劉富強(qiáng)，李智敏

（上海商學(xué)院 商務(wù)信息學(xué)院，上海 201400）

0 引 言

為適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代知識(shí)獲取的信息化、網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，改革傳統(tǒng)的以教師“滿堂灌”為特征的“填鴨式”教學(xué)方式成為新時(shí)期教育變革的必然趨勢，慕課、微課、雨課、翻轉(zhuǎn)課堂、SPOC等多種教學(xué)模式成為當(dāng)前教育的熱點(diǎn)，充分體現(xiàn)了教學(xué)范式從“教師為主體”到“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的演變，適應(yīng)了新時(shí)代學(xué)習(xí)者個(gè)性化、多元化的需求。但任何單一的教學(xué)模式都存在一定局限性，比如OBE教學(xué)模式對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力要求比較高；而在不同層次院校或者同一班級中學(xué)生自律性差異很大，參與的程度參差不齊，往往達(dá)不到使受教育者都能在原有基礎(chǔ)上獲得一定提升的教學(xué)目的。因此借助現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展成果，對常規(guī)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不足，形成多種教學(xué)模式有機(jī)融合的混合教學(xué)模式成為一種必然。

混合式教學(xué)模式形式多樣，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將經(jīng)典課堂教學(xué)進(jìn)行前后端拓展而形成的“線上與線下”混合模式成為一流課程的重要考核指標(biāo)；SPOC+QQ等交互形式在疫情期間得到廣泛應(yīng)用。這些混合教學(xué)模式從培養(yǎng)與提升學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)利用信息技術(shù)對傳統(tǒng)教學(xué)模式與流程進(jìn)行重造，實(shí)現(xiàn)“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變。

1 物聯(lián)網(wǎng)控制課程特點(diǎn)

為了推動(dòng)信息新技術(shù)與經(jīng)典課堂教學(xué)深度融合，創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，提升教法、學(xué)法效果，在這里選擇上海市級線上線下混合重點(diǎn)建設(shè)課程《物聯(lián)網(wǎng)控制》作為實(shí)踐研究對象。

物聯(lián)網(wǎng)是集系統(tǒng)工程、信息理論、控制理論等內(nèi)容于一體的交叉性新興學(xué)科。物聯(lián)網(wǎng)的興起掀起了繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮?！段锫?lián)網(wǎng)控制》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的主干課程之一。課程主要教學(xué)目標(biāo)是學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)控制工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行中所需的基本理論和技術(shù)，學(xué)會(huì)根據(jù)性能指標(biāo)分析、設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，掌握控制系統(tǒng)的調(diào)試與校正技術(shù)，使控制技術(shù)更好地服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)各種應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)的課程體系建設(shè)尚處于起步階段。《物聯(lián)網(wǎng)控制》課程是從傳統(tǒng)自動(dòng)化類課程延續(xù)而來，與傳統(tǒng)的自動(dòng)化人才培養(yǎng)目標(biāo)不同，物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)具有鮮明的信息新技術(shù)特色，再加上各學(xué)校因人才培養(yǎng)定位和目標(biāo)差異，導(dǎo)致實(shí)際課程內(nèi)容差異極大，比如有以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為重點(diǎn)的，有以PLC控制器為基礎(chǔ)貫穿整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。我校的物聯(lián)網(wǎng)工程從商業(yè)領(lǐng)域定位出發(fā)，《物聯(lián)網(wǎng)控制》教學(xué)內(nèi)容涵蓋了控制系統(tǒng)基本概念、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)時(shí)域分析、控制系統(tǒng)復(fù)頻域分析、控制系統(tǒng)校正方法、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等多方面的內(nèi)容。因課時(shí)所限，這些課程內(nèi)容必須合理安排，重點(diǎn)突出控制理論在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的分析和應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)的建模問題以及物聯(lián)網(wǎng)中控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法、復(fù)頻域分析法、控制系統(tǒng)的校正方法等；適當(dāng)增加現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)控制等內(nèi)容，加強(qiáng)智能家居、智能交通、智能物流等應(yīng)用實(shí)例的介紹和分析；刪除或弱化如傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等與其他課程重復(fù)的內(nèi)容。使課程的核心內(nèi)容緊緊圍繞控制系統(tǒng)的基本概念、時(shí)域和頻域分析法、控制系統(tǒng)校正法及在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用等方面。

《物聯(lián)網(wǎng)控制》具有理論性強(qiáng)、公式推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)日n程特點(diǎn)，需要學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，其理論與實(shí)踐體系所涵蓋的廣度和深度，對于上海商學(xué)院這種二本院校學(xué)生來說具有很大的挑戰(zhàn)性。在以往的課程教學(xué)中學(xué)生也表現(xiàn)出比較強(qiáng)的畏難心理，因此課程組教師進(jìn)行了多種教學(xué)改革與嘗試。

