胡格模式下物聯網專業的改革研究

摘 要：當前傳統教學模式下，存在學生獨立性思考不足、專業課脫節等問題。針對物聯網專業的特點，利用胡格教學模式進行了專業改革研究，以工業物聯網場景下的氣瓶灌裝管理系統為例，構建項目載體，提出了前期準備、教學實施與評價考核等階段的教學措施，達到協同育人的目的，從而激發學生的主動性，使他們在專業和職業能力方面得以全方位提升。

關鍵詞：物聯網專業；專業改革；胡格教學模式；工業物聯網；項目載體；協同育人

中圖分類號：TP399；G712 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）03-0-03

0 引 言

物聯網是一門應用廣泛、學科交叉融合性強的專業[1]，自“十四五”規劃實施以來，工業和信息化部聯合多部門發布了《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃》，將物聯網與工業經濟深度融合，以提高物聯網的應用水平。物聯網技術的發展受到了各部門的高度重視，被列為新型技術和產業升級的重點發展對象[2]。隨著社會經濟的發展與產業結構的升級，社會對于物聯網技術人才的需求不斷增加，尤其是實踐能力較強的物聯網專業人才[3]。

德國著名職教專家托馬斯·胡格教授提出以學生為中心的“能力模型+課程大綱+方法大綱”三位一體的教學模式，該模式在德國職業教育領域有著不錯的成效[4]。該模式基于典型的工作任務實施項目化教學，不僅提升了學生的專業能力，更讓學生掌握了融入社會的能力與方法，還培養了人格素質[5]。目前，高職教育領域對該教學模式的應用展開了研究，段向云[6]針對“管理學原理”課程的特點，用胡格行動導向教學法進行了課程改革；吳萍等人[7]在“電機與電氣控制技術”課程實踐中，采用了胡格教學；管維紅等人[8]也將該教學模式應用于“計算機組裝與維護”課程中；解凌竣等人[9]將胡格模式應用于倉儲學習領域，均取得了不錯的成績。

在物聯網技術的不斷發展下，已出現了“工業物聯網”“智能物聯網”等概念，并呈現不同的新特征[10]。將胡格教學模式融入物聯網專業整體課程中，可避免傳統教學模式的缺點，從而激發學生的潛力，提升其職業技能。

1 物聯網專業傳統教學中存在的問題

物聯網專業融合了軟硬件設計和開發知識，其中涵蓋了多門新興技術，包括計算機、傳感、自動識別、通信等。因此，在培養中更應當注重對學生能力的培養，而傳統教學對學生主觀能動性的提升有限，其缺點具體如下：

（1）缺乏個性化

一方面，傳統教學往往是由老師講授，學生根據課堂與書本獲取相應的書本知識，教學方式單一，難以提升學生的創新思維，學生缺乏發現問題、解決問題的能力。另一方面，所有學生按照相同的方式進行學習，學生無法獨立思考。同時面對學生的個性化需求，無法及時做出調整。

（2）內容與實際工作貼合不足

傳統教學更注重知識理論的講解，盡管職業院校增加了實訓課程，注重學生的實踐與技能培養，但是內容與實際工作聯系不夠緊密，項目內容缺乏系統性，導致學生對知識體系理解不夠深入，無法將多門課程內容聯合創新，學生知識轉化能力不足。

（3）缺少互動性

傳統教學中，教師占主導地位，講解知識和演示操作，學生被動接受知識，一方面容易造成學生對課程興趣的缺失，對課程內容的應用缺乏理解，長此以往，學生自主學習能力無法得到提升。另一方面，教師無法及時了解學生的需求，導致教學過程的靈活性不足，教學進度和內容無法及時改進。

（4）評分機制單一

傳統教學往往采用考試、作業、出勤等定量評估方法，具有一定客觀性。但是簡單以成績為主，缺乏對學生的過程性學習和綜合能力的評價。面對學生的個體差異，一方面缺乏公正；另一方面，無法掌握學生對知識的理解程度，也無法激發學生的潛力。

