基于翻转课堂的物联网技术及应用实验课程教学研究

广东培正学院 俞 萍

人类社会逐渐进入信息时代，信息技术让我们的社会生活发生了翻天覆地的变化，教育教学也不例外，教学方法、教学手段、教学模式、教学过程、教学角色等许多方面都发生了巨大的变革。

一、研究的背景

什么是基于翻转课堂的教学？翻转课堂是指对学生的学习时间进行重新调整安排，将学习的主动权从教师转移给学生。这种新型教学模式对课堂内宝贵的45 分钟进行重新分配，并调动学生自觉地利用课下时间，时间在固定的45 分钟的基础上进行了扩展延伸。如此，学生能够更专注于主动解决问题，从而可以更深层次地理解和解决问题；教师也可以花较少时间讲授知识。这种问题导向式学习引导学生在课前完成自主学习，他们可以听视频讲座、听播客、阅读电子书，还能在手机和电脑网络上与其他同学先行进行讨论，随时查阅所需要的资料，教师也会有更多的时间对每个学生进行学业指导，师生可以充分进行技术交流。在课余时间，学生可以自主规划学习计划、学习内容，自主选择获取知识的方法，教师则可以采用多样化的教学模式和方法来引导学生，让学生通过自主学习来提高自身的学习能力。在信息飞速发展的时代，不一定要到学校教室内接受教师传统式教学讲授，学生可以通过各种互联网工具获得丰富的在线学习资源。翻转课堂就是基于传统课堂以教师讲授为主的教学模式，针对教学结构与教学流程进行改革变化，由此将引发教师角色、教学模式、教学管理等一系列的变革。互联网在翻转课堂教学改革中尤其重要。

翻转课堂教学是多种教学模式改革的统称，它可以是混合式、探究性的学习。其结合其他教学工具和模式，让学生能更主动地参与教学，让学生的学习更加主动、灵活，更容易学有所得。

虽然不能完全脱离传统的教学模式，但是可以将翻转课堂充分地运用于教学。那么，该如何进行适当的改进呢？这是我们在实践教学改革中亟待解决的问题。

我们学校是一所多学科交融渗透协调发展的省直全日制民办普通本科高校。本校以培养创新创业型、应用型人才为办学目的，注重学生的创新能力和实践能力的培养。数字科学与计算机学院目前发展的新专业中有物联网方向的，物联网技术及应用是该专业的基础课程，因此该课程的实验实践教学尤为重要。本专业的学生大部分是理工科类生源，但是物联网技术专业课程的知识基础比较薄弱，尤其对于物联网技术专业的硬件课程知识的学习不够全面和扎实，硬件实验部分实践动手能力比较薄弱。因此，学生的实践教学难度较大。以前传统的讲授教学方式已经不适应当前教学现状，学生的兴趣不够高。因此，要在原有的传统教学模式基础上进行创新改革，开发适应本学院学生的特色教学模式。

二、研究的主要内容和手段

翻转课堂目前处于起步探索的阶段，还未被很好地应用于实际教学。传统的教学模式是教师在固定场所即课堂上进行授课，布置课后家庭作业，让学生回家自行完成练习。而翻转课堂则是要求学生通过看视频、网上查找资料等方式，在上新课前先行利用课余时间自行预习相关的知识内容；教师上课的主要任务就是引导学生以问题和项目为导向，学习如何提出问题、如何解决问题，组织大家讨论项目。互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使得翻转课堂教学模式变得更加可行。

翻转课堂与传统课堂教学模式主要不同的是，翻转课堂是重新调整安排课堂内外的时间，将学习的主动权交给学生。在这种新型的教学模式下，课堂内宝贵的45 分钟时间，学生可以更专注于主动学习，以项目为核心驱动教学知识点的学习和运用，共同完成研究、解决问题，从而获得对知识更深层次的理解。传统的教学模式是以教师传递知识为主，而新教学模式则是以学生自主学习为主。学生在家利用课余时间，可随时随地很方便地通过教师发布的作业和教学视频完成知识的学习。这种课堂可以说是一种云教室、云课堂，具有独特的优势。

