田靜華

(浙江水利水電學(xué)院，杭州 310018)

引言

新冠肺炎疫情期間，在教育部“停課不停學(xué)”的號(hào)召下，大、中、小學(xué)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)直播軟件和MOOC、SPOC等平臺(tái)來(lái)開展在線教學(xué)活動(dòng)。在只能線上教學(xué)的情況下，在線資源建設(shè)顯得尤為重要，特別是對(duì)于從來(lái)沒(méi)有開展過(guò)線上線下混合式教學(xué)的課程來(lái)說(shuō)，更是如此。在短時(shí)間內(nèi)將在線資源建立起來(lái)，更多的是考慮如何將線下已有資源合理地轉(zhuǎn)移到線上，在快捷建課的同時(shí)，還能保留住傳統(tǒng)課堂的部分優(yōu)勢(shì)。本文以此問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，以“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”這門課程的教學(xué)資源建設(shè)為例，探討從全方位設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)(UDL)視角下建設(shè)課程在線資源的一些思路。

一、課程分析

“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”是我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)必修課，總共32學(xué)時(shí)，在第四學(xué)期開設(shè)，該課程主要是介紹物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳輸層使用的通信技術(shù)。由于新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的通信技術(shù)越來(lái)越多，而受課時(shí)的限制，不可能涉及到太多的內(nèi)容講解。因此，在課內(nèi)選擇了Zigbee、藍(lán)牙和Wlan這三個(gè)比較經(jīng)典和常用的短距離通信技術(shù)來(lái)做介紹。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生所學(xué)的通信技術(shù)區(qū)別于通信專業(yè)學(xué)生所學(xué)的通信技術(shù)，通信專業(yè)更多的是從通信原理上來(lái)學(xué)習(xí)，而在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中需要掌握如何在工程中應(yīng)用這些通信技術(shù)，來(lái)達(dá)到通信的目的，不需要深究太多的原理內(nèi)容，但是概念上還是要有所了解。從工程應(yīng)用和開發(fā)角度來(lái)看，“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”更多的是需要掌握協(xié)議的框架，能夠利用已有的通信協(xié)議去開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程中的所有材料都是圍繞這樣的定位來(lái)準(zhǔn)備的。

“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程在我校已經(jīng)開設(shè)兩個(gè)學(xué)期，2019—2020年第二學(xué)期為第三次開設(shè)。在第二次開設(shè)時(shí)，使用過(guò)“藍(lán)墨云”平臺(tái)輔助線下教學(xué)。因?yàn)槭浅醮问褂?，所以線上資源僅限于上傳PPT課件、進(jìn)行章節(jié)測(cè)試和課堂簽到環(huán)節(jié)，課堂上使用的資源更多的是線下資源。因此，在2019—2020年第二學(xué)期進(jìn)行線上授課時(shí)，需要重建線上課程資源。

在設(shè)計(jì)“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”在線教學(xué)資源時(shí)，借鑒了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”這門課的建課框架?！坝?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程一直在進(jìn)行著各種教改活動(dòng)，最近兩年從不同學(xué)生的學(xué)習(xí)個(gè)性化需求出發(fā)，采用了全方位設(shè)計(jì)教學(xué)(UDL)理念開展教學(xué)，取得了一定的成效?！拔锫?lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程與“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程有相似的地方，可以簡(jiǎn)單的看做是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別，所以有可借鑒之處。

二、全方位教學(xué)設(shè)計(jì)(UDL)

最初在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域提出過(guò)全方位設(shè)計(jì)(Universal Design，縮寫UD)理念，希望設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)要考慮到殘障人員的使用。后來(lái)在20世紀(jì)80年代，美國(guó)Center For Applied Special Technology(CAST)將UD引入到教育領(lǐng)域，提出了全方位教學(xué)設(shè)計(jì)(Universal Design For Learning，縮寫UDL)，旨在探索將新技術(shù)應(yīng)用到教育行業(yè)，希望教育者能夠提供靈活的教學(xué)方式及材料，以滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求[1]。

從國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)中看到，UDL在高等教育中已經(jīng)有不少實(shí)證研究，但更多的是在國(guó)外尤其美國(guó)進(jìn)行，國(guó)內(nèi)這方面的研究較少。同時(shí)，研究表明UDL的應(yīng)用在高校學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)中起了一定效果，可以促進(jìn)學(xué)生的參與度、滿意度和自信心等[2—4]。

