胡格模式下物联网专业的改革研究

摘 要：当前传统教学模式下，存在学生独立性思考不足、专业课脱节等问题。针对物联网专业的特点，利用胡格教学模式进行了专业改革研究，以工业物联网场景下的气瓶灌装管理系统为例，构建项目载体，提出了前期准备、教学实施与评价考核等阶段的教学措施，达到协同育人的目的，从而激发学生的主动性，使他们在专业和职业能力方面得以全方位提升。

关键词：物联网专业；专业改革；胡格教学模式；工业物联网；项目载体；协同育人

中图分类号：TP399；G712 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）03-0-03

0 引 言

物联网是一门应用广泛、学科交叉融合性强的专业[1]，自“十四五”规划实施以来，工业和信息化部联合多部门发布了《物联网新型基础设施建设三年行动计划》，将物联网与工业经济深度融合，以提高物联网的应用水平。物联网技术的发展受到了各部门的高度重视，被列为新型技术和产业升级的重点发展对象[2]。随着社会经济的发展与产业结构的升级，社会对于物联网技术人才的需求不断增加，尤其是实践能力较强的物联网专业人才[3]。

德国著名职教专家托马斯·胡格教授提出以学生为中心的“能力模型+课程大纲+方法大纲”三位一体的教学模式，该模式在德国职业教育领域有着不错的成效[4]。该模式基于典型的工作任务实施项目化教学，不仅提升了学生的专业能力，更让学生掌握了融入社会的能力与方法，还培养了人格素质[5]。目前，高职教育领域对该教学模式的应用展开了研究，段向云[6]针对“管理学原理”课程的特点，用胡格行动导向教学法进行了课程改革；吴萍等人[7]在“电机与电气控制技术”课程实践中，采用了胡格教学；管维红等人[8]也将该教学模式应用于“计算机组装与维护”课程中；解凌竣等人[9]将胡格模式应用于仓储学习领域，均取得了不错的成绩。

在物联网技术的不断发展下，已出现了“工业物联网”“智能物联网”等概念，并呈现不同的新特征[10]。将胡格教学模式融入物联网专业整体课程中，可避免传统教学模式的缺点，从而激发学生的潜力，提升其职业技能。

1 物联网专业传统教学中存在的问题

物联网专业融合了软硬件设计和开发知识，其中涵盖了多门新兴技术，包括计算机、传感、自动识别、通信等。因此，在培养中更应当注重对学生能力的培养，而传统教学对学生主观能动性的提升有限，其缺点具体如下：

（1）缺乏个性化

一方面，传统教学往往是由老师讲授，学生根据课堂与书本获取相应的书本知识，教学方式单一，难以提升学生的创新思维，学生缺乏发现问题、解决问题的能力。另一方面，所有学生按照相同的方式进行学习，学生无法独立思考。同时面对学生的个性化需求，无法及时做出调整。

（2）内容与实际工作贴合不足

传统教学更注重知识理论的讲解，尽管职业院校增加了实训课程，注重学生的实践与技能培养，但是内容与实际工作联系不够紧密，项目内容缺乏系统性，导致学生对知识体系理解不够深入，无法将多门课程内容联合创新，学生知识转化能力不足。

（3）缺少互动性

传统教学中，教师占主导地位，讲解知识和演示操作，学生被动接受知识，一方面容易造成学生对课程兴趣的缺失，对课程内容的应用缺乏理解，长此以往，学生自主学习能力无法得到提升。另一方面，教师无法及时了解学生的需求，导致教学过程的灵活性不足，教学进度和内容无法及时改进。

（4）评分机制单一

传统教学往往采用考试、作业、出勤等定量评估方法，具有一定客观性。但是简单以成绩为主，缺乏对学生的过程性学习和综合能力的评价。面对学生的个体差异，一方面缺乏公正；另一方面，无法掌握学生对知识的理解程度，也无法激发学生的潜力。

2 物联网专业的胡格教学模式

2.1 前期准备

将胡格教学模式贯穿于物联网专业的多门专业课程中，以项目为载体，设计教学任务。我院以工业场景下的气瓶灌装管理系统为例，贯穿了专业基础课、专业核心课、专业实践课和专业拓展课，具体如图1所示。

