基于雨课堂的《物联网工程导论》混合教学模式设计

赵庶旭，杜永文

(兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州730070)

近几年，随着学分制改革的推进，学生毕业要求总学分的压缩，使得学生在课堂之外的可掌控时间愈来愈丰富。根据估算，学生每天课堂教学时间约计在4-5学时之间。同时，根据多年教学实际评判，地方院校生源质量存在下降趋势，与重点院校学生相比，学习的自主性方面差距尤为显著，而学生学习的主动性是影响学生培养质量的关键。如何合理、有效的发挥课余时间，提升能力培养成为教学中必须面对的问题。很明显的是，课堂灌输为主的传统教学方法，对于学生学习的主动性、创新意识的提升不是很明显，需要更好地引导学生利用好课余时间，打造第二课堂[1]。

雨课堂是MOOC平台“学堂在线”和清华在线教育联合推出的混合式教学工作坊[2]。雨课堂应用基于简单熟悉的课件制作软件PowerPoint和微信，利用手机、IPad等移动终端，它通过教师的指导将每堂课的前中后三个环节贯穿起来，学生通过赋予全新的体验，通过微信服务号实现多屏互动、实时问答互动、学员难点反馈、弹幕、幻灯片推送、大数据分析等在教师和学生之间建立信息推送、评价反馈、资源共享的即时桥梁。雨课堂可以很好的践行在教师指导下的，以学习者为中心的学习[3]，对学生作为学习主体的主动性以及教师作为指导者的辅助性都做到兼顾。

1 基于雨课堂的混合教学模式设计

物联网工程导论课程属于物联网工程的专业教育课程。课程通过对物联网的技术和经济背景、技术体系等进行概貌讲述，旨在培养学生对物联网系统结构的基础认知，和对物联网技术的总体了解；培养学生从物联网角度对工程问题进行理解并简单分析。

考虑到物联网工程专业的学科交叉性特征，围绕该课程目标，教学模式设计的首要任务，是使学生对较为繁多的知识点做到系统了解，这些知识点涉及到基础的数字知识、网络体系、传感技术、无线网络、数据管理等等。目前物联网领域内的无线网络技术、数据采集、数据管理和应用都处于高速爆发的阶段，包括NB_IOT、LoRa、各种云模式等等，因此，教学环节中应充分考虑新的技术及其应用点对学生的引导和吸引作用。单纯的课堂讲授显然完成不了目标。

本文基于雨课堂的定制自由、使用便捷、实时立体等特点，设计了将课堂教学和第二课堂实施无缝链接的混合教学模式，在整个教学过程中，讨论教师角色的改变，由灌输改变为任务的引导、思路总结、问题提出的角色，学生作为学习的主体，引导和发挥学生的自主性，培养自主学习能力，将学生课余时间学习和课程学习任务结合到一起，将学生学习的主导性和教师教学的指导性结合到一起。

从课程的基本要求出发，对学生采用调查、问答、测试、分析、作业、点评等方式，教师通过教学资源发送、开放式题目、内容调整优化等方式，以雨课堂为载体，实施课堂和第二课堂的有机教学，完成课程的培养目标(见图1)。主要围绕3个层面展开设计：

图1 课程教学环节设计

1.1 面向学生基本知识面

本专业要求学生需要具备一定的计算机领域的基础认知，了解一定的信息领域基础知识，而由于在高中期间因经济、地域、师资等因素，接受计算机基础教育的情况差异性较大，以调查问卷方式，摸清学生在信息化素养方面的基本认知，以此来对教学内容进行甄选。

例如，授课前，设计了针对学生信息素养能力的调查报告，通过雨课堂来调查学生对计算机的认识情况，应用计算机的情况。雨课堂直接进行归类统计分析。结果显示(见图2、3)，超过60%的有过计算机教育，但是整体对计算机的运用，局限在某一点上，其他调查结果正好补充说明了这点，主要为视频娱乐为主。

