基于项目驱动的学生综合能力培养模式的研究与探索

李娅菲　朱烜璋

【摘 要】本文以指导学生开发“物联网协同办公系统”项目为例，研究如何在项目驱动下，以“先动手再动脑”的逆向思维方式，激发学生主动学习能力，培养学生对知识的综合运用能力与创新能力。经过实践证明，在项目驱动下学生对新知识的掌握效率超过预期，并提前完成项目开发任务。

【关键词】项目驱动;综合能力;教学改革

中图分类号： R-4;G642文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）26-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.051

0 引言

“物联网协同办公系统”项目是一个包含单片机技术，http通信技术、数据库技术、爬虫技术、微信小程序的综合系统。该利用ESP8266模块实现网络通信，构建了从硬件设备到服务器，服务器到微信小程序的互通物联网平台，并将其应用到协同办公场景。项目涵盖的知识面广，综合性强，开发难度大，如何通过项目中对各类新硬件、软件的研究和学习，提高学生对于专业知识的综合运用能力，分析问题、解决问题的能力，提高学生的创新意识和对新知识领域探索的信心，成为指导老师研究的重要内容。

本文针对“先理论再实践”的传统课程教学模式，以实际案例探索研究了“先动手再动脑”这种逆向思维的项目驱动式教学改革方案，培养从软件到硬件、从网络到平台，具备广泛知识面的应用型人才。主要方法是：翻转传统课程学习模式，让学生先从简单的知识运用做起，根据项目开发进度逐步提高难度，挑战新的知识领域，从实践中体会各种专业知识的重要性，从而反过来提高理论知识的学习积极性。

1 改革内容与措施

1.1 改革教学模式

目前，计算机相关专业大部分的课程教学模式都以课堂讲授为主，虽然安排部分实验，但是与具体的项目、工程实践结合不紧密，学生更是被动学习，无法充分发挥学生的积极性与能动性，部分学生存在厌学的情绪，教学过程出现主体缺位的现象[1]。分析其主要原因，主要是学生对于学习目标的未知感、模糊感和距离感。针对这种情况，在课程实践中使用逆向思维的方式，翻转理论与实践的逻辑顺序，采用以具体项目为导向的教学模式，结合多种案例式教學手段进行研究与探索，具体如下。

1）引入具体项目，如“物联网协同办公系统”，使学生直接面对项目，消除学生对于学习目标的未知感。

2）描述应用场景，提出功能需求，从总体上讲解整个系统的系统架构，并且分析系统运行的基本流程，消除学生对于项目的模糊感。

3）由浅入深，先从项目的硬件模块入手，利用学生最擅长的C语言解决单片机与各类模块的通信问题，然后逐步过渡到服务器的部署、单片机与服务器的通信，服务器与数据库的读写、爬虫技术等新领域，并在此过程中提供支持和鼓励，消除学生对于新知识的距离感。

“物联网协同办公系统”项目由三个核心部件组成：桌面终端、移动终端、物联网平台，桌面终端涉及单片机、WIFI模块以及各类传感器模块;移动终端则主要涉及APP的开发;物联网平台主要包括服务器的部署、数据库连接、后台开发等。根据学生所掌握的知识，将需求分析、硬件选型、结构设计、平台搭建、软件开发等贯穿至整个教学过程中，充分利用项目资源，引导学生主动分析问题、思考解决方案并付之实践。学生在项目开始前只具备基本的C语言与C++基础，经过项目开发过程的学习后，完成了一个基于ESP8266的物联网协同办公系统，系统结构如图1所示。该系统实现了基于物联网中心平台的语音桌面终端和手机移动终端，允许多人利用终端协同办公，每个终端的使用者都可以通过终端获取已注册的物联网设备的状态信息，并设置各类提醒服务。

结合项目内容，在教学过程中角色翻转，以学生为主体。例如，桌面终端主控板的选型，采用传统的51单片机还是基于AVR的Arduino开发板，液晶屏选择SPI接口的12864LCD还是IIC接口的OLED，移动终端的解决方案是开发APP还是采用微型平台小程序等，这些都是教学过程中重要的环节，锻炼了学生具体问题具体分析的能力，也体现了问题解决方案的多样性。

1.2 改革教学内容

将教学与实践相结合。例如，本项目就是通过对学校办公部门的调研后进行需求分析，按需求分析进行系统功能结构设计，最后完成设计流程。在开发过程中，持续让学生参与用户沟通，了解项目调研的真实情况，整合项目资源为教学过程提供全面支撑。

根据需求调研，将项目内容分为3个核心部件，包括桌面终端、移动终端、物联网平台。每个模块根据内容从选型、学习、测试、部署和调试均采用翻转式引导教学模式，具体实施过程如下。

