李婭菲　朱烜璋

【摘 要】本文以指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)”項目為例，研究如何在項目驅(qū)動下，以“先動手再動腦”的逆向思維方式，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合運用能力與創(chuàng)新能力。經(jīng)過實踐證明，在項目驅(qū)動下學(xué)生對新知識的掌握效率超過預(yù)期，并提前完成項目開發(fā)任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】項目驅(qū)動;綜合能力;教學(xué)改革

中圖分類號： R-4;G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）26-0109-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.051

0 引言

“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)”項目是一個包含單片機(jī)技術(shù)，http通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、爬蟲技術(shù)、微信小程序的綜合系統(tǒng)。該利用ESP8266模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)建了從硬件設(shè)備到服務(wù)器，服務(wù)器到微信小程序的互通物聯(lián)網(wǎng)平臺，并將其應(yīng)用到協(xié)同辦公場景。項目涵蓋的知識面廣，綜合性強(qiáng)，開發(fā)難度大，如何通過項目中對各類新硬件、軟件的研究和學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對于專業(yè)知識的綜合運用能力，分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和對新知識領(lǐng)域探索的信心，成為指導(dǎo)老師研究的重要內(nèi)容。

本文針對“先理論再實踐”的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式，以實際案例探索研究了“先動手再動腦”這種逆向思維的項目驅(qū)動式教學(xué)改革方案，培養(yǎng)從軟件到硬件、從網(wǎng)絡(luò)到平臺，具備廣泛知識面的應(yīng)用型人才。主要方法是：翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)課程學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生先從簡單的知識運用做起，根據(jù)項目開發(fā)進(jìn)度逐步提高難度，挑戰(zhàn)新的知識領(lǐng)域，從實踐中體會各種專業(yè)知識的重要性，從而反過來提高理論知識的學(xué)習(xí)積極性。

1 改革內(nèi)容與措施

1.1 改革教學(xué)模式

目前，計算機(jī)相關(guān)專業(yè)大部分的課程教學(xué)模式都以課堂講授為主，雖然安排部分實驗，但是與具體的項目、工程實踐結(jié)合不緊密，學(xué)生更是被動學(xué)習(xí)，無法充分發(fā)揮學(xué)生的積極性與能動性，部分學(xué)生存在厭學(xué)的情緒，教學(xué)過程出現(xiàn)主體缺位的現(xiàn)象[1]。分析其主要原因，主要是學(xué)生對于學(xué)習(xí)目標(biāo)的未知感、模糊感和距離感。針對這種情況，在課程實踐中使用逆向思維的方式，翻轉(zhuǎn)理論與實踐的邏輯順序，采用以具體項目為導(dǎo)向的教學(xué)模式，結(jié)合多種案例式教學(xué)手段進(jìn)行研究與探索，具體如下。

1）引入具體項目，如“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)”，使學(xué)生直接面對項目，消除學(xué)生對于學(xué)習(xí)目標(biāo)的未知感。

2）描述應(yīng)用場景，提出功能需求，從總體上講解整個系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)，并且分析系統(tǒng)運行的基本流程，消除學(xué)生對于項目的模糊感。

3）由淺入深，先從項目的硬件模塊入手，利用學(xué)生最擅長的C語言解決單片機(jī)與各類模塊的通信問題，然后逐步過渡到服務(wù)器的部署、單片機(jī)與服務(wù)器的通信，服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫的讀寫、爬蟲技術(shù)等新領(lǐng)域，并在此過程中提供支持和鼓勵，消除學(xué)生對于新知識的距離感。

“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)”項目由三個核心部件組成：桌面終端、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)平臺，桌面終端涉及單片機(jī)、WIFI模塊以及各類傳感器模塊;移動終端則主要涉及APP的開發(fā);物聯(lián)網(wǎng)平臺主要包括服務(wù)器的部署、數(shù)據(jù)庫連接、后臺開發(fā)等。根據(jù)學(xué)生所掌握的知識，將需求分析、硬件選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、平臺搭建、軟件開發(fā)等貫穿至整個教學(xué)過程中，充分利用項目資源，引導(dǎo)學(xué)生主動分析問題、思考解決方案并付之實踐。學(xué)生在項目開始前只具備基本的C語言與C++基礎(chǔ)，經(jīng)過項目開發(fā)過程的學(xué)習(xí)后，完成了一個基于ESP8266的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)中心平臺的語音桌面終端和手機(jī)移動終端，允許多人利用終端協(xié)同辦公，每個終端的使用者都可以通過終端獲取已注冊的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)信息，并設(shè)置各類提醒服務(wù)。

