疫情限制下物联网工程专业应急教学体系构建研究

（洛阳理工学院，河南 洛阳 471000）

0 引 言

2019年年末至2020年年初新冠肺炎疫情突发，抗疫过程中物联网技术发挥着至关重要的作用，物联网产业的发展迎来新的机遇与挑战，物联网工程专业人才的培养尤显重要[1]。

疫情防控时期，全国高校学生新学期无法正常返校学习[2]，教育教学面临巨大挑战[3-4]。利用互联网进行教学成为疫情期间教学工作开展的主流方式[5-8]，物联网工程专业的教学亦不例外。研究疫情期间物联网工程专业的教学客观实际，探索在线教育教学新模式，构建疫情限制下物联网工程专业应急教学体系，以维系物联网工程专业疫情防控时期的优质人才培养是目前的迫切需求之一。

1 物联网工程专业基本情况

“大智物移云”时代的到来凸显物联网工程专业的重要性[9]。洛阳理工学院顺应高校教育发展的时代潮流，2014年新增物联网工程本科专业。相比于计算机、通信等老牌专业，该专业涉及计算机、电子、测控、通信、软件等领域，知识混杂，发展时间短[10]，教学体系的建设在我校一直处于进行时。我校物联网工程专业课程体系由基础课程、专业核心课程和应用课程三个层次构成，如图1所示。其中，应用课程是对学生实际应用物联网相关技术应用能力的培养，它们的顺利展开是基础课程与专业核心课程的最终目的，直接影响着对基础课程与专业课程的课程定制需求。

图1 洛阳理工学院物联网工程专业课程体系

物联网工程专业的工程应用背景强，良好的实验教学是培养应用型物联网人才的关键因素之一。我校正常教学开展情况下的物联网工程实验教学分为专业基础、核心与综合实验。对应于课程体系，专业基础和核心实验分别与专业基础课程和感知、传输、处理三类专业核心课程配套；专业综合实验对接校企合作，作为项目驱动式物联网技术综合应用类实验。

2 疫情限制下的教学问题

新冠疫情的突袭给物联网工程专业的教学带来了不少问题，主要体现在以下4个方面：

（1）疫情严控期间，传统课堂教学无法展开，学生上网课时由于缺乏教师面对面监督，对着电子屏幕注意力无法长时间集中，而且物联网各专业知识（传感器原理、电子电路等）都具有一定难度并且很枯燥，教师难以掌控线上教学效果。

（2）物联网工程专业知识碎片化程度与领域跨度大，师生以及同学之间的沟通是知识理解与掌握的关键，但是线上教学在感官上较冰冷，学习交流常常不及时，导致学生对整体知识把握较差，无法系统化消化知识。

（3）由于物联网相关实验的实验环境个人难以获取，线上实验课程难以开展，将实验延后等待学生返校后再进行是目前采取的主要措施，这样就导致学生对知识的理解容易浮于表面。此外，线上实验时师生线上沟通不直接，教师隔着网络无法精确定位学生所遇到的问题细节，实验困难度加大，常常导致学生放弃实验。

（4）疫情下由于人员流动限制，物联网相关的企业师资培训、学生企业实验项目等无法实地开展，面对面校企联合教研活动难以进行，校企合作以线上交流为主，缺乏直接接触的物联网企业实验，显得空泛，物联网工程专业的校企合作优势大幅缩水，校企合作难以深入。

3 疫情限制下的应急教学体系构建

3.1 线上高亲和度课堂构建

通过电话与视频会议、问卷调查等方式收集物联网工程专业师生对疫情期间应急教学存在的问题与建议，24 h内回应师生诉求；基于学习通反馈动态设定学生形成性评价指标点与占比，借助线上多种交流方式（如E-mail、即时通信及留言等）弥补在线教学的不足。针对物联网课程特点与学生学习情况，在线教学实施动态学生分组学习机制，借助同伴学习法、翻转课堂法，让学生高度参与疫情期间教学全流程，集思广益，强化学生自主学习。此外，建立学生助教机制，根据班级学期课程情况，使每位同学至少担任一门课程的助教，建立师生沟通新渠道，发挥学生的主观能动性。以学生助教为首自行组织以学习小组为单位的微课堂，借助线上平台开展课程讨论、辩论并将视频记录进行线上交流评比，全员参与在线答疑以获得问题解决的高时效性，转变学生的被动学习心态，主动融入在线课堂教学之中。在线课堂构建如图2所示。

图2 在线课堂构建

3.2 线上实验教学体系构建

物联网工程专业的非通识基础课均与实验密切相关，纯理论教学而无相应实验环节将导致学生对知识的理解浮于表面、纸上谈兵。疫情防控期间，学生无法进入实验室做实验，而大部分物联网专业课程（如物联网系统工程设计与实施等）的相关实验设备个人难以获得，迫切需要构建线上实验教学体系。目前实验系统建设主要从3个方面进行：

（1）教师录制一系列实验演示，直播与视频播放相结合，突出实验重点与难点讲解，定期举行在线实验说课，不断改进线上实验教学流程，丰富实验教学视频库。

（2）根据线上教学的特点，健全基于各类仿真模拟器的线上物联网实验项目，寻找已有的仿真实验平台，如国家级虚拟仿真实验平台网站www.ilab-x.com等，合理安排实验内容，利用已有实验平台在线完成实验。