2 教學(xué)主體的思考

教學(xué)的主體地位就是“教”與“學(xué)”二者之間的關(guān)系處理。以教師“講”為主體的教學(xué)設(shè)計(jì)模式屬于比較常規(guī)的教學(xué)模式，在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過程中，教師處于絕對的主導(dǎo)地位，學(xué)生主要是“聽與練”，這種模式對于理論體系講解比較系統(tǒng)、全面，教師容易把控教學(xué)進(jìn)度，完成教學(xué)任務(wù)。但學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)地位，自主學(xué)習(xí)的能力培養(yǎng)與主觀能動(dòng)性調(diào)動(dòng)不夠。處于信息與技術(shù)迅猛發(fā)展的新時(shí)代，習(xí)慣被動(dòng)學(xué)習(xí)者對于知識(shí)領(lǐng)域的更新與擴(kuò)展能力不足的弱點(diǎn)尤為明顯。

為了迎接新工業(yè)革命對高等工程教育的挑戰(zhàn)，從美國興起的成果導(dǎo)向教育（OBE）理念被廣泛應(yīng)用于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中。OBE教育理念的關(guān)鍵是衡量學(xué)生能做什么，而不是學(xué)生知道什么。比如傳統(tǒng)的考核方式主要是衡量學(xué)生對知識(shí)的記憶程度，而不是學(xué)生做事情的思路、方法與認(rèn)知能力，這也是大家詬病的“高分低能”的主要原因。

OBE工程教育理念強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”，即整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施都要緊緊圍繞促進(jìn)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)成果（培養(yǎng)目標(biāo)）來進(jìn)行，通俗講就是教什么取決于學(xué)什么，怎么教取決于怎么學(xué)，教學(xué)評價(jià)主要取決于學(xué)得怎么樣。教師的角色從講授者變?yōu)橐龑?dǎo)者、組織者和協(xié)調(diào)者。這種教學(xué)理念對于學(xué)生和教師的要求更高，學(xué)生要具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)愿望，具有較好的合作、表達(dá)以及實(shí)踐能力；而對于教師來說從主角轉(zhuǎn)為輔角，要更善于運(yùn)用引導(dǎo)、評價(jià)、建設(shè)性介入等策略來協(xié)助學(xué)生達(dá)成預(yù)期成果。

3 混合教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施

《物聯(lián)網(wǎng)控制》課程與物聯(lián)網(wǎng)的工程設(shè)計(jì)結(jié)合緊密，實(shí)用性強(qiáng)，對實(shí)踐能力要求高。對于這種要求深厚理論基礎(chǔ)體系又具有很強(qiáng)的技術(shù)前瞻性的綜合性課程，教學(xué)中如果僅僅以傳統(tǒng)的講授法為主，會(huì)導(dǎo)致理論和實(shí)際脫鉤，學(xué)生的興趣不高，進(jìn)而削弱教學(xué)效果。而強(qiáng)調(diào)以學(xué)生“學(xué)”為主體的OBE教育理念在前期嘗試中也存在很多不足，尤其是在學(xué)生自主愿望不強(qiáng)、學(xué)習(xí)能力比較薄弱前提下，針對這種知識(shí)體系比較復(fù)雜的課程很容易將學(xué)習(xí)流于形式，缺乏深度理解，達(dá)不到掌握與應(yīng)用的教學(xué)目的。

為了提高教學(xué)質(zhì)量，在課程教學(xué)中采用了“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的線上與線下混合教學(xué)模式，針對不同的知識(shí)體系和要求設(shè)計(jì)采用了不同的教學(xué)手段和方法，如圖1所示。

圖1 《物聯(lián)網(wǎng)控制》混合教學(xué)模式架構(gòu)

3.1 OBE工程教育理念的引入

OBE教育理念的核心是訓(xùn)練學(xué)生從工程應(yīng)用的角度思考物聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)計(jì)問題。例如在學(xué)習(xí)智能家居中的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，教師通過精心設(shè)計(jì)的教學(xué)案例，采用“提出問題”“引導(dǎo)思考”“探索實(shí)踐”等方式，引導(dǎo)學(xué)生從工程角度出發(fā)，從設(shè)計(jì)者和使用者多個(gè)角色思考問題，將教師的講授與學(xué)生的自主思考與設(shè)計(jì)相結(jié)合，使學(xué)生能夠按工程師的思維思考、發(fā)現(xiàn)問題，并學(xué)會(huì)解決問題工程的方法，而不是被動(dòng)等待老師的標(biāo)準(zhǔn)答案。以此使學(xué)生建立工程思維與創(chuàng)新意識(shí)。