結(jié)合項目內(nèi)容，在教學(xué)過程中角色翻轉(zhuǎn)，以學(xué)生為主體。例如，桌面終端主控板的選型，采用傳統(tǒng)的51單片機(jī)還是基于AVR的Arduino開發(fā)板，液晶屏選擇SPI接口的12864LCD還是IIC接口的OLED，移動終端的解決方案是開發(fā)APP還是采用微型平臺小程序等，這些都是教學(xué)過程中重要的環(huán)節(jié)，鍛煉了學(xué)生具體問題具體分析的能力，也體現(xiàn)了問題解決方案的多樣性。

1.2 改革教學(xué)內(nèi)容

將教學(xué)與實踐相結(jié)合。例如，本項目就是通過對學(xué)校辦公部門的調(diào)研后進(jìn)行需求分析，按需求分析進(jìn)行系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后完成設(shè)計流程。在開發(fā)過程中，持續(xù)讓學(xué)生參與用戶溝通，了解項目調(diào)研的真實情況，整合項目資源為教學(xué)過程提供全面支撐。

根據(jù)需求調(diào)研，將項目內(nèi)容分為3個核心部件，包括桌面終端、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)平臺。每個模塊根據(jù)內(nèi)容從選型、學(xué)習(xí)、測試、部署和調(diào)試均采用翻轉(zhuǎn)式引導(dǎo)教學(xué)模式，具體實施過程如下。

1）桌面終端，主要負(fù)責(zé)本地設(shè)備的管理、呼叫聯(lián)系人、查看各類信息、消息推送、提醒服務(wù)等，包括主控模塊、電位編碼器、HC-SR312人體感應(yīng)模塊、DS18B20溫度傳感器、DS1302時鐘模塊、12964LCD液晶屏、語音合成模塊等。這部分的主要教學(xué)方法為：首先分組討論主控模塊的選型，然后根據(jù)選型制定功能實現(xiàn)方案，接著學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)知識并將其應(yīng)用于各模塊與主控板的連接與通信。這部分的重點在主控板通過ESP8266與HTTP接口的對接，難點是需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)一種網(wǎng)頁編程語言如PHP或JSP，完成HTTP接口的開發(fā)。

2）移動終端，主要負(fù)責(zé)完成個人信息的注冊、設(shè)備信息注冊、系統(tǒng)辦公群組設(shè)置、聯(lián)系人管理等內(nèi)容。這部分的教學(xué)重點在于引導(dǎo)學(xué)生對三種實現(xiàn)方式的討論和選擇，一種是常規(guī)的APP，一種是微信公眾號，還有一種是微信小程序，教學(xué)難點在于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)開發(fā)移動端程序，并和HTTP接口對接。

3）物聯(lián)網(wǎng)平臺，結(jié)構(gòu)圖如圖2，主要負(fù)責(zé)為用戶提供PC端后臺管理界面，開放物聯(lián)網(wǎng)注冊接口，數(shù)據(jù)庫的讀寫和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)爬取，包括系統(tǒng)服務(wù)模塊、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、接口集合和網(wǎng)絡(luò)爬蟲模塊。這部分的教學(xué)重點在于服務(wù)器的配置與部署、后臺與數(shù)據(jù)庫的讀寫、接口的開放，難點在于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)系統(tǒng)的前后端開發(fā)，掌握簡單的爬蟲技術(shù)。