（3）利用我校农牧智能虚拟实验室的虚拟仿真能力，设计相关物联网线上虚拟实验以满足最基本的疫情期间物联网实验教学需求。接着，进一步分析物联网虚拟实验需求，扩建该虚拟实验室，以支持后续更多物联网虚拟实验的开展，逐步建设依托于农牧智能虚拟实验室的物联网虚拟仿真实验教学平台。

3.3 线上综合教学资源平台构建

在线教学资源平台是开展线上授课的基础，为每一门课程构建相应的线上教学资源平台是目前的通常做法。但平台数量多会增加教师管理与学生学习负担，而且独立的平台在资源的建设上是分割开的，容易导致知识点割裂、冗余等。物联网知识的高效学习离不开各课程间知识点的关联性学习，从整个物联网工程专业课程体系出发，组织教师、企业、学生构建物联网专业在线综合教学资源平台是应急教学能否成功的关键。综合资源平台的建设侧重于课程间知识点的融合与系统化，分为以教师为核心和以学生为核心两大部分，如图3所示。以教师为核心的在线教学资源平台建设从“教”的角度出发，物联网工程专业教师与企业驻校教师合作，按教学流程整理已有的物联网专业课程资源，并上传到线上资源“教”子平台上。以学生为核心的在线教学资源平台建设从“学”的角度出发，利用“任务驱动+思维导图”的方法，鼓励学生丰富在线教学资源，具体为：学生基于任务要求画出任务完成思维导图，获得所需知识碎片点，收集相关知识，按思维导图方式组织相关资料为一个整体，并上传到线上资源“学”子平台。该资源子平台的维护由学生主导完成，同时实现了学生对知识点从系统到碎片、从碎片到系统的整体把握。此外，鼓励学生采用多种媒体对知识点整合，尽量酷、秀、炫，激励学生的学习热情，使学生有成就感。这样即便在疫情限制下，学生既能自己学习物联网专业知识，又能通过这种丰富的教学资源方式为学弟学妹们做榜样，促进物联网专业在疫情限制下基于线上学习的教学新生态的形成。

图3 “教&学”在线综合教学资源平台

3.4 线上校企合作深化

物联网工程专业校企合作的目的是在真正的物联网生产环境中实施专业知识教学，其本质是利用企业的物联网实际项目，使每一名学生的物联网专业的知识点能得到实际运用。疫情期间实地的校企合作项目无法开展，线上合作势在必行。

疫情限制下，将企业实地参观转变为线上参观，利用直播、录播等方式带领学生近距离接触企业生产；加大物联网专业教师企业师资培训力度，与企业工程师协作制定线上实践教学大纲，定制疫情期间的实践授课内容，规划线上实践教学整体方案；基于已有企业合作项目构建教学项目资源库，通过分析企业对人才的具体需求来组织线上实践教学项目，即所有校企合作的教学资源被整理上线；学生与企业工程师之间通过QQ群或微信群交流，一个群内至少有2名企业工程师常驻，以保证及时在线疑难解答；引入企业项目开发资源，以知识的综合运用为目标设计综合性实验，并全程借助思维导图的形式穿插相关知识环节，融会贯通，培养学生对物联网工程的整体观、大局观。

3.5 线上课程思政完善

为完善课程反馈机制，针对疫情期间应急教学的复杂状况，坚持课程教学与思政建设融合开展，在课程教学之余关怀学生的生活状态，引导学生情绪，培养学生的综合素养，促进全面发展。设计基于构建主义教育理论的问卷调查机制，及时掌握师生思想动态，反哺线上教学活动；结合助教机制，设计课程思政翻转新模式，促使学生主动融入物联网职业素养、社会责任感等思政活动中。

全面启动物联网工程专业各门课程线上思政，具体实施方式如下：

（1）分批组织专业教师参加课程思政线上培训，提高物联网专业教师的思政素质，以“德”为中心立身、立学与施教，思政联想渗透线上课程前、中、后；

（2）丰富专业课堂思政教育教学方式，如学习通讨论驱动、分组视频会议协商等引导学生主动参与课程思政，真正做到“润物细无声”式的学生线上主动思政；

（3）挖掘物联网专业课程的思想政治教育资源，分析课程之间的关联，逐步构建并丰富线上思政教学点资源库，集思广益，注重与时俱进，各门物联网专业课程的教学跟进时代发展，培养学生的社会责任感；

（4）利用微信、QQ、学习通、钉钉等构建线上实时交流平台，充分发挥学生助教机制的优势，以学生为主力，从爱国主义、理想信念、道德品质、心理健康四个方面制定线上思政内容，实现学生的主动思政教育。

4 结 语

本文根据物联网工程专业的专业特色、技术特点以及学生具体情况，从在线课堂、在线实验、在线教学资源平台、在线校企和在线思政五方面出发，详细阐述了体系构建方案。该方案注重线上教学的学生参与以及师生互动，提升线上教学亲和度，能实现学生、教师、企业三方的常态化线上教学。此外，无疫情时，该应急教学体系可与正常教学体系相辅相成，促进教学方式多样化，从各方面引导学生积极学习物联网专业知识，完美实现线上线下混合授课。

未雨绸缪，防患于未然，在任何突发情况下均能培养合格的物联网人才是构建物联网应急教学体系的意义所在。