1）桌面终端，主要负责本地设备的管理、呼叫联系人、查看各类信息、消息推送、提醒服务等，包括主控模块、电位编码器、HC-SR312人体感应模块、DS18B20温度传感器、DS1302时钟模块、12964LCD液晶屏、语音合成模块等。这部分的主要教学方法为：首先分组讨论主控模块的选型，然后根据选型制定功能实现方案，接着学习单片机开发的基础知识并将其应用于各模块与主控板的连接与通信。这部分的重点在主控板通过ESP8266与HTTP接口的对接，难点是需要引导学生学习一种网页编程语言如PHP或JSP，完成HTTP接口的开发。

2）移动终端，主要负责完成个人信息的注册、设备信息注册、系统办公群组设置、联系人管理等内容。这部分的教学重点在于引导学生对三种实现方式的讨论和选择，一种是常规的APP，一种是微信公众号，还有一种是微信小程序，教学难点在于引导学生学开发移动端程序，并和HTTP接口对接。

3）物联网平台，结构图如图2，主要负责为用户提供PC端后台管理界面，开放物联网注册接口，数据库的读写和网络数据爬取，包括系统服务模块、物联网设备数据处理模块、数据库模块、接口集合和网络爬虫模块。这部分的教学重点在于服务器的配置与部署、后台与数据库的读写、接口的开放，难点在于引导学生学习系统的前后端开发，掌握简单的爬虫技术。

每完成一个核心部件的教学，都需要组织學生对该部件中的各模块进行通信测试，保证每个模块内部正常运行，对于存在问题的小组可以与其他小组互相讨论，提高团队沟通与协作的能力。另外，还需要组织阶段性总结，要求学生根据自己的选型与设计提供系统结构图与系统运行流程图并附上说明，训练学生掌握项目里程碑的设定，学会对系统内容的总结和提炼。

按顺序完成了三个核心部件的教学之后，要求学生将三个阶段所完成的部件进行整合，组合成一个完整的系统。此外，还要对已完成的系统进行测试和展示，并完成整个系统文档的编写，锻炼学生对软硬件的调试能力和项目文档说明书的撰写。由于学生水平的参差不齐，加之教学时间有限，无法保证每个学生都能按时保质完成任务，这就需要教师能提供一个基本的项目解决方案以及系统的实现路径，在与学生的交流过程中实时把握难易程度，以实用为原则，以完成任务为目的。例如对于HTTP接口的开发，并不需要完全的掌握PHP或JSP的所有应用范围，仅仅需要了解基本语法以及接口开发就行。

1.3 改革考核方法

传统课程的考核方式通常以卷面分为主，加上部分实验和平时成绩，强调书面内容的掌握，对于实际解决问题的能力与项目组织能力并没有客观评价，这就会让学生误认为会不会动手做没关系，只要把书背熟就能过关，影响了素质教育的实施，也达不到项目驱动式教学模式的考察目的[2]。本文考核方式的改革，关注分段任务完成程度以及项目文档的完整程度，给学生传达重过程、抓实践的理念，让学生了解完成项目任务的重要性。

具体的方式可以采用答辩式考核，即每组根据自己的内容制作汇报PPT，并在当场演示系统运行效果。评审教师根据评分标准对每组打分，小组分为平均分，组员得分由小组成员自行分配，这样既考察了学生对知识的运用能力和团队协作能力，又考察了学生的创新力和表达力。

2 实施效果

按照本次教改实验结果，学生在仅掌握基本的C语言与C++的情况下，经过25天共100个课时的学习过程后，掌握了单片机及常用传感器模块的开发、PHP或JSP的语法基础、Linux服务器的搭建、MySQL数据库的使用、微信小程序或手机APP的简单开发、了解了Python爬虫原理与使用，并通过这些技术完成了一个基于ESP8266的“物联网协同办公系统”。实践表明，教学改革之后学生的学习积极性充分调动，学习效率大幅提升，对整个专业知识的应用有了更全面的认识。

3 结语

本文以“物联网协同办公”项目开发为例，研究和讨论了一种以项目为驱动的学生综合能力培养模式，分别从教学模式、教学内容和考核评价三个方面对传统的教学方式进行了改革和实践。通过实践证明了此方案的确能激发学生学习的主动性和积极性，极大地提升了学习效率，对学生整体素质的提高也有很大帮助。

【参考文献】

[1]林剑萍.项目教学法教学改革探索与实践——以“智能设备开发技术”课程为例[J].工业和信息化教育，2019（04）：84-88.

[2]江煜，许飞云，杨忠，于继明.基于项目驱动下的物联网通信技术教学改革初探[J].科技创新导报，2017，14（35），215-216.