基于PBL 教学法的物联网专业实验课程改革研究

纪辛然

（山西大学商务学院，太原030031）

0 引言

（1）物联网专业

物联网（IoT，Internet of Things）即物与物相连的网络，它是在传统互联网等网络的基础上，通过传感技术、通信技术、定位识别技术等实现人、机、物的相互连通。在智慧中国的战略背景下，物联网专业应运而生。物联网专业着重应用型人才的培养，目前在我国相关行业还存在很大的人才缺口。物联网专业作为一个新兴的工科专业，出现的时间不长，各个高校的建设基础也不相同，有的在计算机、网络、软件等专业基础上建设，有的在电子、通信等专业基础上建设，也有的在自动化等专业基础上建设。这种建设基础的不同，造成了各高校物联网专业在课程体系、人才培养、专业课设置等方面存在差异。物联网专业的课程教学是一个传感技术、电子技术、通信技术、网络技术、计算机应用技术等多学科的融合，尤其注重学生实际工程能力的培养，这就迫切需要加强实践教学方面的建设。

（2）PBL 教学法

PBL（Problem-Based Learning）教学法是由美国神经病学教授Barrows 于1969 年首创，从最初的医学教育逐步发展成广泛应用于各个教育层面的国际流行的教学方法。PBL 教学法顾名思义，它的出发点是提出问题，在此基础上促进学生主动学习。在传统的课堂教学中，一般采用机械式的填鸭教学，教师讲，学生听，师生之间的互动很少。PBL 教学法与传统教学模式不同，它将课堂知识的学习融入到相应的问题环境之中，采用“提出问题-互动讨论-课后总结”的教学流程，使学生在问题讨论中学习相应的知识，培养其主动学习的习惯。PBL 这种问题中主动学习的模式，与物联网专业的实验教学十分契合，着重培养学生的动手能力和工程实践能力。

1 现状分析

1.1 调查分析

2018 年9 月至2019 年7 月，笔者对山西大学商务学院物联网专业四个年级的学生实施问卷调查，并同相关任课教师就专业实践课教学内容与教学方法等方面进行研讨。共发放调查问卷323 份，回收有效问卷305 份，占比94.4%。

表1 专业实验课兴趣度调查

表2 专业实验课重要程度调查

表3 专业实验课现存问题情况调查（可多选）

通过表1 可以看出，40.3%的学生对专业实验课感兴趣，52.5%的学生兴趣一般，极个别（7.2%）的学生不感兴趣甚至厌烦。总体来说，大部分学生还是对专业实验课有兴趣的，这就需要任课教师善于引导学生的积极性，提高其学习的主动性。通过表2 可以看出，绝大多数学生（76.4%）认为专业实验课是十分重要的，但如表3 所示，目前物联网专业实验课存在内容枯燥，实验操作单一等问题。

1.2 存在的问题

在各高校之间，物联网专业课程设置的侧重方面各有不同，但大多都包含传感技术、嵌入式技术、网络通信技术、软件开发技术等方面。在实际的教学过程中主要存在以下三个方面的问题：

（1）理论教学死板枯燥

理论教学主要采用教师讲学生听的模式，缺乏师生之间的互动，学生通过PPT 演示、教师讲述等方式接受知识。这种教师主导的模式忽略了学生学习的主动性，被动枯燥的教学难以发挥学生学习的积极性。

（2）实验教学脱离工程实际

实验教学普遍采用实验箱，所做实验大多数为简单的验证性实验。这些实验很多脱离了实际的工程项目应用，只是简单的对理论内容进行验证。学生在这些实验中主动发挥的部分不多，缺乏思考，机械地按照实验步骤进行实验操作，难以培养学生的实际工程实践能力。

（3）成绩评价体系单一

目前各门实验课程成绩评价通常采用“实验操作+实验报告”相结合的模式。学生课前预习，课上实验操作，课后撰写实验报告，授课教师在每个环节给与学生一定的分数，最后综合给出学生实验成绩。虽然各门课程之间每个环节的成绩占比会有所区别，但总的来说这种成绩评价的方式方法比较单一，缺乏对学生解决实际工程问题能力的考核。

2 PBL教学模式构建

通过对山西大学商务学院物联网专业实验课程教学现状与问题的调查分析，笔者结合PBL 教学法的相关思想，尝试从理论教学、实验教学、成绩评价三个方面对物联网专业实验课程进行改革，目的在于提高学生的实际工程动手能力，如图1 所示。

图1 物联网专业实验课PBL教学架构

（1）理论教学采用基础知识、问题提出、问题研讨相结合的模式，在传统的基本知识点讲述的基础上，让学生根据实际工程项目需要提出相关问题，查找资料，之后对问题进行相互讨论，指导教师对其进行点评，判断其可行性。

（2）实验教学采用项目构建、小组讨论、项目实施、讨论交流的教学流程。首先，根据实际的工程问题构建合适的工程项目；其次，按学生的层次和基础不同分为若干个工程项目组，小组成员就工程项目查找相关资料，讨论项目具体实施方案；再次，各项目小组按照制定的项目方案着手实施项目；最后，各小组相互交流项目实施的成果，讨论各自的不足。

（3）成绩评价舍弃传统的“实验操作+实验报告”模式，采用项目演示、项目答辩、指导教师评价总结的综合成绩评价体系。首先各项目小组就自己的项目作品进行功能演示，其次各小组根据指导教师提出的项目关键问题进行答辩，最后知道教师对项目进行点评和总结。

3 结语

实施近年来，PBL 教学法用于物联网专业教学改革已获得良好的效果，学生的动手能力和工程实践能力得到了显著的提高。我校物联网专业学生在全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、山西省高等学校大学生创新创业训练计划项目中多次获得省级一二三等奖，其中“便携式智能养生坐垫设计”、“智能化笔记本散热装置的设计”、“人体工学智能床垫的设计”被确定为山西省重点项目，并在此基础上获得国家专利5 项，学生毕业走向工作岗位之后同样受到用人单位的高度评价。PBL 教学法可以提高学生的实践能力，也有助于高校应用型人才的培养。