基于翻轉課堂的物聯網技術及應用實驗課程教學研究

廣東培正學院 俞 萍

人類社會逐漸進入信息時代，信息技術讓我們的社會生活發生了翻天覆地的變化，教育教學也不例外，教學方法、教學手段、教學模式、教學過程、教學角色等許多方面都發生了巨大的變革。

一、研究的背景

什么是基于翻轉課堂的教學？翻轉課堂是指對學生的學習時間進行重新調整安排，將學習的主動權從教師轉移給學生。這種新型教學模式對課堂內寶貴的45 分鐘進行重新分配，并調動學生自覺地利用課下時間，時間在固定的45 分鐘的基礎上進行了擴展延伸。如此，學生能夠更專注于主動解決問題，從而可以更深層次地理解和解決問題；教師也可以花較少時間講授知識。這種問題導向式學習引導學生在課前完成自主學習，他們可以聽視頻講座、聽播客、閱讀電子書，還能在手機和電腦網絡上與其他同學先行進行討論，隨時查閱所需要的資料，教師也會有更多的時間對每個學生進行學業指導，師生可以充分進行技術交流。在課余時間，學生可以自主規劃學習計劃、學習內容，自主選擇獲取知識的方法，教師則可以采用多樣化的教學模式和方法來引導學生，讓學生通過自主學習來提高自身的學習能力。在信息飛速發展的時代，不一定要到學校教室內接受教師傳統式教學講授，學生可以通過各種互聯網工具獲得豐富的在線學習資源。翻轉課堂就是基于傳統課堂以教師講授為主的教學模式，針對教學結構與教學流程進行改革變化，由此將引發教師角色、教學模式、教學管理等一系列的變革。互聯網在翻轉課堂教學改革中尤其重要。

翻轉課堂教學是多種教學模式改革的統稱，它可以是混合式、探究性的學習。其結合其他教學工具和模式，讓學生能更主動地參與教學，讓學生的學習更加主動、靈活，更容易學有所得。

雖然不能完全脫離傳統的教學模式，但是可以將翻轉課堂充分地運用于教學。那么，該如何進行適當的改進呢？這是我們在實踐教學改革中亟待解決的問題。

我們學校是一所多學科交融滲透協調發展的省直全日制民辦普通本科高校。本校以培養創新創業型、應用型人才為辦學目的，注重學生的創新能力和實踐能力的培養。數字科學與計算機學院目前發展的新專業中有物聯網方向的，物聯網技術及應用是該專業的基礎課程，因此該課程的實驗實踐教學尤為重要。本專業的學生大部分是理工科類生源，但是物聯網技術專業課程的知識基礎比較薄弱，尤其對于物聯網技術專業的硬件課程知識的學習不夠全面和扎實，硬件實驗部分實踐動手能力比較薄弱。因此，學生的實踐教學難度較大。以前傳統的講授教學方式已經不適應當前教學現狀，學生的興趣不夠高。因此，要在原有的傳統教學模式基礎上進行創新改革，開發適應本學院學生的特色教學模式。

二、研究的主要內容和手段

翻轉課堂目前處于起步探索的階段，還未被很好地應用于實際教學。傳統的教學模式是教師在固定場所即課堂上進行授課，布置課后家庭作業，讓學生回家自行完成練習。而翻轉課堂則是要求學生通過看視頻、網上查找資料等方式，在上新課前先行利用課余時間自行預習相關的知識內容；教師上課的主要任務就是引導學生以問題和項目為導向，學習如何提出問題、如何解決問題，組織大家討論項目?；ヂ摼W的普及和計算機技術在教育領域的應用，使得翻轉課堂教學模式變得更加可行。

翻轉課堂與傳統課堂教學模式主要不同的是，翻轉課堂是重新調整安排課堂內外的時間，將學習的主動權交給學生。在這種新型的教學模式下，課堂內寶貴的45 分鐘時間，學生可以更專注于主動學習，以項目為核心驅動教學知識點的學習和運用，共同完成研究、解決問題，從而獲得對知識更深層次的理解。傳統的教學模式是以教師傳遞知識為主，而新教學模式則是以學生自主學習為主。學生在家利用課余時間，可隨時隨地很方便地通過教師發布的作業和教學視頻完成知識的學習。這種課堂可以說是一種云教室、云課堂，具有獨特的優勢。

