《物联网工程概论》课程融入PBL 模式的教学思考

黄丽霞

（湖南应用技术学院，湖南 常德）

物联网工程是一门综合性交叉学科，涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、自动化、通信工程、信息安全、智能科学与技术等诸多学科领域[1]。《物联网工程概论》是物联网工程专业开设的第一门专业基础课程，课程内容多、涉及知识面广、学生学习动力不足等问题目前高校普遍教学过程存在的问题。课程教学实施中大量以理论为主，严重缺乏应用实践与体验。同时，课程章节信息形成孤岛，专业技术无法内化理解、无法及时处理知识间关联度，内容全而不精，理论认知无法替代实践感知，行业技术引领内容过少，导致学生在专业认知上形成课程难，专业难，市场就业领域认知难的负面情绪堆积局面，为后期专业人才培养带来不良影响。

一 PBL教学方法的内涵

（一） PBL教学方法的由来

2020年2月，世界经济论坛发布《未来学校:为第四次工业革命定义新的教育模式》报告，提出“教育4.0全球框架”[2]。未来人才需要的不仅是知识，更重要的是具备4C能力(有效沟通、团队合作、批判性思考、创造创新)，遇到任何问题能够利用系统思维去设计解决方案，并有能力通过团队合作、资源整合等实现解决方案落地。也唯有如此，在毕业之后面对无时无刻不在发生的世界，学生才能以4C能力的“不变”适应社会发展的“万变”。PBL教学模式正因此而获得教育领域认同感，引导受教育者能发现认知问题来解决问题[3]。

（二） PBL教学法探究的意义

PBL教学法探究有利于推进教学现状改变。它需要通过众多元素的参与，与教学课堂设计，催动课堂的主导者、实施者的相关配合，以教育高效性。不少专家学者都致力于根据各学科的学科特点，实现PBL教学与学科的融合，培养学生的问题解决能力。可见，高校非常重视教育改革积极倡导自主、合作、探究的学习方式的教育理念，认知学生是学习的主体这一理念，积极提出则要彻底改变以教师讲授为主体的教学方式，将学习的主体地位还给学生，激发学生的问题意识，使学生在学习的过程中可以主动学习自己感兴趣的知识与内容，而不是被动地接受。

（三） PBL在实践教学中的研究现状

PBL是Problem-Based-Learning简称，即“基于问题的学习”。最早将问题用于教学的教育家，首推美国实用主义教育家代表杜威，他提出以“经验为中心”的理，主张在“问题中学习”学习方法，并围绕问题为中心提出“五步教学法”，为后期教学方法的研究提供新方向[4]。河北工业大学提出在C语言程设计课程中，以PBL教学模式为载体，在不同知识点上设计、挖掘有效的思想政治元素，能够更好地实现了专业课程的思想政治教学[5]。信阳师范学院在信号与系统的课程PBL模式教学问卷调查中数据可知:调查结果显示，80%左右的同学认可该教学模式在激发学习兴趣、提升应用技能、增强团队协作意识、培养自我学习能力等方面有良好的效果[6]。PBL教学模式作为目前国外主流的教学模式，在教学改革浪潮中被誉为“最引人注目的革新”与我国教育改革的目的不谋而合。理论永远是为实践服务，PBL教学法不仅为学生走向工作岗位，提供检验理论学习成果的机会，是高校提高教学质量、创新人才培养机制的新途径[7]。

二 《物联网工程概论》课程教学内容分析

物联网工程是一门新工科，学生在进入高校前普遍缺乏对物联网专业的基础认知。《物联网工程导论》课程是各大高校作为对专业体系认知与专业兴趣建立的专业基础课程之一，大部分高校在课程教学实施中，主要是理论学习，讲座等方式为主，往往此类方式让大部分学生主要停留在理论认知，对专业体系及专业核心技术的认知深度流于浅层次，没有真正实现激发学生的专业兴趣，对专业认知产生障碍，甚至导致极少学生产生改换专业的动机。《物联网工程概论》课程在课堂内容上，涉及物联网工程专业的关键技术、发展势态与前沿应用、基本概念等，课程教学目标主要定位在掌握物联网技术的定义和基本原理及应用，了解物联网技术的发展，在多个领域中的应用及前沿状况。物联网关键技术包括射频技术、无线传感器网技术、无线通信技术、嵌入式技术、物联网的安全技术等[8]。从整体教学大纲设计上，没有从物联网体系结构层次化进行循序渐进的教学设计，学生对物联网的三个层次认知混乱，没有理清物联网涉及的技术系统。极大阻碍学生对专业学生的认知，稍减学生的专业学习兴趣。

三 融入PBL教学方法的课程教学实施思考

（一） 课程教学需解决的关键问题

1.《物联网工程概论》课程的PBL模式研究，细化渗透到知识单元，将PBL教学模式的问题导向、以学生为主体、小组合作、过程的探究性、反馈与评价等5大特点，PBL教学的情境学习理论、生成性学习理论、最近发展区理论、问题解决教学理论等4大理论视角等要领融入教学设计与实施并深挖与优化PBL模式下的课程实践教学资源。