3.2 對分課堂形式的引入

通過引入對分課堂形式，踐行“教師主導(dǎo)+學(xué)生主體”教學(xué)理念。翻轉(zhuǎn)課堂形式充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，學(xué)生通過課前學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)、總結(jié)問題，再通過翻轉(zhuǎn)課堂由學(xué)生提出與解決問題。但如果遇到學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)或者課程的知識(shí)點(diǎn)比較繁雜且有一定的難度時(shí)，學(xué)生通過翻轉(zhuǎn)課堂所達(dá)到的學(xué)習(xí)效果就很有限。針對學(xué)生中存在的不預(yù)習(xí)、不復(fù)習(xí)、被動(dòng)接受知識(shí)、沒有真正轉(zhuǎn)化和吸收知識(shí)的學(xué)習(xí)風(fēng)氣與狀態(tài)問題，復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授基于心理學(xué)規(guī)律提出的課堂改革新模式，也就是對分課堂形式，將教學(xué)劃分為講授、內(nèi)化吸收、討論三個(gè)過程，在教學(xué)形式上注重先教后學(xué)，教師講授在先，學(xué)生學(xué)習(xí)在后，在課堂課時(shí)安排上實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的對分。對分課堂與翻轉(zhuǎn)課堂最大的區(qū)別在于對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的要求不同，對分課堂比翻轉(zhuǎn)課堂要求較低，教師可通過事先講課和課后的主題布置來引導(dǎo)學(xué)生把握方向與重點(diǎn)；在老師指導(dǎo)下通過小組學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)等方式做到復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)和拓展，相對來說對學(xué)生自學(xué)能力和自律性的要求降低了，尤其是針對《物聯(lián)網(wǎng)控制》這類課程，也更容易全面把握課程知識(shí)體系核心。

在課程教學(xué)實(shí)踐中針對不同的知識(shí)點(diǎn)和掌握要求，對分課程的安排形式還是有所區(qū)別的。對于比較經(jīng)典的內(nèi)容，如控制系統(tǒng)的頻域分析與設(shè)計(jì)方法，采用隔堂對分形式，以教師的課堂講授為主，配以課后的復(fù)習(xí)要求，學(xué)生是在教師講授后再通過翻轉(zhuǎn)形式復(fù)述和再講解，從而深化理解。而對學(xué)生已有一定基礎(chǔ)的課程內(nèi)容，如傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制算法等，可以采用當(dāng)堂對分進(jìn)行，教師少講或不講，通過事先布置作業(yè)形式安排預(yù)習(xí)，尤其提倡學(xué)生動(dòng)手制作微課掛在課程網(wǎng)站上供師生觀看。這樣學(xué)生既可以通過動(dòng)手制作而發(fā)現(xiàn)問題，又節(jié)約了課堂宣講的時(shí)間，提升了課堂教學(xué)效率。

3.3 線上與線下高效銜接

針對本課程內(nèi)容多、知識(shí)更新快的特點(diǎn)，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源可以豐富教學(xué)手段，打破“教材一本書”的單一格局，實(shí)現(xiàn)全方位、多維度的線上與線下高效銜接課程教學(xué)方式，發(fā)揮多種教學(xué)資源的配合、互補(bǔ)、協(xié)調(diào)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高教學(xué)效率和興趣。比如物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通道設(shè)計(jì)等課程，內(nèi)容比較開放，網(wǎng)上資源也比較豐富，教學(xué)中以線上的“網(wǎng)絡(luò)課堂”為主，布置小論文、小設(shè)計(jì)、查詢技術(shù)資料等開放性作業(yè)，配合課堂宣講、提問、小組分工討論等形式，開拓視野，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力，教師注意加以有效引導(dǎo)和補(bǔ)充，從實(shí)施過程來看效果十分明顯，能夠很好地彌補(bǔ)課時(shí)不足的缺憾。

3.4 教師和學(xué)生共同參與的多元化評價(jià)體系的引入

考試方式及內(nèi)容對學(xué)生的引導(dǎo)作用是很明顯的。我校很多學(xué)生存在學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不夠的問題，學(xué)習(xí)基本上還是圍繞考試這個(gè)指揮棒來進(jìn)行，而應(yīng)對傳統(tǒng)的筆試方式最好的辦法就是記憶與練習(xí)，這也是目前應(yīng)用與考核脫節(jié)最嚴(yán)重的地方。將以往考核記憶為主逐步轉(zhuǎn)向考核應(yīng)用能力，注重平時(shí)、注重實(shí)踐、注重對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的考核十分必要。為此設(shè)計(jì)一套知識(shí)、能力和素質(zhì)的綜合考核方法，在實(shí)踐中構(gòu)建多層次、多元化的教學(xué)評價(jià)體系，對引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)起到很好的作用。