首先，云教室、云課堂更加注重學生與教師隨時隨地的溝通、交流。云教室、云課堂可以不用固定教學場所，節省了教學場所的硬件資源。包括答疑解惑等都可以通過云教室、云課堂線上完成。

其次，優質的教學資源可以實現共享。學生可以通過互聯網獲得、使用優質的教育資源，不再單純地依賴某一個授課教師教授知識。課堂和教師的角色也發生了變化，教師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識。教師可以利用互聯網更好地發揮集體備課的優勢，探討發掘更優質的資源進行共享。如此更加有利于教師隊伍的建設和教學資源的利用。

我們可以將翻轉課堂這種新型模式應用于教學改革，在實際教學中充分發揮翻轉課堂的優勢。本校數字科學與計算機學院的計算機課程有很多實踐類課程，實驗課程占教學環節很大比例，越來越重視實踐環節是當前教學的一大趨勢。學校教學對實踐應用更加重視，凸顯了實踐環節的重要性。我們現在以物聯網技術及應用這門課程的教學為例，該課程總共48 學時，實驗環節有18 學時，包含了6 個實驗課程。該課程目前教學還是以傳統教學模式為主，以教師講授知識為主。首先，教師將實驗的原理和實驗方法給學生進行講解和描述，并對實驗操作進行示范性教學；然后，學生根據實驗指導書和教師講解的知識進行相應操作。對應的實驗指導書中，教師會給學生布置思考的問題和作業，讓學生帶著問題和疑問去完成實驗。

目前，這種教學模式存在諸多不足之處，需要積極改善。首先，在課程安排上，課堂時間畢竟有限，只有寶貴的45 分鐘，可以將時間充分地利用起來，對課堂知識進行延伸。在固定的教學時間中，學生學習和掌握知識的能力有限，如何讓學生在有限的時間內更好地掌握知識，更加高效地學習和掌握知識，是亟須解決的難題。學生雖然可以在教師的指導和要求下按時按量完成實驗操作，但是最后在考試考核的時候，仍然存在如下問題：學生對之前做的實驗不太熟悉和了解，甚至會遺忘知識，雖然完成實驗的同時撰寫了實驗報告，但是仍然對實驗欠缺深層次的理解。究其原因，主要是沒有足夠的時間和空間對問題進行思考和反饋，對知識的掌握只是單向輸入、被動吸收，對知識的理解只停留在表面上，經過一個學期很容易造成知識的遺忘，沒有真正理解吸收。

要想改變這種現狀，筆者覺得還是需要對教學方式、模式進行創新和改革。應當給學生提供能夠充分進行自主學習的機會和平臺，以更好地發揮學生的主觀能動性，使其更好地吸收知識。以物聯網技術及應用這門課程為例，由于本校學生的專業課程較多、其他社團活動比較豐富，沒有過多時間花在每一門課程上，學生很少會主動預習課程。因此，我們將課后作業進行了調整，讓學生更加重視課前作業和課前預習。這學期我們都會布置課前學習任務，給出學習任務單，課前布置作業讓學生在上新課前利用課余時間，通過觀看教學視頻，結合教師布置的任務單去完成打卡、完成任務，這樣能讓學生的學習更有目的性。如此也可以讓學生充分自主安排時間，充分利用碎片時間。

傳統教學模式是教師在課堂上講課，布置課后作業讓學生回家練習。而翻轉課堂下，教師的角色發生了較大的變化。教師上課的主要任務是引導學生討論、解決問題，更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識，這樣才能充分調動學習的積極性。有壓力才有動力，學生才能更好地去理解、運用知識，做知識的主人。學生充分發揮在課堂上的主導作用，同時使得我們的課堂教學形式更多樣化。這個學期的改革實踐中，我們發現本校學生的特點是學習能力非常強，有思想、有主見、有較強的自主學習能力。我們之前未能給學生提供一個自主學習的平臺和發揮特長的舞臺，無法激發學生的特性和能力。與其讓我們被動去傳授知識，不如讓學生發揮他們的特長，學會運用知識，這對于學生來講很有必要。