2.紧密衔接行业导向，从PBL模式激发学生对物联网工程专业的专业素养，并从PBL模式向OBE理念过渡，提升通过课程目标向专业能力目标的良性对接效益。在PBL教学案例设计中，突出“问题、教师、学生”三大要素，用问题来驱动学生的整个学习过程，启发学生思考与行动。问题的情景设计是PBL教学案的核心部分，教学需要对整个设计过程中的未知实体做充分的了解，并准备相应充实的知识结构，重视问题设计的科学性。扮演着教学设计者和课堂促进者的角色，学生是PBL课堂的主人，但教师则作为整个课程的设计者和课堂的促进者，为学生创造出舒适开放的学习氛围。教师要构建真实的问题情境，设计合适的问题，营造开放活跃的课堂氛围，指引学生的问题解决全过程，评价学生的课堂表现，总结提升课堂成果。

（二） 课堂教学实施的困境

在实践教学过程中，对于实践能力培养环境的建设，众多高校尚有不足，主要集中在实验演示的操作讲解视频拍摄设备与环境尚待完善，课堂的教学师资满足的前提下，还要重视PBL教学资源信息库建设；企业实验综合资源建设。同时，部分高校在课程内容设计时，不能紧贴学情分析，优化项目与问题细分点，无法充分联接专业的兴趣与能力发展需求，优化当前的问题式案例设计严重缺乏。应对相关困境，高校可以探索性、针对性地给予以下相关措施：①在实践教学研究过程中，高校应在专业学科经费上鼎力支持，购置视频拍摄配置设备，助推建设线上课程讲课视频录制，建设视频拍摄与视频剪辑工作室，全力配合与推动实验操作视频录制与拍制完成。鼓励学生充分利用课外时间，通过学习视频，组团自发完成实验操作；②加强对PBL教学模式的环境营造，对学生角色，教师角色的转化引导，并根据网络层、感知层、应用层的岗位能力分析，高校应邀请数家企业的企业工程师参与问题式案例设计，从课程教学设计优化PBL实施流程，接受PBL教学的实施环节大同小异，发挥课堂中的学生主体性、开拓学生思维、培养其解决实际问题的能力贯穿其中[9]。

（三） 融入PBL方法的教学实施定位

1.课程教学手段以PBL教学模式为主，结合行业应用，彰显PBL模式下的问题探究设计、学生主体，协助合作、技术延展、反馈总结的5大特点，优化课程实践案例设计，为推动以学生为“主动的学习者和探索者”的实践课堂，主动参与思考、讨论和解决问题提供有力保障。

2.创建课程实验资源，从情景学习理论、问题解决教学理论等2个理论视角强化对专业认知，专业技术前沿应用，将认知学习式，问题式学习PBL，项目式学习PBL，成果导向式OBL的工程教学理念植于基础演示性、验证性实验、核心技术认知实验、案例应用认知的系统级实验的课程实践资源建设中[10]。

（四） 融入PBL方法的教学实施内容建设

1.以PBL模式贯穿《物联网工程概论》，从建构主义和多元智力理论出发，关注学生学习动力与基础的异构问题，推进教师集体采用PBL教学案例设计备课策略，完成PBL模式下的课程实践教学设计，达到体现个体素质差异化的学习动力催生发展，专业人才综合素质全面发展的培养目标。采用以学生为中心，“问题式学习”、PBL教学模式为主导，“问题式学习”PBL与“成果导向教育”OBE的教育理念，重点结合校企合作实验室，且以行业应用、市场能力需求为导向，通过近两年来课程组实践教学探索，进行PBL教学模式融入课程教学转变，实践教学重点突出通过4个大实验，9个小实验来贯穿物联网专业领域的认知，开设基础演示性和验证性实验、核心技术认知实验、案例应用认知的系统级实验。引导学生通过体感与实践，了解物联网专业在社会行业领域的应用，从“驱动性问题”“研究性过程”“认知性合作”“镶嵌性技术”“多元性评价”等5个角度给学生营造生动化、趣味化的学习环境，提升学生对专业的认知力，学习规划力、自学力、团队协作力。

2.打破传统理论化模式，立足行业产业链，PBL项目驱动实践认知。立足校企实验室资源，进行实验项目的PBL模式创新融入设计，形成基础认知+专业引领+行业应用的环性实验体系，使学生能通过《物联网工程概论》的实验实践，对专业有系统认知，建立浓厚专业兴趣基础。通过PBL教学模式探索性实施，帮助学生主动认知、乐学善思的熟悉RFID、传感器、无线传感网、云计算、智能处理技术等涵盖这四层的关键核心技术，引领学生逐步进入物联网世界，并能帮助学生形成对专业的系统的认识，培养学生自主学习能力，对专业认知及整体学习规划能力[11-13]。

四 结语

PBL模式在《物联网工程概论》教学实施中，我们更需要去强化课程设计，在设计中突出以学生为中心，教师以导为主，多维度去以授方法，开思维为主，对项目实践与理论的内知认知导向，强调学生的认知能力，从多角度来强调学生的学习效果，以评价学生的综合能力，提高跨度来多元层次评定课程实施成效。