客觀評價，真正做到以評促學。

3 項目驅動與線上資源相融合的教學方式實施效果分析

2020年秋季學期，將項目驅動式與線上資源相融合的教學方法應用于太原科技大學2018屆物聯網專業學生的“傳感器原理及應用”課程教學，取得了較好的學習效果。學習通資源得到充分利用，課程瀏覽量進一步提升，期末考試成績也有了大幅提高。基于項目的實踐操作，學生對于理論知識的理解也更深入。通過期末與學生溝通交流，學生整體評價較好，對于物聯網信息采集系統架構具有清晰的認識，具備自行設計和實現完整傳感器應用系統的能力，為后期開展物聯網應用課程設計打下堅實基礎。

4 結 語

項目驅動式與線上教學相融合的教學方式圍繞“真實項目”展開，充分激發學生的學習興趣和探索精神，自主實現項目，提高實踐動手能力，并在實踐中理解和掌握理論知識。線上資源豐富且隨時隨地都可學習，為學生學習提供了有效補充，課程評價體系也更加合理。與之前的教學狀況相比，教學改革取得了一定成效。但考慮到這是初次嘗試將該教學方案應用于傳感器原理及應用的教學，還存在很大不足。在最終的成果展示環節，學生也提到了很多學習中存在的問題，而這也是給教師的有效反饋，是進一步改進的方向。