物联网实验课教学模式研究

王 忆

（辽宁公安司法管理干部学院，辽宁 沈阳 110161）

物联网是互联网应用的推广和深化，其目标是实现一个智慧化的世界。据专家预测，到2020年，世界上将有500亿个智能物体连接到网络上，地球上人均6个。物联网产业的快速发展，使得人才短缺的问题成为制约物联网发展的重大瓶颈问题。物联网实验课是掌握物联网技术最直接、最有效的方法之一。而教学模式的优劣、适合与否直接影响着实验课的教学效果与学生的接受程度。

1 教学模式及其重要性

我国在1984年开始重视教学模式的研究，它是教学行为的规范性描述，在教学活动中占有重要的地位：它在教学活动中从事着指向性的作用，任何教学环节的设置都要围绕教学模式的最终目标而设计；它是能够为教学提供一定依据的模式化的教学体系，使教师摆脱只凭经验和感觉去教学的弊端。

试验教学模式的建立是制定人才培养方案的核心内容和先驱内容。物联网方面的课程具有跨学科、交叉性、覆盖面广的特点，因此，在构建实验课教学模式的过程中，应从物联网的特征结构上也就是其3层体系结构中抽象出适合高职院校人才培养特点。

2 计算机类传统实验课的教学模式

上机练习是学好计算机的关键，也是计算机教学中最常见的试验方式。课上教师会布置一些与课内容密切相关的上机练习题，由学生在机房完成。

这种模式的主要优势是：试验内容与课堂内容紧密连接；课堂后及时开设上机，时效性好；难度分散，利于逐个击破。

这种模式的缺点是教学内容主要以完成教师布置的作业为主，学生大多数是模仿演练，学习被动；学生的创造性无法得到体现；学生各自为战，不与其他学生沟通协作，团队协作能力得不到体现；学生的理解力和动手能力存在差异，统一题目可能会造成有的同学很快做完，有的下课都做不完，影响整体的教学效果。

因此，这种教学模式适合于知识点分散，难度较低，且知识点与其他课程内容无交叉的学科，例如网页制作、Photoshop等课程。而物联网完全不是这样。因此，传统的计算机类的实验课教学模式是不适合物联网的实验课的，因此，我们要开辟出适合物联网的实验课教学模式。

3 创新的物联网实验课的教学模式

辽宁公安司法管理干部学院专门成立了针对物联网实验课如何组织教学的研究小组，由系主任带队，5名从事物联网教学的老师参加，经过了若干轮的研讨、调研、学习和实践，历时一年形成了针对高职院校开设物联网课程的实训实验课教学模式，并在2015年的第一学期计算机网络技术班级开设的“物联网应用技术基础”课程中首次采用这种新的教学模式。

3.1 新的教学模式组成

新的教学模式在学生组织、教学内容设计、教学形式上都与传统的教学模式有很大的不同。

3.1.1 小组的划分

我们将整个班级划分为若干个以兴趣为划分依据的小组。有的对感知内容比较感兴趣，有的对网络内容比较感兴趣，有的对代码感兴趣，最后还剩一些对这门课不感兴趣的学生，由教师根据学生的特点和基础指定进入某一组。进同组的同学兴趣点相似，学习的侧重点也比较相近，同组学得好的同学又可以感染和带动不爱学的同学。当出现问题时，就可以在组内先行讨论和研究，解决不了的问题再上报到教师这里，由教师指导和讲解。这种做法既可以最大化地激发学生解决问题的热情和能力，在客观上锻炼了学生的团队能力，使爱学的同学更爱学，不爱学的同学日积月累也受到感染，兴趣度有所提升；又可以减轻教师的负担，解决在实验课上教师忙得焦头烂额、来回穿梭，一个人无法同时解决若干个同学的问题的这种尴尬的情况。

3.1.2 内容的设计

每次实验课并不是就一个知识点或是一课的内容来完成，在实验课中我们打破章节的限制，力争在每一堂实验课中给学生制定的内容都是一个完整的物联网应用实例，包括整门课程的几乎所有内容（只不过侧重点有所不同）。在学习之初我们选取的是每个章节的简单内容共同组成的大实验，随着学习内容的加深和加宽，我们选取每章中较难的内容组成大实验。并且，随着试验的深入，教师的讲解越来越少，要求的难度越来越大，学生自主解决问题的能力在不断提高。让学生在每一次的试验中感受到的都是完整的物联网应用，从而从整体上感受到物联网，把握物联网的组成、功能以及未来学习的方向。