在2018年CAST修訂的UDL準(zhǔn)則框架中，將學(xué)習(xí)者分為參與型、表示型和行動(dòng)表達(dá)型三種類型。對(duì)于參與型的學(xué)習(xí)者要告訴他們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)，以引起他們的學(xué)習(xí)興趣，有了興趣，他們會(huì)主動(dòng)去學(xué)習(xí)；表示型的學(xué)習(xí)者要告訴他們學(xué)什么，為他們提供多樣化的學(xué)習(xí)素材，以適應(yīng)他們的學(xué)習(xí)需求；行動(dòng)表達(dá)型的學(xué)習(xí)者要告訴他們?nèi)绾稳W(xué)，為他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度做好引導(dǎo)，指導(dǎo)他們?cè)O(shè)定合適的目標(biāo)和計(jì)劃。

三、“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”在線資源設(shè)計(jì)

(一)學(xué)情分析

2018級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程。在開課之前，根據(jù)UDL準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)了一份問(wèn)卷調(diào)查來(lái)了解學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，53名學(xué)生做了反饋，其中男生占67.9%，女生占32.1%。調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 學(xué)生學(xué)習(xí)情況調(diào)查

調(diào)查結(jié)果表明：學(xué)生的學(xué)習(xí)需求具有多樣性。有根據(jù)興趣愛(ài)好(占69.8%)來(lái)完成課程的學(xué)習(xí)，也有需要教師指導(dǎo)進(jìn)度安排(占28.3%)才能很好地完成課程學(xué)習(xí)。一半以上的學(xué)生認(rèn)為自己可以主動(dòng)去想辦法解決問(wèn)題，這是個(gè)很好的現(xiàn)象，可以在資源設(shè)計(jì)過(guò)程中多設(shè)計(jì)相關(guān)環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生自己想辦法解決問(wèn)題。從小組討論和小組任務(wù)中看出，認(rèn)為自己可以積極參與進(jìn)來(lái)的只是一部分學(xué)生，這就需要多加考慮如何帶動(dòng)其他學(xué)生也能夠參與到小組討論和任務(wù)中。對(duì)于學(xué)習(xí)材料的使用習(xí)慣，絕大部分學(xué)生還是喜歡用紙質(zhì)書和視頻，疫情期間無(wú)法滿足學(xué)生使用紙質(zhì)書的情況下，只能更多的考慮使用視頻資料和給視頻添加字幕。

(二)課程在線資源設(shè)計(jì)

2019—2020年第二學(xué)期的“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”在線平臺(tái)使用了“超星學(xué)習(xí)通”來(lái)建課。開課前先搭建課程平臺(tái)框架，提前上傳PPT課件，同時(shí)在網(wǎng)上收集一些和課程有關(guān)的視頻供學(xué)生課下學(xué)習(xí)。由于“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”是一門比較新的課程，大部分教材都是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中使用的通信技術(shù)泛泛而談，以理論介紹為主，又因?yàn)椴煌膶W(xué)校開課內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)不一樣， 可借鑒的MOOC等平臺(tái)課程幾乎沒(méi)有，這對(duì)資料的搜集帶來(lái)了一定的難度，建課時(shí)間周期短，來(lái)不及自制原創(chuàng)資料，只能在后續(xù)課程中慢慢補(bǔ)充添加?；谶@種情況，根據(jù)目前已有的資源，視頻部分先考慮使用實(shí)驗(yàn)室、廠家錄制的視頻內(nèi)容，文本材料以PPT課件為主，同時(shí)提供互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)內(nèi)容的鏈接，供學(xué)生知識(shí)拓展學(xué)習(xí)。在整個(gè)教學(xué)資源設(shè)計(jì)中，考慮到前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生會(huì)主動(dòng)去解決問(wèn)題的情況，在教學(xué)中盡量通過(guò)作業(yè)、討論等形式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性。

本文以藍(lán)牙專題為例說(shuō)明在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所使用的教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)。表2是藍(lán)牙教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在藍(lán)牙專題的教學(xué)活動(dòng)中，分兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，一是教師主導(dǎo)的課內(nèi)講解；二是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的小組作業(yè)，這兩個(gè)環(huán)節(jié)是同時(shí)進(jìn)行的。

表2 藍(lán)牙教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

1.根據(jù)學(xué)生特長(zhǎng)的互補(bǔ)性進(jìn)行小組組隊(duì)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)完成作業(yè)任務(wù)

在第一次用藍(lán)牙進(jìn)行專題教學(xué)時(shí)把小組作業(yè)任務(wù)以PBL項(xiàng)目的方式布置給學(xué)生，小組成員自由組隊(duì)，教師給組隊(duì)建議，希望能夠發(fā)揮組員的互補(bǔ)能力，在任務(wù)分工上根據(jù)每個(gè)組員的特長(zhǎng)來(lái)選擇相關(guān)的任務(wù)，以確保作業(yè)是在興趣驅(qū)動(dòng)下完成的。

