“雙創(chuàng)”視域下傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)改革與實(shí)施

摘要：課程設(shè)計(jì)與實(shí)施是教育活動中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它貫穿于教學(xué)的全過程，是教師實(shí)施教學(xué)的重要依據(jù)。該文以傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級） 課程為例，采用“五步進(jìn)階”任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)策略，結(jié)合“德技融匯，同向同行”的思政育人體系，探討基于“野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)”的項(xiàng)目化教學(xué)改革實(shí)施過程。通過課程改革，學(xué)生在知識、技能以及素質(zhì)方面均得到了一定程度的提升。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)與實(shí)施；智慧物聯(lián)感知；野生動植物保護(hù)；重構(gòu)

中圖分類號：G420" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）19-0141-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

全國職業(yè)院校技能大賽教學(xué)能力比賽由教育部主辦，是全國職業(yè)院校教學(xué)類比賽中規(guī)格最高、規(guī)模最大的賽事之一。該賽事旨在持續(xù)深化教師、教材、教法改革，推動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，推進(jìn)高水平、結(jié)構(gòu)化教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)[1]。研究團(tuán)隊(duì)于2024年7月參加2024年甘肅省職業(yè)院校技能大賽教學(xué)能力比賽，獲高職組一等獎(jiǎng)。本文以傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級） 課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)實(shí)施過程為例，分別從整體設(shè)計(jì)、實(shí)施過程、學(xué)習(xí)效果、特色創(chuàng)新、反思改進(jìn)等五個(gè)方面闡述基于項(xiàng)目三“野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)”的課程重構(gòu)和教學(xué)過程。

1 整體設(shè)計(jì)

傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級） 是智能產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，于大二學(xué)年第二學(xué)期開設(shè)，共64學(xué)時(shí)。自2020年學(xué)校與省級野生動植物保護(hù)中心聯(lián)合開展校企合作項(xiàng)目以來，本專業(yè)依托專業(yè)優(yōu)勢，面向動物野化放歸領(lǐng)域和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，研發(fā)了一系列高效、精準(zhǔn)的智能監(jiān)測設(shè)備。野化放歸作為復(fù)壯和重建動物野生種群的手段，對于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生至關(guān)重要[2]；而現(xiàn)代智慧物聯(lián)感知技術(shù)通過對野化放歸場域及野生動植物進(jìn)行監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，為維護(hù)生物安全和保護(hù)生物多樣性提供了有力支持。在課程建設(shè)方面，積極探索智聯(lián)感知技術(shù)與野生動植物保護(hù)工程之間的契合點(diǎn)。目前，本課程主要存在以下教學(xué)痛點(diǎn)：傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)場景與傳感網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用差異較大；面向智慧物聯(lián)感知技術(shù)的野生動植物保護(hù)利用工程項(xiàng)目開發(fā)跨界融合度高、復(fù)雜性強(qiáng)，普遍存在項(xiàng)目“對接難”、方案“設(shè)計(jì)難”、現(xiàn)場“實(shí)施難”和工程“驗(yàn)證難”等問題。

1.1 投身生態(tài)智護(hù)，融合“崗課賽證”，重構(gòu)“基于崗位”教學(xué)內(nèi)容

本課程深入剖析野生動植物保護(hù)利用工程技術(shù)人員的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)試、部署、維護(hù)、升級等崗位核心能力，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的工作場域，基于野生動植物保護(hù)的職業(yè)場景，將課程內(nèi)容重構(gòu)為四個(gè)典型的野生動植物保護(hù)智慧物聯(lián)感知項(xiàng)目。本文主要針對項(xiàng)目三“野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)”進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與實(shí)施的闡述。該項(xiàng)目基于無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)際工作過程，分為設(shè)計(jì)與仿真、部署與使用、優(yōu)化與升級等3個(gè)子項(xiàng)目，每個(gè)子項(xiàng)目細(xì)分為8個(gè)子任務(wù)，共16課時(shí)（見圖1） 。

1.2 借助數(shù)據(jù)平臺，分析“學(xué)情數(shù)據(jù)”，確定“實(shí)踐薄弱”學(xué)情特點(diǎn)

授課對象為2022級智能產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用班學(xué)生。借助學(xué)習(xí)通平臺大數(shù)據(jù)、X證書考證系統(tǒng)、問卷星，收集前序項(xiàng)目學(xué)習(xí)成績和1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)證書前測數(shù)據(jù)，對學(xué)生進(jìn)行了多維度學(xué)情數(shù)據(jù)分析，得出以下學(xué)情數(shù)據(jù)。

1） 知識與技能基礎(chǔ)：通過前序項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生已熟悉系統(tǒng)開發(fā)工作流程，掌握了傳感網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備選型方法，了解參數(shù)基本配置邏輯，但在理解復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)方面存在困難，不同監(jiān)測場景的硬件部署能力相對薄弱，X證書前測結(jié)果不太理想。