2 物聯網專業的胡格教學模式

2.1 前期準備

將胡格教學模式貫穿于物聯網專業的多門專業課程中，以項目為載體，設計教學任務。我院以工業場景下的氣瓶灌裝管理系統為例，貫穿了專業基礎課、專業核心課、專業實踐課和專業拓展課，具體如圖1所示。

構建合適的項目載體是胡格教學開展的前提。本院通過對行業企業進行調研，與相關行業中技術積累雄厚的企業合作，開發了適用于職業院校教育教學的行業案例項目。通過對企業一線應用項目的解構與重組，設計出適合于物聯網應用技術專業胡格教學模式的項目載體。依托現有教學體系，整個項目劃分為四個子項目，應用到四個學期的教學，每一學期都有明確的項目完成度目標，并在第四學期的項目中實現整個工業氣瓶灌裝系統的整合。

每門課程將完成該系統的某一功能，在課程之初明確目標和期望結果，學生在課中不僅能掌握相關知識、技能，也能夠貼近社會工作場景。同時，依據由淺入深的形式打造不同情景任務，進而激發學生的興趣和信心。

課程內容環環相扣，例如在計算機電路基礎和電路制作實訓課程中，需要學生完成隔離控制板與稱量控制板的硬件設計、發板、元件采購、焊接，從而基礎調試得以完成。在后續嵌入式課程當中，根據知識點完成程序的編寫與調試，最終形成系統功能，若電路板出現問題與故障，學生可自行修正。

2.2 教學實施

第一學期以隔離控制器的設計制作來整合“計算機電路基礎”和“電路板設計制作”課程；第二學期以稱量控制板的設計制作來整合“嵌入式技術”“數據采集預處理”“物聯網通信應用技術”等課程；第三學期以物聯網網關的實現來整合“JAVA程序設計”“數據庫應用技術”“網絡基礎”等課程的內容；第四學期以物聯網云端部署來整合“物聯網系統應用”“智能設備軟件開發”等課程；第五學期以專業綜合實踐的課程設計來培養學生的專業創新能力。

胡格教學模式是一種以學生為中心的教學方法，強調教師與學生之間的情感交流和關懷，在教學過程中注重培養學生的自主學習、創新思維和解決問題的能力。課堂教學上有前期準備的成熟項目載體，讓學生有了統一而明確的學習目標，教師不再是傳統意義上的知識灌輸者，而是一個引導者和指導者；在引導學生完成項目目標的過程中，更關注于學生的個性和特點，努力了解每個學生的學習需求和興趣愛好，并盡可能地提供個性化的教學方案。為了營造一個積極、溫馨、信任的學習環境，項目實施時，會引導學生進行分組，鼓勵學生在各自小組內表達自己的看法和想法，讓學生在輕松愉悅的氛圍中學習。為了發展學生的創新思維和解決問題的能力，鼓勵學生自主探究和發現問題的答案，認真思考和分析問題，鍛煉判斷和決策能力，項目實施過程中部分技術細節采取開放式的標準，讓學生通過自身知識的拓展遷移設計并實現解決方案。

與灌輸式教學方式不同，將氣瓶充裝項目根據所利用的技術，劃分為不同模塊放入各課程中，在各課程中再將其劃分為子任務，從而引入知識點，提升學生的興趣；同時，學生也被劃分進各個小組，以小組形式進行學習和交流。課堂上先回顧前置知識，由教師引導課堂目標，以任務工單的形式下發任務，學生按照小組分工合作，準備好PPT等材料并上臺匯報。教師將根據學生的匯報情況進行點評與知識點的補充，再下發課堂任務或者作業任務。

