項目驅(qū)動與線上資源相融合的教學(xué)法在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的應(yīng)用
——以“傳感器原理及應(yīng)用”課程為例

范文婷，王 曉

（太原科技大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030024）

0 引 言

作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，“傳感器原理及應(yīng)用”是其他課程的先導(dǎo)，通過該課程可以幫助學(xué)生了解各類傳感器的工作原理、典型應(yīng)用等，為培養(yǎng)學(xué)生完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)打下堅實基礎(chǔ)。但在實際教學(xué)過程中，該課程具有多學(xué)科交叉、知識覆蓋范圍廣、結(jié)構(gòu)松散、實踐性強的特點，不僅教師講解難，學(xué)生學(xué)習(xí)更難，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量難以保證。往往學(xué)期結(jié)束后，教師感覺講授的知識不系統(tǒng)，學(xué)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(qū)動與線上教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，以項目設(shè)計和實現(xiàn)作為中心，學(xué)生作為主體參與項目設(shè)計和實現(xiàn)，在實踐過程中融入理論知識的學(xué)習(xí)。同時，在線學(xué)習(xí)平臺的快速發(fā)展也為打破時間和空間的限制，隨時隨地學(xué)習(xí)提供了可能。本文在項目驅(qū)動的基礎(chǔ)上，輔以線上學(xué)習(xí)通資源便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后拓展，以提高學(xué)生的實踐動手能力。

1 現(xiàn)有教學(xué)模式及問題分析

（1）課程難度較高，課時數(shù)較少

現(xiàn)有的傳感器原理及應(yīng)用教學(xué)過程當(dāng)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(jié)構(gòu)類型、簡單應(yīng)用等。課程涵蓋知識較多且相對獨立，對任課教師和學(xué)生要求較高，除電子電路、計算機基礎(chǔ)技術(shù)外，部分課程還要求學(xué)生對力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、生物學(xué)等知識有所了解。在實際教學(xué)活動中，教學(xué)時數(shù)一般為32或48學(xué)時，包含8或12學(xué)時的實驗，有時更少。大量知識要在有限的課堂學(xué)時中講授，部分章節(jié)必然只能淺嘗輒止或直接跳過。

（2）實踐環(huán)節(jié)薄弱

在傳感器原理及應(yīng)用課程講解過程中，現(xiàn)有教學(xué)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(shè)計型實驗。理論學(xué)習(xí)部分枯燥、繁雜、難懂是學(xué)生最常反映的問題，在學(xué)習(xí)概述時學(xué)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(xué)習(xí)興趣。后面的實驗環(huán)節(jié)，也是機械地按照流程完成實驗驗證，并不能真正與課程內(nèi)容相結(jié)合、融會貫通，收獲甚微。

（3）課程評價體系缺乏準(zhǔn)確性

現(xiàn)有的“傳感器及應(yīng)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(nèi)。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(zhǔn)確性。期末考試成績占比較大，容易出現(xiàn)重理論記憶、輕實踐動手的現(xiàn)象，使得部分學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)應(yīng)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(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 項目驅(qū)動式與線上資源相融合的教學(xué)改革思路及舉措

2.1 項目驅(qū)動與線上資源融合的教學(xué)實施方案

以項目作為切入點，擴充應(yīng)用型教學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生主動參與項目設(shè)計和實現(xiàn)、傳感器選擇和控制。在參與過程中，學(xué)生能夠體會所學(xué)知識的實用性，感興趣、肯學(xué)習(xí)，真正去剖析各類傳感器自身的特點及工作原理，準(zhǔn)確理解并掌握相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。通過項目培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和研究能力，并在具體實現(xiàn)過程中以小組為單位展開教學(xué)，提高學(xué)生的團隊協(xié)作能力。同時，針對課時較少的問題，將線下講授和線上學(xué)習(xí)通資源相結(jié)合，充分利用學(xué)習(xí)通平臺進行課前預(yù)習(xí)和課后的查漏補缺。據(jù)此設(shè)計教學(xué)實施方案，如圖1所示。

圖1 項目驅(qū)動與線上教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)過程實施方案

以“智能小屋系統(tǒng)”項目的設(shè)計和實現(xiàn)為例，具體的教學(xué)步驟包含：

（1）發(fā)布智能小屋系統(tǒng)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(tǒng)、燈光窗簾控制系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、小屋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、智能家電系統(tǒng)等。明確每一個模塊具備的功能，設(shè)計模塊實現(xiàn)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(tǒng)，實現(xiàn)燈和窗簾的自動打開和關(guān)閉功能，就需要結(jié)合教材中常見的光敏傳感器工作原理、特性參數(shù)等選擇相應(yīng)的傳感器。

（3）理論知識學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生以小組為單位，選擇項目實現(xiàn)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(xué)生可以尋求教師幫助，或者復(fù)習(xí)線上學(xué)習(xí)通相關(guān)知識點，最終真正掌握相關(guān)知識。

（4）以小組為單位進行項目實現(xiàn)及成果展示，并總結(jié)收獲和學(xué)習(xí)過程中存在的不足。這是一種良性機制，不僅可以使學(xué)生真正明白所學(xué)內(nèi)容，也為教師改進教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提供反饋，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2 項目驅(qū)動與線上資源融合的教學(xué)評價體系改進

在現(xiàn)有傳感器原理及應(yīng)用考核體系基礎(chǔ)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(shù)“項目驅(qū)動式”教學(xué)中經(jīng)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(xué)生自我評價；互評環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，由其他組成員給出成績。師評主要針對學(xué)生出勤、課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)通自學(xué)、項目參與和完成情況、課后作業(yè)等由教師進行考評，引導(dǎo)學(xué)生進行客觀評價，真正做到以評促學(xué)。

3 項目驅(qū)動與線上資源相融合的教學(xué)方式實施效果分析

2020年秋季學(xué)期，將項目驅(qū)動式與線上資源相融合的教學(xué)方法應(yīng)用于太原科技大學(xué)2018屆物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的“傳感器原理及應(yīng)用”課程教學(xué)，取得了較好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)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?；陧椖康膶嵺`操作，學(xué)生對于理論知識的理解也更深入。通過期末與學(xué)生溝通交流，學(xué)生整體評價較好，對于物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)架構(gòu)具有清晰的認(rèn)識，具備自行設(shè)計和實現(xiàn)完整傳感器應(yīng)用系統(tǒng)的能力，為后期開展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用課程設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

項目驅(qū)動式與線上教學(xué)相融合的教學(xué)方式圍繞“真實項目”展開，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神，自主實現(xiàn)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(xué)習(xí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了有效補充，課程評價體系也更加合理。與之前的教學(xué)狀況相比，教學(xué)改革取得了一定成效。但考慮到這是初次嘗試將該教學(xué)方案應(yīng)用于傳感器原理及應(yīng)用的教學(xué)，還存在很大不足。在最終的成果展示環(huán)節(jié)，學(xué)生也提到了很多學(xué)習(xí)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。