基于智慧农业移动终端管理系统的线上线下融合教学实践*

王 莹

（长春职业技术学院信息技术分院，吉林 长春 130033）

1 研究的背景和意义

随着互联网的飞速发展，我国高校正逐步参与到互联网的教育领域发展中，翻转课堂、慕课、微课等多种网络教学对高等教育起到了积极的推动作用。高职院校的教学工作应顺应时代的步伐，大量借鉴名校名师的线上教学和先进教学理念，结合高职院校的实际，以学生为中心，立足前沿技能，不断吸纳优质教学资源，提高学生学习兴趣，实现线上线下教学有机融合。

近年来，因新冠肺炎疫情影响，教育行业遭受了前所未有的冲击，全国超两亿学生无法返校上课，“停课不停学”促进在线教育迅速发展。学校、教师都在积极探索线上线下融合教学模式[1-3]，对于学校而言，能够既抓住学生的基础教育又增加学生的学习时间和兴趣；对于教师而言，能够不断探索新的教学方法并提升自己的教学能力。同时，在线上线下教育的紧密融合[4]，也能减小教育资源的差异化，农村和教育薄弱的地区共享优质教育资源，全面提高教育教学质量。

笔者立足科技兴农的发展方针，从企业级项目智慧农业移动终端管理系统入手，研究线上线下融合的教学案例，探究新的、有效的教学方法和手段。充分结合高职学生特点，突破传统高职院校专业课程的教学模式[5]，使课堂教学方式多种多样，学生学习越来越智能化。

2 教学研究目标

移动终端应用开发课程是物联网应用技术专业核心课程，紧密结合前沿科技的智慧农业移动终端管理系统项目开展教学[6]。本课程与物联网智能家居系统集成和无线传感网应用开发等“1+X”认证的应用层模块相对应，培养具备Android应用程序开发能力的技能型人才，对学生的职业岗位能力、职业素养起到支撑作用。

结合物联网应用技术专业的人才培养方案、“1+X”技能等级标准、移动终端应用开发课程的课程体系和智能农业发展应用，笔者设计开发了智慧农业移动终端管理系统。紧密结合国家促进农业农村现代化发展战略，利用Android开发环境，设计并开发智慧农业移动终端管理系统，实现对3D智能农业大棚的智能管理[7]，实现控制农业相关设备（水帘、喷灌、施肥、通风等），获取环境相关监测数据（土壤温湿度、二氧化碳浓度、环境温湿度、光照强度等）。聚焦Android开发工程师必学必会的知识和技能，同时用具体实例彻底剖析了Android开发的每一个知识点，让学生不出校园就可掌握前沿技能。

3D智能农业本身就是在线仿真系统，课上可以利用其实施教学任务，课后学生可以登录平台进行在线任务拓展。结合移动终端应用开发课程的在线教学平台，师生可以共同交流探讨专业技能，开展课程测试考核评价。课下学生还可以到物联网实训室进行实操训练，达到了虚实结合的教学目的。教学活动在教室和虚拟教学环境相结合的前提下开展，保证学生自主学习能力，提高了教学效果，力争在本课题研究中积累大量的线上线下融合教学案例，提升教学能力。

3 教学研究内容

以互联网为依托的线上线下融合教学模式下教师的教学引导和交流才是核心，教师由传统的讲授者转变成指引者。结合高职学生注意力集中时间不长、爱游戏不爱枯燥理论、主动学习意识不强，但喜欢使用微课、视频、仿真软件等信息化手段学习等特点，设计智慧农业移动终端管理系统项目。以3D虚拟仿真环境吸引学生兴趣，以企业任务驱动教学内容，借助案例、动画、视频、游戏等多种教学手段解决教学重难点。课后通过实训室巩固拓展专业技能，同时结合课程在线平台进行课上课下考核评价，使线上线下紧密融合、彼此补充、相互促进，达到良好的教学效果[8]。

课前自主学习阶段，教师利用课程在线平台提供视频和辅导同时进行测验分析，了解学生课前学习时遇到的问题，及时更改教学策略，实现有针对性的教学。课中课堂学习阶段，利用翻转课堂对学生的学习过程进行重构，通过互动进行吸收内化，在课堂上给予有效的辅导，通过头脑风暴、小组讨论、自主探究等多种教学方法解决教学重难点，使学生的技能得到质的提升。课后复习巩固阶段，有效利用网络的便捷性，及时了解学生对知识的掌握情况，及时进行检测和问题解答，并进行教学反思。同时，借助3D虚拟仿真平台和物联网实训室的真机设备，让学生对专业技能进行巩固，实现虚实结合，进一步提升教学效果。

4 研究创新点

1）以科技兴农的企业项目为载体驱动教学内容，通过农业生产驱动教学。通过3D技术进行智能农业大棚的虚拟仿真，系统提供温湿度、水分、光照等参数的检测和遮阳布、排风扇、灌溉系统的自动控制功能。通过控制策略的设定，可模拟如何让作物获得最佳的生长环境。利用Android开发环境，设计并开发智慧农业移动终端管理系统，实现对3D智能农业大棚的智能管理。将项目划分成适合学习的教学任务，逐步攻克重难点，强化Android开发技能

2）遵循“做工学”结合的教学理念，采用项目导向任务驱动的教学方法。将智慧农业移动终端管理系统划分为层次递进的教学任务，逐步实现教学目标。教师在讨论和实施行动的过程中，对学生的每一步环节进行解释和反思，最终达到学生独立完成项目的效果。

3）丰富教学资源，利用学生特点激发学习兴趣。教学资源包括职教云平台、3D虚拟仿真平台、教学视频与资料、Android开发平台、移动终端控制设备、物联网实训室，利用不同的教学资源丰富教学过程。