以“嵌入式技術”課程中的I2C通信為例，利用I2C協議驅動0.96寸OLED屏。課堂之初，教師回顧了前期根據時序圖完成的DHT11溫濕度傳感器的數據傳輸；接下來根據I2C的優勢引入知識點，向學生布置課堂任務，包括I2C的歷史、I2C的驅動方式、I2C的接口與I2C的通信時序，學生利用課堂時間，開展小組內協作，進行資料搜集與學習，形成PPT，上臺演講匯報內容。其中，學生能明確指出對I2C時序圖的不解之處，由教師補充講解，確保學生能夠掌握。由于前期學生已完成DHT11時序的編寫，本課將根據講解的時序圖，下發第二個任務，利用軟件模擬方式實現OLED屏幕顯示。學生可利用示波器等工具查看時序的收發，最終實現功能。

總的來說，胡格教學的實施非常注重情感溝通、語言表達、協作分工，強調以學生為中心，尊重學生的個性和特點，注重培養學生的自主學習、創新思維和解決問題的能力，為學生提供更加有效的學習體驗。

2.3 評價考核

由分數論轉為學生的能力評價，評價過程更加關注學生的思考能力、自我評價能力、自助學習能力。課堂下發任務工單，學生完成報告和展示后，將內容重點寫進工單，并進行總結和反思。評價方式由教師評價轉為三方綜合評價，其中包括自我評分、小組評分與教師評分，工單如圖2所示。

期末考核注重綜合性評價，提前一個月下發期末考核準備文檔，內附考核說明、考核內容、考前準備與考核方式，明確了能力要求與程度。期間，學生可以對電路板進行調整和修理，準備好考核環境及設備。具體現場操作內容將在考試當天發放，考前準備部分按小組評分，考評時給出小組基礎成績。為避免出現組內“一碗水端平”的情況，小組成員由組內討論決定，最高成績以小組基礎成績為準，另外三位成員依次遞減3分。考前準備部分得分低于60分者不得參加期末考核。考前準備部分成績按比例計入總評成績。

以第一學期期末考核為例，此次主要考核學生能否完成物聯網中隔離控制器的硬件電路制作測試和基礎程序編程測試。要求學生按要求利用相關設備和固件程序完成設備功能驗證；按要求完成程序設計和調試，具備后期隔離控制器固件開發的編程能力。教師評判考核準備，若被判定關鍵功能不達標，無法完成現場考核者不得進入考場。考核內容包括：

（1）物聯網隔離控制器硬件；（2）隔離控制器固件寫入；（3）隔離控制器輸入輸出端口測試；（4）隔離控制器通信接口測試；（5）C語言開發環境準備；（6）簡單編程實現；（7）復雜程序實現；（8）多文件編程實現；（9）簡單固件編程實現。考核現場會準備必要的開發用調試電纜設備，學生也可自行準備相關工具。

為規范考場，考核完畢后，經后期核定，若確定考前準備部分存在如下舞弊行為，將取消整個考核成績，其中包括：（1）使用其他小組設備完成考核；（2）使用其他小組軟硬件程序完成考核；（3）直接導入其他小組配置文件完成考核。

3 結 語

實踐證明，將胡格教學模式運用于整個專業教學，學生學習的主動性有所提高，團隊協作能力增強，在學習過程中能夠清晰指出困惑點，能根據所學內容選定畢業設計題目，并結合所學的全部課程完成項目，具有一定的專業實踐綜合水平。但胡格模式的改革需要根據專業具體情況選定項目載體，作為長期的、動態的教學改革，對教師的專業技術水平和教學計劃掌控水平提出了更高的要求。

參考文獻

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[10]郭斌，王柱，於志文，等.智能時代的物聯網工程專業課程體系改革探索[J].計算機教育，2023，21（3）：124-129.

作者簡介：王 （1995—），女，碩士，助教，研究方向為物聯網應用技術。

何 濤（1980—），男，碩士，講師，研究方向為物聯網應用技術。

畢 卉（1985—），女，博士，講師，研究方向為人工智能。