构建合适的项目载体是胡格教学开展的前提。本院通过对行业企业进行调研，与相关行业中技术积累雄厚的企业合作，开发了适用于职业院校教育教学的行业案例项目。通过对企业一线应用项目的解构与重组，设计出适合于物联网应用技术专业胡格教学模式的项目载体。依托现有教学体系，整个项目划分为四个子项目，应用到四个学期的教学，每一学期都有明确的项目完成度目标，并在第四学期的项目中实现整个工业气瓶灌装系统的整合。

每门课程将完成该系统的某一功能，在课程之初明确目标和期望结果，学生在课中不仅能掌握相关知识、技能，也能够贴近社会工作场景。同时，依据由浅入深的形式打造不同情景任务，进而激发学生的兴趣和信心。

课程内容环环相扣，例如在计算机电路基础和电路制作实训课程中，需要学生完成隔离控制板与称量控制板的硬件设计、发板、元件采购、焊接，从而基础调试得以完成。在后续嵌入式课程当中，根据知识点完成程序的编写与调试，最终形成系统功能，若电路板出现问题与故障，学生可自行修正。

2.2 教学实施

第一学期以隔离控制器的设计制作来整合“计算机电路基础”和“电路板设计制作”课程；第二学期以称量控制板的设计制作来整合“嵌入式技术”“数据采集预处理”“物联网通信应用技术”等课程；第三学期以物联网网关的实现来整合“JAVA程序设计”“数据库应用技术”“网络基础”等课程的内容；第四学期以物联网云端部署来整合“物联网系统应用”“智能设备软件开发”等课程；第五学期以专业综合实践的课程设计来培养学生的专业创新能力。

胡格教学模式是一种以学生为中心的教学方法，强调教师与学生之间的情感交流和关怀，在教学过程中注重培养学生的自主学习、创新思维和解决问题的能力。课堂教学上有前期准备的成熟项目载体，让学生有了统一而明确的学习目标，教师不再是传统意义上的知识灌输者，而是一个引导者和指导者；在引导学生完成项目目标的过程中，更关注于学生的个性和特点，努力了解每个学生的学习需求和兴趣爱好，并尽可能地提供个性化的教学方案。为了营造一个积极、温馨、信任的学习环境，项目实施时，会引导学生进行分组，鼓励学生在各自小组内表达自己的看法和想法，让学生在轻松愉悦的氛围中学习。为了发展学生的创新思维和解决问题的能力，鼓励学生自主探究和发现问题的答案，认真思考和分析问题，锻炼判断和决策能力，项目实施过程中部分技术细节采取开放式的标准，让学生通过自身知识的拓展迁移设计并实现解决方案。

与灌输式教学方式不同，将气瓶充装项目根据所利用的技术，划分为不同模块放入各课程中，在各课程中再将其划分为子任务，从而引入知识点，提升学生的兴趣；同时，学生也被划分进各个小组，以小组形式进行学习和交流。课堂上先回顾前置知识，由教师引导课堂目标，以任务工单的形式下发任务，学生按照小组分工合作，准备好PPT等材料并上台汇报。教师将根据学生的汇报情况进行点评与知识点的补充，再下发课堂任务或者作业任务。

以“嵌入式技术”课程中的I2C通信为例，利用I2C协议驱动0.96寸OLED屏。课堂之初，教师回顾了前期根据时序图完成的DHT11温湿度传感器的数据传输；接下来根据I2C的优势引入知识点，向学生布置课堂任务，包括I2C的历史、I2C的驱动方式、I2C的接口与I2C的通信时序，学生利用课堂时间，开展小组内协作，进行资料搜集与学习，形成PPT，上台演讲汇报内容。其中，学生能明确指出对I2C时序图的不解之处，由教师补充讲解，确保学生能够掌握。由于前期学生已完成DHT11时序的编写，本课将根据讲解的时序图，下发第二个任务，利用软件模拟方式实现OLED屏幕显示。学生可利用示波器等工具查看时序的收发，最终实现功能。

总的来说，胡格教学的实施非常注重情感沟通、语言表达、协作分工，强调以学生为中心，尊重学生的个性和特点，注重培养学生的自主学习、创新思维和解决问题的能力，为学生提供更加有效的学习体验。