2） 認(rèn)知與實(shí)踐能力：本班學(xué)生能夠較為有效地溝通協(xié)作，團(tuán)隊(duì)合作共同完成開發(fā)任務(wù)。但綜合應(yīng)用新技術(shù)解決生產(chǎn)現(xiàn)場問題的能力有待提升，操作規(guī)范性和學(xué)習(xí)主動性不足。例如，部分同學(xué)在項(xiàng)目二中線上學(xué)習(xí)時(shí)長僅為3至4小時(shí)，課堂行為成績遠(yuǎn)低于全班均值，參與度得分較低，需要在本項(xiàng)目中重點(diǎn)關(guān)注。

3） 學(xué)習(xí)特點(diǎn)：通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對智慧物聯(lián)感知新技術(shù)關(guān)注度高，傾向于虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，熱衷于小組合作探究和布設(shè)現(xiàn)場實(shí)境授課，期望完成高質(zhì)量的創(chuàng)新成果。學(xué)生樂于開展實(shí)踐調(diào)研，具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，基本形成“力求創(chuàng)新”的價(jià)值觀念[3]。

1.3 依托野護(hù)項(xiàng)目，瞄準(zhǔn)“核心素養(yǎng)”，制定“善思能做”教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)野生動植物保護(hù)利用工程技術(shù)人員崗位的核心素養(yǎng)要求，結(jié)合人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，制定了“懂規(guī)劃設(shè)計(jì)”“能調(diào)試部署”“善維護(hù)升級”的教學(xué)目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)情分析，確定教學(xué)重點(diǎn)、預(yù)判教學(xué)難點(diǎn)（見圖2） 。

1.4 基于進(jìn)階流程，開展“野護(hù)項(xiàng)目”，實(shí)施“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)策略

針對野化放歸動物無線傳感檢測項(xiàng)目開發(fā)的復(fù)雜性和融合性，以培養(yǎng)學(xué)生工程思維和跨界創(chuàng)新思維為核心，通過全流程布設(shè)真實(shí)場景、模擬場景、虛擬場景“三場景”矩陣，借助產(chǎn)業(yè)學(xué)院、虛擬仿真中心、野護(hù)中心等“一院兩中心”全流程支撐，基于CDIO工程學(xué)習(xí)理論探索構(gòu)建了“任務(wù)導(dǎo)入、創(chuàng)設(shè)情境”“建構(gòu)知識、共研方案”“協(xié)作探究、攻克難點(diǎn)”“成果展評、優(yōu)化改進(jìn)”“課后追蹤、持續(xù)強(qiáng)化”的“CDIO五步進(jìn)階”任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)策略（見圖3） 。

2 實(shí)施過程

2.1 整體實(shí)施，步步緊隨，解決實(shí)境教學(xué)“五難”問題

依托“一院兩中心”平臺和“三場景”矩陣開展實(shí)境教學(xué)。首先，課前調(diào)研對接野生動植物保護(hù)中心，明晰野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)需求，攻克傳感網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)“對接難”問題。其次，在全景式學(xué)習(xí)空間實(shí)施工程化“五步進(jìn)階”教學(xué)：借助“真實(shí)場景”和“模擬場景”開展方案選型，攻克野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)項(xiàng)目“設(shè)計(jì)難”問題；借助“真實(shí)場景”和“模擬場景”實(shí)施系統(tǒng)部署應(yīng)用，攻克野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)“實(shí)施難”問題；借助“真實(shí)場景”和“虛擬場景”實(shí)施系統(tǒng)維護(hù)和升級，攻克野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)“驗(yàn)證難”問題。

2.2 五步遞進(jìn)，虛實(shí)結(jié)合，克服重點(diǎn)難點(diǎn)“攻堅(jiān)”障礙

以“無線監(jiān)測系統(tǒng)部署與實(shí)施”任務(wù)為例（見圖4） ，通過角色扮演增強(qiáng)學(xué)生對野護(hù)工作的同理心，讓學(xué)生明確野化放歸中心對無線監(jiān)測系統(tǒng)的迫切需求；通過教師引導(dǎo)，進(jìn)入“實(shí)際場景”實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案準(zhǔn)備工作；教師巧設(shè)問題，引出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案；采用“小組競技”方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)建；借助便攜式檢測裝置，檢驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；鼓勵(lì)“組間互動”，完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試；教師總結(jié)任務(wù)實(shí)施中的經(jīng)驗(yàn)、不足和改進(jìn)計(jì)劃；課后持續(xù)追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)成果。