目前理論考核主要有開卷、閉卷與半開卷三種形式。其中閉卷考試主要應(yīng)用于基礎(chǔ)知識(shí)的衡量，缺點(diǎn)是偏記憶性，要注意試題的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生能有發(fā)揮空間。開卷考試題目設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵，應(yīng)保障有一定的設(shè)計(jì)量和較多的閱讀量，衡量標(biāo)準(zhǔn)比較難控制，尤其是對學(xué)生掌握情況把握不準(zhǔn)時(shí)，設(shè)計(jì)性的題目難度可能會(huì)出現(xiàn)較大偏差，影響評價(jià)的客觀性、準(zhǔn)確性。半開卷就是在考試中允許學(xué)生帶一張手寫的A4紙，這種方式較好地解決了公式、概念的記憶問題，特別有利于學(xué)生的復(fù)習(xí)準(zhǔn)備，是一種綜合的方式，也是目前課程考核時(shí)主要采取的方式。

在評價(jià)考核體系中新增加了一個(gè)環(huán)節(jié)，就是期中考試結(jié)束后，老師要求學(xué)生對答錯(cuò)的地方進(jìn)行原因分析，根據(jù)訂正與分析的情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)募臃郑@種方式可以督促學(xué)生的復(fù)習(xí)、歸納、檢查工作，受到過專家組的高度評價(jià)。

在宣講、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐考核環(huán)節(jié)，為了能更公平、客觀評價(jià)學(xué)生的作品與自主學(xué)習(xí)能力，除教師團(tuán)隊(duì)打分外，還設(shè)置了學(xué)生自評與互評環(huán)節(jié)，計(jì)入平時(shí)成績與期中成績考核，這種多元化的評價(jià)體系受到學(xué)生廣泛歡迎，參與熱情高，促進(jìn)了教學(xué)效果的提升。

3.5 抓住個(gè)體教育“點(diǎn)”

在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，運(yùn)用“工程問題解決范式”，如圖2所示。依據(jù)CDIO模式，其中C代表構(gòu)思（Conceive），D代表設(shè)計(jì)（Design），I代表實(shí)現(xiàn)（Implement），O 代表運(yùn)作（Operate），合理運(yùn)用所學(xué)物聯(lián)網(wǎng)控制知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。要求提供完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告，包括技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)原理與框圖以及設(shè)計(jì)說明，并要求以團(tuán)隊(duì)形式組合完成并進(jìn)行課堂宣講，接受教師與同學(xué)的質(zhì)詢。

圖2 基于CDIO模式的課程設(shè)計(jì)范式

學(xué)生通過認(rèn)真查閱資料，針對社會(huì)熱點(diǎn)，提交了各有特色的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告。比如物聯(lián)網(wǎng)工程15級35位同學(xué)提交的報(bào)告題目就有26個(gè)，涵蓋了智能家居、溫濕度控制、智能開關(guān)、智能垃圾桶、智能車輛管理等多個(gè)方面。此外，還發(fā)揮教育部校企合作項(xiàng)目優(yōu)勢，聘請北京華晟經(jīng)世住校工程師擔(dān)任課程實(shí)踐指導(dǎo)教師，通過實(shí)踐訓(xùn)練、技術(shù)講座等多種形式，帶領(lǐng)學(xué)生開展競賽、申請校級及以上的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，切實(shí)提高學(xué)生應(yīng)用能力，拓展了課程知識(shí)領(lǐng)域。在2021年4月上海市計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力大賽中，課程主講教師與企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)學(xué)生完成的參賽作品“基于物聯(lián)網(wǎng)的聰明空調(diào)”獲得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目三等獎(jiǎng)；在2019年全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)大賽中指導(dǎo)學(xué)生完成作品“導(dǎo)盲機(jī)器人”獲華東賽區(qū)一等獎(jiǎng)。

4 結(jié) 語

教學(xué)有法，但無定法。任何一種教學(xué)模式都有其獨(dú)到一面，但限于教學(xué)條件、實(shí)踐環(huán)境、教師能力、學(xué)生基礎(chǔ)等多方面原因也有其局限性，此種情況下綜合眾多特色，因地制宜、因人而異、因材施教的混合教學(xué)模式的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來。處于新技術(shù)不斷發(fā)展的新時(shí)代，要求教師與時(shí)俱進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)一些新的教學(xué)思維、理念和方法，并勇于改革實(shí)踐，最終融合貫通，實(shí)現(xiàn)通過課程教學(xué)達(dá)到培養(yǎng)、鍛煉人才的根本目標(biāo)。