小組作業(yè)和課堂講解兩個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行也是為了激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。調(diào)查結(jié)果顯示，大部分學(xué)生表明自己有主動(dòng)學(xué)習(xí)并解決問(wèn)題的能力，可以通過(guò)作業(yè)來(lái)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。在課程教學(xué)開始前布置作業(yè)，當(dāng)學(xué)生在做作業(yè)的過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，可以在教師直播講解過(guò)程中隨時(shí)互動(dòng)提問(wèn)；或者通過(guò)討論話題的方式在“學(xué)習(xí)通”上張貼問(wèn)題，教師和學(xué)生都能看到提問(wèn)，可以通過(guò)回帖的方式回答，如果問(wèn)題涉及到的知識(shí)點(diǎn)剛好是在教學(xué)直播中要講的內(nèi)容，那就可以把這部分當(dāng)做重點(diǎn)、難點(diǎn)來(lái)講解，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的結(jié)合。實(shí)踐問(wèn)題得到解決，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會(huì)提高，同時(shí)也會(huì)相應(yīng)地重視理論部分的內(nèi)容。小組作業(yè)通過(guò)“學(xué)習(xí)通”PBL項(xiàng)目記錄完成的過(guò)程，每周對(duì)學(xué)生小組任務(wù)的進(jìn)度做個(gè)了解，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有共性的問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，就通過(guò)“學(xué)習(xí)通”上的“通知”功能及時(shí)地反饋給學(xué)生，這樣使學(xué)生能夠及時(shí)糾正可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題。

PBL項(xiàng)目的評(píng)分由小組自評(píng)(20%)、小組互評(píng)(20%)和教師評(píng)價(jià)(60%)三部分組成，評(píng)價(jià)指標(biāo)由教師給定。讓學(xué)生參與評(píng)價(jià)過(guò)程，目的是讓學(xué)生能夠從其他組完成的任務(wù)中學(xué)到更多的知識(shí)。

2.教師根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查獲取的信息提供多樣化的教學(xué)材料和教學(xué)方法

教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)部分，可以分為課前、課中和課后三個(gè)階段。

在課前預(yù)習(xí)階段，教師會(huì)提供給學(xué)生PPT、視頻、閱讀推薦(含文本材料、網(wǎng)站鏈接等)、討論話題、問(wèn)卷調(diào)查、課前測(cè)試等素材，每次提前一周通過(guò)“學(xué)習(xí)通”上的“通知”功能告知學(xué)生即將要講授的教學(xué)內(nèi)容，讓他們利用教師提供的材料完成預(yù)習(xí)工作，這些預(yù)習(xí)材料多樣性，可以滿足不同個(gè)性化需求的學(xué)生學(xué)習(xí)。預(yù)習(xí)中盡量提供一些趣味性的討論話題，這樣能夠引起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生尤其是參與型的學(xué)生能夠積極地參與進(jìn)來(lái)。比如，第一堂課的課前可以給出“由藍(lán)牙名字的由來(lái)看藍(lán)牙協(xié)議的初心”，沒(méi)有生硬的理論，學(xué)生在查閱資料的過(guò)程中可以了解藍(lán)牙的一些特性。藍(lán)牙設(shè)備在日常生活中隨處可見(jiàn)，在介紹藍(lán)牙的接入過(guò)程前，可以設(shè)置討論話題“根據(jù)平時(shí)使用藍(lán)牙的情況，總結(jié)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備如何連接”這樣與生活有關(guān)的話題，學(xué)生先以自己的感官體驗(yàn)來(lái)做總結(jié)，然后課堂上教師再?gòu)膶I(yè)術(shù)語(yǔ)的角度來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用到理論的過(guò)渡。每次的主題討論話題需要精心設(shè)計(jì)，能夠由小入大，設(shè)計(jì)難度太大的問(wèn)題，學(xué)生只能在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)制別人的答案。只有設(shè)計(jì)學(xué)生能夠親身感觸到的問(wèn)題，才會(huì)做出自己的總結(jié)。小問(wèn)題擴(kuò)展開就是大問(wèn)題，擴(kuò)展內(nèi)容可以在課堂上做介紹，這樣可以讓學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的興趣點(diǎn)并持續(xù)保持興趣點(diǎn)。

課內(nèi)的直播環(huán)節(jié)為了避免教師“一家言”的情況，可以根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)和做作業(yè)時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行直播群討論；可以隨時(shí)提出一個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生查閱資料來(lái)獲取答案；可以通過(guò)課內(nèi)測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生聽課的情況。這些資源需求不是每節(jié)課都要全部進(jìn)行，畢竟課堂時(shí)間有限，可以根據(jù)課程的具體內(nèi)容來(lái)選取。