3.1.3 教学形式上

在教学形势上，我们安排“两会”，即课前安排“创意讨论会”、课后安排“总结分析会”。

“创意讨论会”类似于企业的任务说明会，只不过这个会教师不是主角，只是一个企业“老总”的角色，负责详细布置任务及提出要求。学生是这个会的“工程师”，负责将“老总”的需求根据自己的想法和倾向转变为可执行的方案。各个小组的项目负责人在领到自己的任务后，还会在小组内部研究方案及具体分工、人员的调配，做详细的工作布置。小组的项目负责人在小组内部是轮流担当的，这样可以让每一个同学都感受到设计的过程，也都有机会按照自己的想法去形成实验方案，体会到工作的不同岗位，也是一种职业角色锻炼的机会。

在正式的实验课上，由于学生课前已有充分的研究方案和人员准备，进到实验室后按部就班、秩序井然。而且，由于课前已有方案，所以做起来时间上也不显局促。对某些试验效果同预想效果有差别的地方，印象特别深刻，并且能有针对性地向教师提出一些具有一定思考性的问题。

“总结分析会”即是对此次工程（试验）进行总结和文档归档的过程。会上，每个同学都要就自己那部分内容进行说明和总结：包括事前自己的方案；事中操作的步骤，特别是特殊步骤和出现意外的现象及解决方案要重点加以描述。大家在这个过程中，共同感受、共同学习、共同进步。最后由个人、小组上报相关文档，由教师将所有文档整理作为参考手册印发给每个同学。

3.1.4 考核形式

取消实验课的期末考试，不能以学生的某一个操作来衡量技能的高低。教师根据本学期实验课的参考文档对学生进行考评。考评规则如图1所示。

图1 考评规则

3.2 举例说明

以2015年上学期的“物联网应用技术基础”课程为例，介绍该课程实施的过程。本轮开课的专业为13网络技术专业，全班共计35人，需要完成的试验是“智能车联网系统”。事先按照学生的申请和教师的综合考量，将全班分成网关设计组、地图规划组、车场设计组和道路监控组。

在创意讨论会上，教师明确了任务：实现无人车按照既定地图行驶，每到一处站点报站，停车场的进出实现RFID感应识别，道路上的两组摄像头能够实时传送路口及手机动态控制摄像头朝向。各组分工如下。

网关设计组：设计车场网关、道路监控网关。

地图规划组：完成一组特定地图的设计，采用代码编程，并将其导入到中央控制器中。

车场设计组：设计RFID感应系统、车场满员预警提示。

道路监控组：针对不同的手机系统（苹果、安卓）安装控制软件、前期调整，进行手机与摄像头的对接控制。

明确任务后，各小组分头准备。大概用时2课时。

实验课上，学生按照事先的准备，逐项完成，对过程中出现的疑难问题，教师及时给予解答。大概用时3课时。

总结讨论会上，以小组为单位将本组实验过程中出现的问题及本组的解决方案向全体同学做说明汇报，其他小组的同学也可以提供自己的方案和看法，虽然是一组同学在做，实际上是大家共同思考、参与的过程。大概用时1课时。

整个实验课共计用时6课时，总结文档作为课后作业由学生课下完成。

3.3 新旧模式的改革对比

3.3.1 理论依据改革

旧的试验模式，是以“演示—模仿—掌握”为依据，是一种灌输的思想；而新的教学模式，是要激发学生自己的创造欲，在创造的过程中知道自己缺失什么而主动去学习。

3.3.2 教学目标改革

旧的试验模式，是为了让学生掌握实验课的内容而开设实验课，是教学效果的终极验收；而新的教学模式，是让学生借助这堂实验课打开学生创造的大门，是运用这项技术的开始，通过这一堂课他们还可以创造性地开发出许多其他的应用，因为物联网的应用是无穷的。

3.3.3 操作程序改革

旧的试验模式，教师的操作过程就是标准，学生必须要按此操作；而新的教学模式，过程有学生设定，只要最终结果是预定的就可以，哪条路能走得通、哪条路能走好由学生自己总结，这样印象会更深刻。

3.3.4 实现条件改革

在硬件设施上新旧模式没有明显的区别。但是在单一课时上来说，新的教学模式耗时是旧的教学模式的3倍。旧的教学模式中的实验课是每学习一个功能都要用实验课去验证一下，理实的比例为1∶1。而新的教学模式是以大实验的形式，是将分散的试验时间整合成完整的时间。总课时没有变化。

3.3.5 教学评价改革

教学评价是对教学过程及结果进行评判的过程，是验证教学模式是否适应的试金石。旧有的教学模式以量化考试为主要手段，以教材内容为考核内容，检验教学效果。新的评价模式以试验为主要考核手段，以能力素质为考核内容。学生的总成绩由每个试验的小分相加取得，而小分为教师在试验的过程中根据学生试验过程中所体现出来的技能、知识、素质以及其潜在的、未来的能力价值而得。这是一种客观的、实用的评价方式。既可以规避由于一次考试成绩不佳而造成的评价偏离，又可以降低期末期间学生集中考试的压力。

4 结语

高职院校物联网实验课应该在信息化与工业化融合中开展、以校企结合为主要载体，培养有用的人才，以满足国家和社会企业的需求。