首先，云教室、云课堂更加注重学生与教师随时随地的沟通、交流。云教室、云课堂可以不用固定教学场所，节省了教学场所的硬件资源。包括答疑解惑等都可以通过云教室、云课堂线上完成。

其次，优质的教学资源可以实现共享。学生可以通过互联网获得、使用优质的教育资源，不再单纯地依赖某一个授课教师教授知识。课堂和教师的角色也发生了变化，教师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。教师可以利用互联网更好地发挥集体备课的优势，探讨发掘更优质的资源进行共享。如此更加有利于教师队伍的建设和教学资源的利用。

我们可以将翻转课堂这种新型模式应用于教学改革，在实际教学中充分发挥翻转课堂的优势。本校数字科学与计算机学院的计算机课程有很多实践类课程，实验课程占教学环节很大比例，越来越重视实践环节是当前教学的一大趋势。学校教学对实践应用更加重视，凸显了实践环节的重要性。我们现在以物联网技术及应用这门课程的教学为例，该课程总共48 学时，实验环节有18 学时，包含了6 个实验课程。该课程目前教学还是以传统教学模式为主，以教师讲授知识为主。首先，教师将实验的原理和实验方法给学生进行讲解和描述，并对实验操作进行示范性教学；然后，学生根据实验指导书和教师讲解的知识进行相应操作。对应的实验指导书中，教师会给学生布置思考的问题和作业，让学生带着问题和疑问去完成实验。

目前，这种教学模式存在诸多不足之处，需要积极改善。首先，在课程安排上，课堂时间毕竟有限，只有宝贵的45 分钟，可以将时间充分地利用起来，对课堂知识进行延伸。在固定的教学时间中，学生学习和掌握知识的能力有限，如何让学生在有限的时间内更好地掌握知识，更加高效地学习和掌握知识，是亟须解决的难题。学生虽然可以在教师的指导和要求下按时按量完成实验操作，但是最后在考试考核的时候，仍然存在如下问题：学生对之前做的实验不太熟悉和了解，甚至会遗忘知识，虽然完成实验的同时撰写了实验报告，但是仍然对实验欠缺深层次的理解。究其原因，主要是没有足够的时间和空间对问题进行思考和反馈，对知识的掌握只是单向输入、被动吸收，对知识的理解只停留在表面上，经过一个学期很容易造成知识的遗忘，没有真正理解吸收。

要想改变这种现状，笔者觉得还是需要对教学方式、模式进行创新和改革。应当给学生提供能够充分进行自主学习的机会和平台，以更好地发挥学生的主观能动性，使其更好地吸收知识。以物联网技术及应用这门课程为例，由于本校学生的专业课程较多、其他社团活动比较丰富，没有过多时间花在每一门课程上，学生很少会主动预习课程。因此，我们将课后作业进行了调整，让学生更加重视课前作业和课前预习。这学期我们都会布置课前学习任务，给出学习任务单，课前布置作业让学生在上新课前利用课余时间，通过观看教学视频，结合教师布置的任务单去完成打卡、完成任务，这样能让学生的学习更有目的性。如此也可以让学生充分自主安排时间，充分利用碎片时间。

传统教学模式是教师在课堂上讲课，布置课后作业让学生回家练习。而翻转课堂下，教师的角色发生了较大的变化。教师上课的主要任务是引导学生讨论、解决问题，更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识，这样才能充分调动学习的积极性。有压力才有动力，学生才能更好地去理解、运用知识，做知识的主人。学生充分发挥在课堂上的主导作用，同时使得我们的课堂教学形式更多样化。这个学期的改革实践中，我们发现本校学生的特点是学习能力非常强，有思想、有主见、有较强的自主学习能力。我们之前未能给学生提供一个自主学习的平台和发挥特长的舞台，无法激发学生的特性和能力。与其让我们被动去传授知识，不如让学生发挥他们的特长，学会运用知识，这对于学生来讲很有必要。