每完成一個核心部件的教學(xué)，都需要組織學(xué)生對該部件中的各模塊進(jìn)行通信測試，保證每個模塊內(nèi)部正常運行，對于存在問題的小組可以與其他小組互相討論，提高團(tuán)隊溝通與協(xié)作的能力。另外，還需要組織階段性總結(jié)，要求學(xué)生根據(jù)自己的選型與設(shè)計提供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖與系統(tǒng)運行流程圖并附上說明，訓(xùn)練學(xué)生掌握項目里程碑的設(shè)定，學(xué)會對系統(tǒng)內(nèi)容的總結(jié)和提煉。

按順序完成了三個核心部件的教學(xué)之后，要求學(xué)生將三個階段所完成的部件進(jìn)行整合，組合成一個完整的系統(tǒng)。此外，還要對已完成的系統(tǒng)進(jìn)行測試和展示，并完成整個系統(tǒng)文檔的編寫，鍛煉學(xué)生對軟硬件的調(diào)試能力和項目文檔說明書的撰寫。由于學(xué)生水平的參差不齊，加之教學(xué)時間有限，無法保證每個學(xué)生都能按時保質(zhì)完成任務(wù)，這就需要教師能提供一個基本的項目解決方案以及系統(tǒng)的實現(xiàn)路徑，在與學(xué)生的交流過程中實時把握難易程度，以實用為原則，以完成任務(wù)為目的。例如對于HTTP接口的開發(fā)，并不需要完全的掌握PHP或JSP的所有應(yīng)用范圍，僅僅需要了解基本語法以及接口開發(fā)就行。

1.3 改革考核方法

傳統(tǒng)課程的考核方式通常以卷面分為主，加上部分實驗和平時成績，強(qiáng)調(diào)書面內(nèi)容的掌握，對于實際解決問題的能力與項目組織能力并沒有客觀評價，這就會讓學(xué)生誤認(rèn)為會不會動手做沒關(guān)系，只要把書背熟就能過關(guān)，影響了素質(zhì)教育的實施，也達(dá)不到項目驅(qū)動式教學(xué)模式的考察目的[2]。本文考核方式的改革，關(guān)注分段任務(wù)完成程度以及項目文檔的完整程度，給學(xué)生傳達(dá)重過程、抓實踐的理念，讓學(xué)生了解完成項目任務(wù)的重要性。

具體的方式可以采用答辯式考核，即每組根據(jù)自己的內(nèi)容制作匯報PPT，并在當(dāng)場演示系統(tǒng)運行效果。評審教師根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對每組打分，小組分為平均分，組員得分由小組成員自行分配，這樣既考察了學(xué)生對知識的運用能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，又考察了學(xué)生的創(chuàng)新力和表達(dá)力。

2 實施效果

按照本次教改實驗結(jié)果，學(xué)生在僅掌握基本的C語言與C++的情況下，經(jīng)過25天共100個課時的學(xué)習(xí)過程后，掌握了單片機(jī)及常用傳感器模塊的開發(fā)、PHP或JSP的語法基礎(chǔ)、Linux服務(wù)器的搭建、MySQL數(shù)據(jù)庫的使用、微信小程序或手機(jī)APP的簡單開發(fā)、了解了Python爬蟲原理與使用，并通過這些技術(shù)完成了一個基于ESP8266的“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公系統(tǒng)”。實踐表明，教學(xué)改革之后學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性充分調(diào)動，學(xué)習(xí)效率大幅提升，對整個專業(yè)知識的應(yīng)用有了更全面的認(rèn)識。

3 結(jié)語

本文以“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同辦公”項目開發(fā)為例，研究和討論了一種以項目為驅(qū)動的學(xué)生綜合能力培養(yǎng)模式，分別從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和考核評價三個方面對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行了改革和實踐。通過實踐證明了此方案的確能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，極大地提升了學(xué)習(xí)效率，對學(xué)生整體素質(zhì)的提高也有很大幫助。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林劍萍.項目教學(xué)法教學(xué)改革探索與實踐——以“智能設(shè)備開發(fā)技術(shù)”課程為例[J].工業(yè)和信息化教育，2019（04）：84-88.

[2]江煜，許飛云，楊忠，于繼明.基于項目驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)改革初探[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（35），215-216.