图2 高中接受计算机教育情况

图3 应用计算机的水平情况

据此在教学内容设计中，增加了数字化设备知识内容，通过自学方式结合雨课堂发布小测验进行；增加了PPT、Word等文档规范制作，通过电子作业规范化格式体现；增加信息检索相关知识资源的雨课堂发布，根据电子作业反馈情况结合课堂讲授完成。

1.2 面向学生学习的难易度

本课程涉及学科较多，内容难易度不一。教学过程中，设计了通过雨课堂分享教学PPT、视频和作业题解析等内容，让学生自学，然后直接测验的教学环节。从成绩的真实反映来看，对于较为通俗的，有一定理解的知识，例如对于数字表示、传感器应用等，可以通过自学环节实现，而对于有较强专业性、有一定综合性和深度的教学内容，自学难度变大。

以教学过程中“数据基础预习测试”和“物联网通信预习测试”两处的部分预习内容及测试成绩分析为例说明(见图4、5)。分析二者的测试成绩分布情况，数据基础内容较为简单，优良率为26%，中等为32%，而物联网通信因为涉及网络结构、协议等专业知识比重较大，尽管都是基础性内容，不及格率接近一半。很显然，前者较后者表现出更为理想的预习效果，从具体答题情况分析也表明这点，通信中一些基础性、易理解的内容的得分率高于较为复杂知识点，题目分析情况也反映出学生在自学时经常抓不住重点。

后续对教学过程和内容都进行了优化调整，一是增加了针对于自学内容的预习提纲；二是尽量降低复杂内容在自学环节中的比重。

图4 数据基础预习测试成绩分布

图5 物联网通信预习测试成绩分布

1.3 面向学生开放式议题

物联网工程导论课程只是专业入门课程，很多知识点无法做到精讲和细讲，如何从提升其主动性角度加强学生对已有知识点的掌握和系统感知呢？同时，物联网作为国家支持的战略新兴产业，其各类技术处于持续的发展中，近年在无线通信、移动通信、传感技术等方向都不停涌现新的技术和方法，如何让学生去了解并理解这些新的进展呢？面对这两个问题，课程设计如下：

(1)结合了学校的交通特色，使用了丰富的交通行业案例，以及智能家居、智能设备等以图像、动画、视频等形式，通过雨课堂发送学生。

(2)采取完全自行观看，学生自行选择2个视频，围绕物联网技术通过雨课堂完成语音点评。

(3)选取点评优秀的作品为课堂范例，并进行讨论。

2 教学效果

基于雨课堂的混合式教学模式，在学校物联网工程专业2017级新生第一学期的《物联网工程导论》中进行了完整实施，并局部进行了调整，学期结束从调查和试卷分析两个角度对教学改革的效果进行分析评价。

通过学生调查问卷与访谈，对课程组织方式、课程内容的丰富性、兴趣引导，知识掌握等情况进行调查，对教学效果进行反馈。全班38名同学参加，对课程的新颖性、丰富性方面得到了接近80%的学生认可，在学习趣味性方面实现了很好的引导，极大改善了导论课程讲授过于枯燥的常规处境。同时，以近两年的试卷中的基础知识、综合类、设计类的得分率情况进行纵向对比，尽管本学期试卷难度较前一学年在难度上有提升，设计类和综合类题目的得分率依然高于往年，且在运用专业知识的讨论分析中表现出较好的条理性。

3 结语

通过在《物联网工程导论》课程中，实施基于雨课堂的混合教学模式改革，很好的体现了以学生为中心的教学模式改革，将课堂学习和课余时间的第二课堂学习有机结合起来，有助于通过隐形知识传递实现学校育人功能[4]；同时多样化、及时化的交流方式，使学习资源可以得到最大化的利用，学生能够正确利用和发挥移动设备、网络等信息化工具的作用，达到提升个人能力的目的，有很好的效果。