課后主要以反饋信息為主，添加課后測(cè)試題目，這些題目包括客觀題和開放式的主觀題，客觀題以必須要掌握的知識(shí)點(diǎn)為主，主觀題為開放式的話題，為了引導(dǎo)行動(dòng)表達(dá)型的學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)提高。課后還可以設(shè)置問(wèn)卷調(diào)查，聽聽學(xué)生對(duì)課堂的建議，可以更好地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)。雖然在線授課教師無(wú)法和學(xué)生面對(duì)面交流，但是現(xiàn)在的學(xué)生都是成長(zhǎng)于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在網(wǎng)絡(luò)世界中的交流比在現(xiàn)實(shí)中的交流更活躍。所以，在線授課時(shí)主題討論和問(wèn)卷調(diào)查是非常重要的，可以給教師教學(xué)提供很好的反饋信息，這點(diǎn)在在線教學(xué)活動(dòng)中深有體會(huì)。

(三)教學(xué)效果分析

從課堂反饋來(lái)看，基于UDL的教學(xué)資源和教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)具有一定的效果。由于直播講解中偏重于理論，剛開始擔(dān)心學(xué)生能否真正地參與到直播教學(xué)中，但從教學(xué)直播學(xué)生參與討論的數(shù)據(jù)上看，在開課的直播過(guò)程中能夠積極參與話題討論的學(xué)生基本穩(wěn)定在80%以上，這說(shuō)明學(xué)生還是能夠接受這樣的話題討論并保持著興趣。

藍(lán)牙的PBL項(xiàng)目，學(xué)生的參與度在100%。學(xué)生完成的作業(yè)內(nèi)容包括藍(lán)牙聊天室、藍(lán)牙指紋鎖的制作、matlab藍(lán)牙圖像數(shù)據(jù)傳輸、藍(lán)牙小程序開發(fā)、藍(lán)牙控制LED燈等項(xiàng)目。通過(guò)PBL項(xiàng)目的完成，學(xué)生報(bào)告中反映，通過(guò)小組作業(yè)對(duì)藍(lán)牙的應(yīng)用有了一定的認(rèn)識(shí)，雖然在完成的過(guò)程中遇到了不少問(wèn)題，但是通過(guò)小組討論和教師的幫助都能夠解決，確實(shí)學(xué)到了不少知識(shí)。在小組分工中，每個(gè)學(xué)生都發(fā)揮自己擅長(zhǎng)的一面，能夠順利地合作完成項(xiàng)目。PBL項(xiàng)目不僅能激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造和深度學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)對(duì)于教師教學(xué)也有很好地促進(jìn)作用。學(xué)生的項(xiàng)目選題符合學(xué)生的興趣需求，可以搜集起來(lái)作為將來(lái)使用的教學(xué)案例。在幫助學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，面對(duì)學(xué)生提出的不同問(wèn)題，教師也是在對(duì)藍(lán)牙知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。由于初次嘗試小組PBL項(xiàng)目作業(yè)和課堂講解同時(shí)進(jìn)行的教學(xué)方法，雖然項(xiàng)目最后也基本上得以實(shí)施，從選題方面教師也了解了學(xué)生的興趣點(diǎn)，但還是有不足之處。比如，教師對(duì)學(xué)生項(xiàng)目完成時(shí)間的把握，在布置作業(yè)時(shí)是計(jì)劃一個(gè)月完成，但實(shí)際是用了兩個(gè)月的時(shí)間來(lái)完成的；學(xué)生項(xiàng)目工作量存在差別，有些組完成兩個(gè)子項(xiàng)目(硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn))，有些組只是停留在代碼的閱讀和理解上，雖然從完成的工作量上可以反映出不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，但是也會(huì)給一些學(xué)生造成學(xué)習(xí)“偷懶”的機(jī)會(huì)。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的這些不足之處，在后面的課程實(shí)施過(guò)程中還是需要進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

學(xué)期結(jié)束，學(xué)生最后的總評(píng)成績(jī)平均值為73分，和沒(méi)有使用基于UDL在線資源的班級(jí)比較，平均分提高了5分，其中90分以上占7%。從成績(jī)上來(lái)看，基于UDL的教學(xué)資源和教學(xué)設(shè)計(jì)活動(dòng)對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提升是有一定效果的。

結(jié)束語(yǔ)

本文主要以“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程中的藍(lán)牙專題所使用的教學(xué)資源和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹，在Zigbee和WLAN兩個(gè)專題中，采用的教學(xué)活動(dòng)相似，區(qū)別主要是在實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)方面。由于建課時(shí)間短，視頻、閱讀材料等資源還不夠豐富，這些還需要在將來(lái)的教學(xué)過(guò)程中不斷完善。在條件允許的情況下，后期將會(huì)考慮加入虛擬仿真，以滿足于表示型學(xué)習(xí)者多樣性的學(xué)習(xí)需求。