2.3 评价考核

由分数论转为学生的能力评价，评价过程更加关注学生的思考能力、自我评价能力、自助学习能力。课堂下发任务工单，学生完成报告和展示后，将内容重点写进工单，并进行总结和反思。评价方式由教师评价转为三方综合评价，其中包括自我评分、小组评分与教师评分，工单如图2所示。

期末考核注重综合性评价，提前一个月下发期末考核准备文档，内附考核说明、考核内容、考前准备与考核方式，明确了能力要求与程度。期间，学生可以对电路板进行调整和修理，准备好考核环境及设备。具体现场操作内容将在考试当天发放，考前准备部分按小组评分，考评时给出小组基础成绩。为避免出现组内“一碗水端平”的情况，小组成员由组内讨论决定，最高成绩以小组基础成绩为准，另外三位成员依次递减3分。考前准备部分得分低于60分者不得参加期末考核。考前准备部分成绩按比例计入总评成绩。

以第一学期期末考核为例，此次主要考核学生能否完成物联网中隔离控制器的硬件电路制作测试和基础程序编程测试。要求学生按要求利用相关设备和固件程序完成设备功能验证；按要求完成程序设计和调试，具备后期隔离控制器固件开发的编程能力。教师评判考核准备，若被判定关键功能不达标，无法完成现场考核者不得进入考场。考核内容包括：

（1）物联网隔离控制器硬件；（2）隔离控制器固件写入；（3）隔离控制器输入输出端口测试；（4）隔离控制器通信接口测试；（5）C语言开发环境准备；（6）简单编程实现；（7）复杂程序实现；（8）多文件编程实现；（9）简单固件编程实现。考核现场会准备必要的开发用调试电缆设备，学生也可自行准备相关工具。

为规范考场，考核完毕后，经后期核定，若确定考前准备部分存在如下舞弊行为，将取消整个考核成绩，其中包括：（1）使用其他小组设备完成考核；（2）使用其他小组软硬件程序完成考核；（3）直接导入其他小组配置文件完成考核。

3 结 语

实践证明，将胡格教学模式运用于整个专业教学，学生学习的主动性有所提高，团队协作能力增强，在学习过程中能够清晰指出困惑点，能根据所学内容选定毕业设计题目，并结合所学的全部课程完成项目，具有一定的专业实践综合水平。但胡格模式的改革需要根据专业具体情况选定项目载体，作为长期的、动态的教学改革，对教师的专业技术水平和教学计划掌控水平提出了更高的要求。

参考文献

[1]潘琛，朱晓婷，梁衡，等.校友驱动的应用型本科人才培养体系研究—以物联网工程专业为例[J].许昌学院学报，2023，42（2）：126-130.

[2]叶雪云，姜愉，魏妮妮，等.应用型人才培养架构下物联网专业实验教学研究[J].物联网技术，2023，13（4）：159-162.

[3]花季伟，姜丽芬，夏玮，等.面向提高专业素养的“物联网应用系统设计”课程实践教学改革的研究[J].信息系统工程，2023，36（3）：147-149.

[4]陆玉平，陈思宏，陈娇英.基于胡格教学模式的汽车电工电子技术课程教学策略[J].广西教育，2023，70（6）：148-151.

[5]杨芸.基于胡格教学模式的高职电工课程改革与研究[J].湖南工业职业技术学院学报，2022，22（5）：66-70.

[6]段向云.胡格模式在高职“管理学原理”教学中的应用研究[J].计算机时代，2022，40（4）：93-96.

[7]吴萍，刘进福，蒋金伟.电机与电气控制技术课程的教学案例分析[J].电子技术，2022，51（12）：212-213.

[8]管维红，秦昌琪，张昊，等.胡格教学模式在《计算机组装与维护》教学中的应用[J].创新创业理论研究与实践，2022，5（19）：34-37.

[9]解凌竣，王国文.胡格模式下仓储学习领域课程教、学、做、训、评一体化改革初探[J].现代职业教育，2021，7（7）：120-121.

[10]郭斌，王柱，於志文，等.智能时代的物联网工程专业课程体系改革探索[J].计算机教育，2023，21（3）：124-129.

作者简介：王 （1995—），女，硕士，助教，研究方向为物联网应用技术。

何 涛（1980—），男，硕士，讲师，研究方向为物联网应用技术。

毕 卉（1985—），女，博士，讲师，研究方向为人工智能。