我们在具体改革实施过程中建立了物联网技术及应用实践课程的教学体系，制作了相关的实践教学视频，将实践方法改革与实际课堂相整合，并结合近年来广东培正学院数字科学与计算机学院的网络工程专业在实践教学中的经验，在翻转课堂的新型环境下，提出“引进新教学模式，提升实验水平，建立符合现代社会要求的实践教学体系，提高学生的实践动手和创新能力”建设思路，针对物联网技术及应用实践课程的实践教学进行翻转课堂教学改革，制定或修订以翻转课堂为主导方向的实践指导书和实验视频资料。

物联网技术及应用作为一门实践性非常强的课程，在学生从被动接受知识到积极参与实践锻炼这一过程中，教师引导学生不断领悟，逐步提高了学生的应用、设计能力。这一过程的各个环节如何协调、内容如何取舍，都要不断研究。在这方面，通过实施一些教改项目、教学研究项目，我们取得了一定成果。我们也积极借鉴国内外同行的有益经验，为培养真正为社会所需要的人才而不断努力。我们针对应用型本科专业学生实践能力的培养方法进行了研究与探索，提出优化理论教学、规范实践环节、制定系统化的培养目标等一系列提高综合实践能力的方法。我们在应用型人才培养方面积极探索，确立人才培养模式，以知识传授为基础，以能力培育为重点，注重人才知识、能力、素质的协调发展，使人才具有较强的实践、创新能力和职业技能。

在课程改革过程中，优化教学方法和手段，主要问题是如何将翻转课堂应用到教学中。很多教师和学生会对翻转课堂产生误解，认为制作教学视频就可以了。然而，要将微课教学视频真正应用到教学中，发挥学生的自主学习能力，教学视频固然重要，更重要的是合理支配课堂上多出来的时间。针对学生在课堂内的对话和讨论，教师要细致地观察并进行精心准备，真正做到因材施教。翻转课堂之所以成功，是因为课堂讨论促进了学生吸收内化知识效益的提升，同时，翻转课堂规范了实践环节，优化了教学考核的方式方法。

我们应逐步提高学生的实践能力，在课堂教学方法和手段改革、实验、毕业设计、课外竞赛环节加强建设力度，并且要将新教学理念和教学方法很好地运用到教学中，让学生发挥自主学习、勤于思考的能力和优势。

三、研究的成果与不足之处

本校学生的硬件课程基础比较薄弱。以物联网技术及应用实践课程为例，物联网技术及应用课程是一门硬件要求较高、有关综合应用的专业必修课程，该课程需要用到计算机硬件基础知识。在此改革模式环境下，学生的动手实践能力有了一定的提高，在毕业设计选题中，有越来越多学生偏向该课程相关的选题。例如物联网技术相关的课题越来越多，大学生创新创业项目在这个领域的课题也越来越多。这里可以看出，学生对该类课程的实践能力有比较明显的提高，有更多同学加入该领域的课程实践的研究学习当中，对该课程的兴趣大大增强。此改革模式中相关专业课程加大了实践力度，增加了实践环节和实践学习的机会，积极鼓励学生在课余时间多参与一些提高实践能力的活动，培养能从事计算机软件、硬件设计和应用的人才。

该教学改革也有不足之处，教学准备比传统教学的工作量要大很多，对教师的备课、授课方式有极大的挑战。如果改革进展顺利，会有很好的成效；如果对改革把握不好，很可能把课堂教学搞砸。所以此次教学改革可以说是对教师的一次极大挑战。另外，这种新的教学模式需要一个磨合适应的过程，教学过程中难免会遇到很多不可预料的问题，这都需要教师在教学改革过程中不断摸索革新。