项目驱动与线上资源相融合的教学法在物联网教学中的应用——以“传感器原理及应用”课程为例

范文婷，王 晓

（太原科技大学 计算机科学与技术学院，山西 太原 030024）

0 引 言

作为物联网专业的专业基础课，“传感器原理及应用”是其他课程的先导，通过该课程可以帮助学生了解各类传感器的工作原理、典型应用等，为培养学生完整的物联网应用系统设计和开发打下坚实基础。但在实际教学过程中，该课程具有多学科交叉、知识覆盖范围广、结构松散、实践性强的特点，不仅教师讲解难，学生学习更难，导致教学质量难以保证。往往学期结束后，教师感觉讲授的知识不系统，学生感觉理论知识有所了解但浮于表面并不深入，实践动手能力没有得到锻炼。因此探究一种项目驱动与线上教学相结合的教学模式，以项目设计和实现作为中心，学生作为主体参与项目设计和实现，在实践过程中融入理论知识的学习。同时，在线学习平台的快速发展也为打破时间和空间的限制，随时随地学习提供了可能。本文在项目驱动的基础上，辅以线上学习通资源便于学生课前预习和课后拓展，以提高学生的实践动手能力。

1 现有教学模式及问题分析

（1）课程难度较高，课时数较少

现有的传感器原理及应用教学过程当中，主要按不同工作原理分类讲解各类传感器，包含传感器的工作原理、结构类型、简单应用等。课程涵盖知识较多且相对独立，对任课教师和学生要求较高，除电子电路、计算机基础技术外，部分课程还要求学生对力学、磁学、光学、热学、声学、生物学等知识有所了解。在实际教学活动中，教学时数一般为32或48学时，包含8或12学时的实验，有时更少。大量知识要在有限的课堂学时中讲授，部分章节必然只能浅尝辄止或直接跳过。

（2）实践环节薄弱

在传感器原理及应用课程讲解过程中，现有教学方法主要以知识性讲授为主，只是在课程中穿插一些验证型实验和简单的设计型实验。理论学习部分枯燥、繁杂、难懂是学生最常反映的问题，在学习概述时学生还对传感器知识充满兴趣和期待，但仅讲授两类传感器之后就已然失去了学习兴趣。后面的实验环节，也是机械地按照流程完成实验验证，并不能真正与课程内容相结合、融会贯通，收获甚微。

（3）课程评价体系缺乏准确性

现有的“传感器及应用”课程评价体系采用平时成绩（20%）+期末考试（80%）的方式考核，其中实验成绩包含在平时成绩内。该考核体系具有一定的合理性，但在具体实施过程中缺乏准确性。期末考试成绩占比较大，容易出现重理论记忆、轻实践动手的现象，使得部分学生在实践环节应付了事。理论考核成绩高，实际动手能力差，因此这种方式并不能真正反映学生的综合素质。

2 项目驱动式与线上资源相融合的教学改革思路及举措

2.1 项目驱动与线上资源融合的教学实施方案

以项目作为切入点，扩充应用型教学内容。让学生主动参与项目设计和实现、传感器选择和控制。在参与过程中，学生能够体会所学知识的实用性，感兴趣、肯学习，真正去剖析各类传感器自身的特点及工作原理，准确理解并掌握相关教学内容。通过项目培养学生的自学和研究能力，并在具体实现过程中以小组为单位展开教学，提高学生的团队协作能力。同时，针对课时较少的问题，将线下讲授和线上学习通资源相结合，充分利用学习通平台进行课前预习和课后的查漏补缺。据此设计教学实施方案，如图1所示。

图1 项目驱动与线上教学相结合的教学过程实施方案

以“智能小屋系统”项目的设计和实现为例，具体的教学步骤包含：

（1）发布智能小屋系统项目，以小组为单位，讨论智能小屋包含的功能模块，如安防系统、灯光窗帘控制系统、门禁系统、小屋环境监测系统、智能家电系统等。明确每一个模块具备的功能，设计模块实现方案。

（2）针对各功能模块，课堂讲授所涵盖的传感器，如灯光窗帘控制系统，实现灯和窗帘的自动打开和关闭功能，就需要结合教材中常见的光敏传感器工作原理、特性参数等选择相应的传感器。

（3）理论知识学习完成后，学生以小组为单位，选择项目实现所要用到的传感器。在这个过程中，如果有不理解的知识点，学生可以寻求教师帮助，或者复习线上学习通相关知识点，最终真正掌握相关知识。

（4）以小组为单位进行项目实现及成果展示，并总结收获和学习过程中存在的不足。这是一种良性机制，不仅可以使学生真正明白所学内容，也为教师改进教学内容和教学方法提供反馈，不断提高教学质量。

2.2 项目驱动与线上资源融合的教学评价体系改进

在现有传感器原理及应用考核体系基础上，将期末成绩的占比降到30%，平时成绩提高到70%。其中，平时成绩借鉴大多数“项目驱动式”教学中经常采用的“自评+互评”模式，尝试采用“自评（15%）+互评（25%）+师评（30%）”评价体系。其中，自评即学生自我评价；互评环节由小组成员按照项目分工和完成情况进行互评，再辅以项目成果展示和汇报环节，由其他组成员给出成绩。师评主要针对学生出勤、课堂表现、学习通自学、项目参与和完成情况、课后作业等由教师进行考评，引导学生进行客观评价，真正做到以评促学。

3 项目驱动与线上资源相融合的教学方式实施效果分析

2020年秋季学期，将项目驱动式与线上资源相融合的教学方法应用于太原科技大学2018届物联网专业学生的“传感器原理及应用”课程教学，取得了较好的学习效果。学习通资源得到充分利用，课程浏览量进一步提升，期末考试成绩也有了大幅提高。基于项目的实践操作，学生对于理论知识的理解也更深入。通过期末与学生沟通交流，学生整体评价较好，对于物联网信息采集系统架构具有清晰的认识，具备自行设计和实现完整传感器应用系统的能力，为后期开展物联网应用课程设计打下坚实基础。

4 结 语

项目驱动式与线上教学相融合的教学方式围绕“真实项目”展开，充分激发学生的学习兴趣和探索精神，自主实现项目，提高实践动手能力，并在实践中理解和掌握理论知识。线上资源丰富且随时随地都可学习，为学生学习提供了有效补充，课程评价体系也更加合理。与之前的教学状况相比，教学改革取得了一定成效。但考虑到这是初次尝试将该教学方案应用于传感器原理及应用的教学，还存在很大不足。在最终的成果展示环节，学生也提到了很多学习中存在的问题，而这也是给教师的有效反馈，是进一步改进的方向。