新工科背景下物联网工程专业线上线下混合教学模式探讨

李晨 龚蕾 石念锋

摘  要 新工科建设对传统工科教育提出更大的挑战和更高的要求。物联网工程是一个多学科交叉的专业，单一教学模式存在弊端，难以满足专业教学需求。在物联网工程专业教学中探索线上、线下混合教学模式，分析其优势及实施过程，对课程的教学理念、教学设计、教学方法提出相应的意见和建议，以满足目前信息技术产业对物联网工程专业人才质量的要求。

关键词 新工科;线上线下混合教学模式;物联网工程;翻转课堂;单片机课程

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）06-0110-03

0 引言

2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，并发布《关于开展新工科研究与实践的通知》等，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式。新工科的内涵是新的教育理念、新的人才培养模式、新的课程体系以及对传统工科教育方式的融合创新，新工科反映了未来的工程教育形态，在此背景下的各工科专业也面临新的改革契机[1]。

在2012年颁布的中国高等学校本科专业目录中，物联网工程专业归属于计算机大类，旨在培养能够系统地掌握物联网相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。相比较很多老牌工科专业，物联网属于相对新兴的领域，对学生知识结构的要求较高，再结合新工科的教育、教学理念，使用传统的或单一的教学模式，既难达到物联网工程人才培养的目标，也难满足新工科对学生教育环境、教学方法和手段的要求。

1 单一教学模式存在弊端

传统教学模式主要是线下模式，这种教学模式是在教室中实施的以教师为中心的灌输式教育，多采用PPT、视频动画等教学手段，教学形式单一。在这种教学方式中，教师讲授过程占比很大，学生参与程度低，因此缺乏主动学习的热情。物联网工程作为相对较新的专业，知识模块的构成中有很多新技术，需要学生在课下积极主动地研究、思考和实践。而单纯的课堂教学多是理论知识的直线输出，容易陷入照本宣科的误区，学生的接受情况和知识的内化程度并不理想。

一直以来，对于传统教学模式进行改革的探索从未停止。线上教学是一种灵活而自由的教学模式，学生甚至可以自由地选择上课的时间。尤其是2020年新冠肺炎疫情以来，在“停课不停学”方针的指导下，各高校纷纷开展线上直播、录播教学。但是，单一线上教学模式也存在弊端，例如：教师无法实时掌握学生的学习状态，教学反馈也不够直观，因此不能及时调整教学内容及教学进度;教学讨论及项目式教学交流不能很好地开展;缺乏教室环境的约束，学生在学习过程中精力不集中;等等。

上述分析表明，在物联网工程专业的常规教学中采用单一的线下模式或线上模式，都不能很好地完成教学过程的实施、监督以及教学效果的反馈，只有合理地利用线上线下混合模式教学，才能取得良好的教学效果，更好地完成整个教学过程的把控，实现专业教学目标。

2 线上线下混合教学模式探索

线上线下混合教学模式有机整合了网络教学和课堂教学的优势，充分利用课前、课中、课后三个阶段的时间，有效地引导、监督学生的学习过程，学生在课前和课后两个阶段可以自主控制线上学习的时间、地点和进度;在课中阶段，学生和教师可以对理论进行更深入的学习、讨论。这种混合模式既锻炼了学生的学习自觉性，也提升了学生的创新意识。

课前线上预习  在开课前，教师提前在学习通平台建立课程和班级，并将课程相关的PPT、文献资料、教学视频、实验内容和安排以及习题上传到课程相应目录中。课程开始后，每次上课前教师通过微信群或问卷星平台等发布学习任务，学生可以阅读平台上课程相关章节的PPT、教学资料，观看教學视频进行预习，在预习过程中完成教师通过学习通或问卷星等平台发布的思考题，整理学习笔记并记录下自己在预习过程中的问题。这些问题可以通过线上留言的方式提交给教师，教师也可根据学生的问题适当调整安排教室授课的内容和节奏，或进行个性化的线下辅导[2]。

课中线下教学+翻转课堂  因为学生在课前的线上预习阶段已经对本次课的主要内容有了一定的掌握，所以教室上课过程中，教师可以进一步对本次课的知识进行深入挖掘，帮助学生更加透彻地理解掌握相关知识点。在授课手段方面，可以选择翻转课堂，让学生对某些知识点进行讲解和讨论，同时积极展开师生互动，实时抛出一些随堂测试检查学习效果，让学生完全参与教学过程[3]。

课后线上练习、项目实践及测试  课堂教学结束后，教师将作业通过学习通、EduCoder等平台发布。学生完成作业后，部分题目可以查看答案，主观题由教师线上批改[4]。