2.3 同向同行，德技融匯，打造課程思政“潛潤”體系

錨定野生動植物保護(hù)利用工程技術(shù)技能人才培養(yǎng)目標(biāo)，將“職業(yè)認(rèn)同感、職業(yè)使命感”這一思政育人目標(biāo)與“專業(yè)能力、專業(yè)素養(yǎng)”的崗位需求，通過“案例滲透、實(shí)踐體驗(yàn)、情境感染”有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)潤物無聲的育人效果[4]，進(jìn)而形成“德技融匯，同向同行”的思政育人體系。在專業(yè)技術(shù)技能培養(yǎng)過程中，強(qiáng)化思政引領(lǐng)作用，最終讓學(xué)生形成職業(yè)認(rèn)同感，成為智慧物聯(lián)感知領(lǐng)域的生力軍，勇?lián)吧鷦又参锉Ｗo(hù)的重任。

2.4 體系構(gòu)建，關(guān)注過程，設(shè)計(jì)成長路徑“綜合”評價(jià)

項(xiàng)目實(shí)施多元發(fā)展性綜合評價(jià)機(jī)制。第一，評價(jià)主體多元化。由校內(nèi)教師、企業(yè)導(dǎo)師、野化放歸中心相關(guān)技術(shù)人員和學(xué)生共同參與，開展教師評價(jià)、用戶評價(jià)、學(xué)生自評和小組互評。第二，評價(jià)指標(biāo)立體化。從活動參與、行為表現(xiàn)、職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)技能等多維度構(gòu)建開放型評價(jià)指標(biāo)體系。第三，評價(jià)方式綜合化。課前診斷性評價(jià)用于明確學(xué)生狀態(tài)、凸顯不足；課中形成性評價(jià)用于發(fā)現(xiàn)問題、促進(jìn)改進(jìn)；課后增值性評價(jià)用于觀察發(fā)展、了解進(jìn)步[5]。綜合性評價(jià)用于展現(xiàn)成效，有效衡量目標(biāo)達(dá)成情況，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

3 學(xué)習(xí)效果

3.1 出課堂入現(xiàn)場，三維目標(biāo)達(dá)成

本項(xiàng)目實(shí)施后，學(xué)生在各任務(wù)中的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)以及素質(zhì)目標(biāo)達(dá)成度逐步提升。對比項(xiàng)目實(shí)施前后1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)證書測評結(jié)果，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的理論、實(shí)操考核成績提升了22分至40分，規(guī)范考核得分平均提高了35分，學(xué)生在知識、技能、規(guī)范層面均實(shí)現(xiàn)了不同程度的增值發(fā)展，考證能力顯著提升。增值評價(jià)結(jié)果表明，學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)踐，其職業(yè)技能、規(guī)范操作、協(xié)作能力、創(chuàng)新精神等核心素養(yǎng)均有所提高。

3.2 強(qiáng)技能拓視野，追逐雙創(chuàng)夢想

通過項(xiàng)目實(shí)施，夯實(shí)了學(xué)生的專業(yè)技能，激發(fā)了其創(chuàng)新潛能。本項(xiàng)目的創(chuàng)新技術(shù)成果已轉(zhuǎn)化為“野化放歸動物無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)”等相關(guān)學(xué)生專利，且均已獲授權(quán)。依托學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地，通過本項(xiàng)目延伸拓展，智能產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用專業(yè)學(xué)生先后斬獲大學(xué)生創(chuàng)新方法競賽省賽二等獎(jiǎng)、全國職業(yè)院校技能大賽“大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用賽項(xiàng)”國賽三等獎(jiǎng)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽省賽一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。

3.3 學(xué)本領(lǐng)護(hù)家園，項(xiàng)目成效顯著

本項(xiàng)目所開發(fā)的野化放歸動物無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)在野生動植物保護(hù)中心運(yùn)行兩個(gè)月后，有效提升了野化放歸場所野生動物監(jiān)測效率，獲取了大量有價(jià)值的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為優(yōu)化野生動物野化放歸環(huán)節(jié)提供了數(shù)據(jù)支撐，得到了野化放歸中心相關(guān)技術(shù)人員的高度認(rèn)可。無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)收集野化放歸動物的活動數(shù)據(jù)，包括位置、移動軌跡、棲息環(huán)境等，實(shí)現(xiàn)對動物的持續(xù)跟蹤。相比傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法，無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)能夠大幅度提高監(jiān)測效率和范圍，減少人力成本和時(shí)間投入。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模地區(qū)的全面監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的問題，提高野生動物保護(hù)的效果。項(xiàng)目應(yīng)用效果顯著，實(shí)現(xiàn)了技能服務(wù)美麗中國建設(shè)的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在職業(yè)院校教學(xué)能力比賽的引導(dǎo)下，歷經(jīng)3年，團(tuán)隊(duì)將實(shí)際教學(xué)改革中的成果以傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級） 課程項(xiàng)目三“野化放歸動物智能監(jiān)護(hù)”為參賽作品，驗(yàn)證了此次課程設(shè)計(jì)與實(shí)施的可行性與實(shí)效性，為后續(xù)教學(xué)改革增強(qiáng)了信心。

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