我們在具體改革實施過程中建立了物聯網技術及應用實踐課程的教學體系，制作了相關的實踐教學視頻，將實踐方法改革與實際課堂相整合，并結合近年來廣東培正學院數字科學與計算機學院的網絡工程專業在實踐教學中的經驗，在翻轉課堂的新型環境下，提出“引進新教學模式，提升實驗水平，建立符合現代社會要求的實踐教學體系，提高學生的實踐動手和創新能力”建設思路，針對物聯網技術及應用實踐課程的實踐教學進行翻轉課堂教學改革，制定或修訂以翻轉課堂為主導方向的實踐指導書和實驗視頻資料。

物聯網技術及應用作為一門實踐性非常強的課程，在學生從被動接受知識到積極參與實踐鍛煉這一過程中，教師引導學生不斷領悟，逐步提高了學生的應用、設計能力。這一過程的各個環節如何協調、內容如何取舍，都要不斷研究。在這方面，通過實施一些教改項目、教學研究項目，我們取得了一定成果。我們也積極借鑒國內外同行的有益經驗，為培養真正為社會所需要的人才而不斷努力。我們針對應用型本科專業學生實踐能力的培養方法進行了研究與探索，提出優化理論教學、規范實踐環節、制定系統化的培養目標等一系列提高綜合實踐能力的方法。我們在應用型人才培養方面積極探索，確立人才培養模式，以知識傳授為基礎，以能力培育為重點，注重人才知識、能力、素質的協調發展，使人才具有較強的實踐、創新能力和職業技能。

在課程改革過程中，優化教學方法和手段，主要問題是如何將翻轉課堂應用到教學中。很多教師和學生會對翻轉課堂產生誤解，認為制作教學視頻就可以了。然而，要將微課教學視頻真正應用到教學中，發揮學生的自主學習能力，教學視頻固然重要，更重要的是合理支配課堂上多出來的時間。針對學生在課堂內的對話和討論，教師要細致地觀察并進行精心準備，真正做到因材施教。翻轉課堂之所以成功，是因為課堂討論促進了學生吸收內化知識效益的提升，同時，翻轉課堂規范了實踐環節，優化了教學考核的方式方法。

我們應逐步提高學生的實踐能力，在課堂教學方法和手段改革、實驗、畢業設計、課外競賽環節加強建設力度，并且要將新教學理念和教學方法很好地運用到教學中，讓學生發揮自主學習、勤于思考的能力和優勢。

三、研究的成果與不足之處

本校學生的硬件課程基礎比較薄弱。以物聯網技術及應用實踐課程為例，物聯網技術及應用課程是一門硬件要求較高、有關綜合應用的專業必修課程，該課程需要用到計算機硬件基礎知識。在此改革模式環境下，學生的動手實踐能力有了一定的提高，在畢業設計選題中，有越來越多學生偏向該課程相關的選題。例如物聯網技術相關的課題越來越多，大學生創新創業項目在這個領域的課題也越來越多。這里可以看出，學生對該類課程的實踐能力有比較明顯的提高，有更多同學加入該領域的課程實踐的研究學習當中，對該課程的興趣大大增強。此改革模式中相關專業課程加大了實踐力度，增加了實踐環節和實踐學習的機會，積極鼓勵學生在課余時間多參與一些提高實踐能力的活動，培養能從事計算機軟件、硬件設計和應用的人才。

該教學改革也有不足之處，教學準備比傳統教學的工作量要大很多，對教師的備課、授課方式有極大的挑戰。如果改革進展順利，會有很好的成效；如果對改革把握不好，很可能把課堂教學搞砸。所以此次教學改革可以說是對教師的一次極大挑戰。另外，這種新的教學模式需要一個磨合適應的過程，教學過程中難免會遇到很多不可預料的問題，這都需要教師在教學改革過程中不斷摸索革新。