教师批改效率提高，学生能够更及时地获得结果反馈。根据作业结果，学生了解自己的知识薄弱环节，从而对这部分知识进行再学习，补充没有理解到位的内容。除了作业，教师还可以在课后发布一些阶段性课题，学生通过完成报告、演示文稿、小论文等方式对课题进行深入学习，这个过程也有利于学生创新思维的培养。图1为线上线下混合教学模式的示意框图。

3 线上线下混合教学模式的实施

单片机是物联网专业的一门重要的基础课程，对理论和实践能力的要求都比较高，在此课程中实施线上线下混合教学，对物联网工程的专业课教学有典型的指导意义。

线上教学  单片机课程在课前预习及课后复习、讨论两个阶段采用线上教学模式。

1）课前预习。在课前预习阶段，任课教师在学习通或问卷星等平台发布下次课学习提纲及思考题;学生根据学习提纲对课程内容进行自学，并完成课程视频的观看。预习完成后，学生需要完成教师提出的思考题，如有疑问可以发布到线上平台，任课教师看到后进行线上解答。将预习阶段迁移到线上，学生及教师都可以自由掌握进行的时间，且通过提纲、课程视频、思考题、线上交流等多个维度进行预习，比单纯线下通过课本预习的效果好很多。图2为任课教师在课前为学生预留的思考题。

2）课后复习、讨论。在单片机课程混合教学模式中，将课后复习、讨论也放在线上进行，可以通过学习通等平台发布课后作业、阅读资料、实验资料等，如图3所示。课程还会阶段性地发布综合训练项目，学生分组完成。在项目进行过程中，各组学生根据自己的时间在线上组织研讨，并定期向教师线上汇报。在教学实践中，课后的线上学习模式、内容逐渐系统化、精确化，形成一种相对固定的模式，逐渐增加此阶段所需学时在课程总教学学时中所占比例。如此一来，线下课堂教学的内容将主要围绕核心内容进行深度解读和探讨，符合目前专业课程线下课时逐渐精减的趋势，也符合新工科的教育理念。

线下教学  线下的课堂授课在课程的整个教学过程中是核心部分，也是教师和学生唯一面对面的授课环节。在课堂教学中，教师可以更及时地掌握学生的学习状态，收到学生的反馈。在单片机课程课堂教学中，注意更多地使用翻转课堂，让学生深入参与教学过程。教师在上课过程中利用线上平台进行签到，开展随堂测试和问题讨论，挑选学生就本次课的主题上台进行讲解，如图4所示。另外，学生在课后完成的综合实践项目也会在课堂教学时进行现场答辩、演示。

单片机课堂教学既对预习阶段的知识点进行深入学习，所引申出的问题又为课后复习或综合项目提供了思路和线索，在线上线下混合教学模式中起到承上启下的作用。课堂教学仍十分重要，在今后的教学中要继续不断优化教学方法及内容的设计，使其更符合物联网工程专业的人才培养目标及新工科建设的指导意见。

4 结语

新工科建设强调新的教育理念和教育模式，教师和学生需要更多维度上的交流，学生需要更多地参与教学过程。随着“互联网+教育”的发展及学校智慧教室等建设的普及，单一教学模式不能很好满足新工科教育的要求，个性化、半自助式的线上线下混合教学模式可以带来良好的学习体验。在物联网工程的专业课教学中，课前的线上预习将传统的知识灌输变成课外的自学、自研，课中教室授课进一步将知识内化，翻转课堂更强调师生互动，课后线上练习、查漏补缺，提升综合能力和创新能力，形成“自主、合作、探索”的教学范式。当然，目前这种教学模式还存在问题，随着新工科建设的进一步展开以及各类新教学理念的推广，必然会在物联网工程专业的教学中进一步完善线上線下混合教学模式，优化教学效果。

参考文献

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]章强，亢振军，朱静敏.基于线上线下混合教学模式的探索：以《海洋生态学》课程为例[J].广东化工，2020（12）：234-235.

[3]张新，张琛，许强.“翻转课堂+”混合教学模式在软件工程课程教学中的应用[J].大学教育，2020（8）：104-106.

[4]董卫萍，蔡尚真.新工科背景下混合教学模式探究：以“数据结构”课程为例[J].绍兴文理学院学报（教育版），2020（1）：51-56.

[5]袁园.材料力学课程的线上线下教学模式探讨[J].安庆师范大学学报（自然科学版），2020（3）：96-100.

*项目来源：河南省高等教育教学改革研究与实践项目“产教深度融合背景下应用型本科高校电子信息专业集群建设研究与实践”（项目编号：2019SJGLX457）。

作者：李晨，洛阳理工学院，讲师，研究方向为物联网技术;龚蕾，洛阳理工学院，讲师，研究方向为云计算技术与应用;石念锋，洛阳理工学院，教授，研究方向为机器学习、计算机视觉（471000）。