4）利用动画和视频等案例解决教学重难点，提升学生学习动力。Android编程理论性较高，常用的教学手段很容易使教学陷入枯燥和空洞。因此，在授课过程中采用动画、视频、图片、音频等多媒体资源，帮助突破重难点，化繁为简，激发思维潜能，灵活贯穿于整个教学过程。

5）设计多重课程考核机制，检验教学效果。移动终端应用开发课程采取过程性考核和环节性考核相结合的考核方式，期末成绩由二者共同组成。环节性考核，以学习者能力发展为主，各环节实时评价，采用学生汇报、师生点评、教学平台自动评分、仿真软件测试、教学测一体化平台等多元化评价体系，并设计了具体的评价指标和权重。过程性考核，更好地调动学生参与课堂学习的积极性与主动性，检验阶段性的学习效果，有利于促进学生个性发挥和实践能力提高。

6）课前、课中、课后无缝衔接，线上线下高度融合。要实现线上课程与传统教学相结合，进而实现融合式教学模式多层次融合，需要充分落实以学生为中心的教学方式。在教学时分五步走，即教学目标设计、教学资源设计、教学活动设计、教学评价设计和复盘迭代。

5 思政融入教学案例设计

本课题深入挖掘专业课程中蕴含的思想政治教育资源[9-10]，以移动终端应用开发课程为例将教学项目划分成教学任务，采取信息化多融合教学手段，真正实现教、学、练、考四位一体，开创教学和自主双模式，轻松实现教学效果。使价值引导的成分在课程设计和课堂教学中如盐溶于水，不着痕迹地融入思政元素。在课程教学过程中，师生采取互动式、启发式、交流式等的教学方法，既讲道理又讲情怀，培养学生正确的人生观、世界观、价值观。在任务实施过程中，引入大量的专业思想和专业问题解决方法，注重培养学生的团队合作精神和创新精神。在课后教学阶段，在物联网专业实训室通过物联网真机设备让学生进行实操训练，在巩固专业知识的同时让学生对科研产生兴趣和探究的欲望。本课题通过信息化融合的教学模式设计融入思政教育理念，真正实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学。将教学项目按照知识技能点融合思政主题，划分成适合学习的教学任务，每个教学任务逐步递进，达到教学目标。

教学任务1：系统总体构建，讲授Android开发的概述，让学生掌握如何搭建开发环境及建立Android工程。

教学任务2：用户登录模块，讲授Android布局基础控件应用，让学生掌握Android应用程序的界面设计方法和常用简单控件的开发方法。

教学任务3：讲授网络通信原理及实现方法，让学生具备网络通信的能力。

教学任务4：农业各个功能主控页面，讲授Android相对布局和线性布局，让学生能设计出良好用户交互性的APP页面效果。

教学任务5：农田环境监测，讲授Android常用高级控件的开发，让学生具备Android开发的基本技能。

教学任务6：水肥一体联动，进一步讲授Android控件开发和网络通信，提升学生技能。

教学任务7：农业专家问答，讲授Android高级组件Intent、多线程等的开发，让学生具备Android复杂APP的开发测试能力。

教学任务8：尚群农友圈，讲授Android高级组件Service、Handler等的开发，让学生进一步提升开发测试能力。

教学任务9：农产品可溯源，讲授Android数据库开发，让学生具备移动终端数据库开发的能力。

6 主要教学方法和步骤

基于智慧农业移动终端管理系统项目实现线上线下融合教学案例研究，将项目划分为层次递进的教学任务，逐步实现教学目标。各教学任务教学设计思路大致相同，均以职业能力培养为目标，依据岗位工作任务选取教学内容，融入新时代职业素养，采用任务驱动法、案例演示法、自主探究和小组合作法实施线上线下混合式教学。

每个教学任务的总体实施按照“三阶段、四环节、四步骤”的教学模式开展。将教学实施划分成课前、课中、课后三个阶段。1）课前阶段，教师在课程平台下发课前导学单，学生可以利用课程在线平台完成前次课的复习并进行本次课的自学。2）课中阶段，按照任务导入、任务探知、任务实施和任务考核四个环节开展教学。先设计企业相关的教学案例导入课程，让学生明确教学目标和学习目的。在任务探知阶段教师进行知识点讲授，设计丰富有趣的教学案例，结合动画、游戏等丰富的教学手段，让学生掌握枯燥的理论内容，突破教学重点。掌握知识点后，进入任务实施阶段，学生分组讨论程序的设计流程，把分组讨论的结果上传到职教云平台，同时进行小组投票，选出最优的流程图，选定方案后进行程序的编写，最后连接3D虚拟仿真平台进行功能的验证。在任务考核阶段，教师总结本次课的教学重难点和在实训中遇到的问题，之后学生分组互评，师生共同完成总结评价。3）课后阶段，师生通过课程交流平台研究讨论相关专业技能，教师根据“1+X”技能等级考核标准结合课程内容，在职教云平台发布课后拓展任务。同时，学生可在实训室的物联网设备上进行真机操作，实现风扇、灯光等设备的智能控制，完成从虚拟仿真平台到实际操作平台的技能转换，具体教学流程如图1所示。

图1 教学流程图

7 总结

基于智慧农业移动终端管理系统的线上线下融合教学案例研究在物联网专业教学改革实践中取得了良好的教学效果，紧密围绕国家科技强国的战略思想，在理论教学的基础上强化动手实践能力的培养，让学生通过在校学习就可以掌握企业前沿技能。同时，教师在探索中不断积累教学经验和方法，为物联网专业其他课程的融合教学起到铺垫作用。