刘富强，李智敏

（上海商学院 商务信息学院，上海 201400）

0 引 言

为适应“互联网+”时代知识获取的信息化、网络化特点，改革传统的以教师“满堂灌”为特征的“填鸭式”教学方式成为新时期教育变革的必然趋势，慕课、微课、雨课、翻转课堂、SPOC等多种教学模式成为当前教育的热点，充分体现了教学范式从“教师为主体”到“教师为主导、学生为主体”的演变，适应了新时代学习者个性化、多元化的需求。但任何单一的教学模式都存在一定局限性，比如OBE教学模式对学生自主学习能力要求比较高；而在不同层次院校或者同一班级中学生自律性差异很大，参与的程度参差不齐，往往达不到使受教育者都能在原有基础上获得一定提升的教学目的。因此借助现代新技术的发展成果，对常规的教学模式进行改革，弥补传统课堂、网络教学的不足，形成多种教学模式有机融合的混合教学模式成为一种必然。

混合式教学模式形式多样，借助互联网技术将经典课堂教学进行前后端拓展而形成的“线上与线下”混合模式成为一流课程的重要考核指标；SPOC+QQ等交互形式在疫情期间得到广泛应用。这些混合教学模式从培养与提升学习者自主学习能力的角度出发，强调利用信息技术对传统教学模式与流程进行重造，实现“以教为中心”向“以学为中心”转变。

1 物联网控制课程特点

为了推动信息新技术与经典课堂教学深度融合，创新学习方式，提升教法、学法效果，在这里选择上海市级线上线下混合重点建设课程《物联网控制》作为实践研究对象。

物联网是集系统工程、信息理论、控制理论等内容于一体的交叉性新兴学科。物联网的兴起掀起了继计算机、互联网与移动通信后的又一次信息产业浪潮。《物联网控制》是物联网工程专业中的主干课程之一。课程主要教学目标是学习物联网控制工程设计与运行中所需的基本理论和技术，学会根据性能指标分析、设计物联网控制系统，掌握控制系统的调试与校正技术，使控制技术更好地服务于物联网各种应用。

物联网工程人才培养的课程体系建设尚处于起步阶段。《物联网控制》课程是从传统自动化类课程延续而来，与传统的自动化人才培养目标不同，物联网控制系统具有鲜明的信息新技术特色，再加上各学校因人才培养定位和目标差异，导致实际课程内容差异极大，比如有以计算机控制技术为重点的，有以PLC控制器为基础贯穿整个控制系统设计的。我校的物联网工程从商业领域定位出发，《物联网控制》教学内容涵盖了控制系统基本概念、控制系统数学模型、控制系统时域分析、控制系统复频域分析、控制系统校正方法、现代控制理论、计算机控制、无线传感网络、网络控制系统等多方面的内容。因课时所限，这些课程内容必须合理安排，重点突出控制理论在物联网系统中的分析和应用，如物联网的建模问题以及物联网中控制系统的时域分析法、复频域分析法、控制系统的校正方法等；适当增加现代控制理论、计算机控制、网络控制等内容，加强智能家居、智能交通、智能物流等应用实例的介绍和分析；删除或弱化如传感器技术、网络技术等与其他课程重复的内容。使课程的核心内容紧紧围绕控制系统的基本概念、时域和频域分析法、控制系统校正法及在物联网中的应用等方面。

《物联网控制》具有理论性强、公式推导严谨等课程特点，需要学生具有较好的数学基础，其理论与实践体系所涵盖的广度和深度，对于上海商学院这种二本院校学生来说具有很大的挑战性。在以往的课程教学中学生也表现出比较强的畏难心理，因此课程组教师进行了多种教学改革与尝试。

2 教学主体的思考

教学的主体地位就是“教”与“学”二者之间的关系处理。以教师“讲”为主体的教学设计模式属于比较常规的教学模式，在整个教学活动过程中，教师处于绝对的主导地位，学生主要是“听与练”，这种模式对于理论体系讲解比较系统、全面，教师容易把控教学进度，完成教学任务。但学生处于被动学习地位，自主学习的能力培养与主观能动性调动不够。处于信息与技术迅猛发展的新时代，习惯被动学习者对于知识领域的更新与扩展能力不足的弱点尤为明显。

为了迎接新工业革命对高等工程教育的挑战，从美国兴起的成果导向教育（OBE）理念被广泛应用于工程教育认证标准中。OBE教育理念的关键是衡量学生能做什么，而不是学生知道什么。比如传统的考核方式主要是衡量学生对知识的记忆程度，而不是学生做事情的思路、方法与认知能力，这也是大家诟病的“高分低能”的主要原因。

OBE工程教育理念强调“以学生为中心”，即整个教学设计与教学实施都要紧紧围绕促进学生达到学习成果（培养目标）来进行，通俗讲就是教什么取决于学什么，怎么教取决于怎么学，教学评价主要取决于学得怎么样。教师的角色从讲授者变为引导者、组织者和协调者。这种教学理念对于学生和教师的要求更高，学生要具备较强的自主学习愿望，具有较好的合作、表达以及实践能力；而对于教师来说从主角转为辅角，要更善于运用引导、评价、建设性介入等策略来协助学生达成预期成果。

3 混合教学模式的设计与实施

《物联网控制》课程与物联网的工程设计结合紧密，实用性强，对实践能力要求高。对于这种要求深厚理论基础体系又具有很强的技术前瞻性的综合性课程，教学中如果仅仅以传统的讲授法为主，会导致理论和实际脱钩，学生的兴趣不高，进而削弱教学效果。而强调以学生“学”为主体的OBE教育理念在前期尝试中也存在很多不足，尤其是在学生自主愿望不强、学习能力比较薄弱前提下，针对这种知识体系比较复杂的课程很容易将学习流于形式，缺乏深度理解，达不到掌握与应用的教学目的。

为了提高教学质量，在课程教学中采用了“以教师为主导、学生为主体”的线上与线下混合教学模式，针对不同的知识体系和要求设计采用了不同的教学手段和方法，如图1所示。

图1 《物联网控制》混合教学模式架构

3.1 OBE工程教育理念的引入

OBE教育理念的核心是训练学生从工程应用的角度思考物联网控制设计问题。例如在学习智能家居中的温湿度控制系统设计时，教师通过精心设计的教学案例，采用“提出问题”“引导思考”“探索实践”等方式，引导学生从工程角度出发，从设计者和使用者多个角色思考问题，将教师的讲授与学生的自主思考与设计相结合，使学生能够按工程师的思维思考、发现问题，并学会解决问题工程的方法，而不是被动等待老师的标准答案。以此使学生建立工程思维与创新意识。

3.2 对分课堂形式的引入

通过引入对分课堂形式，践行“教师主导+学生主体”教学理念。翻转课堂形式充分体现了以学生为主体的教学理念，学生通过课前学习发现、总结问题，再通过翻转课堂由学生提出与解决问题。但如果遇到学生自主学习能力不强或者课程的知识点比较繁杂且有一定的难度时，学生通过翻转课堂所达到的学习效果就很有限。针对学生中存在的不预习、不复习、被动接受知识、没有真正转化和吸收知识的学习风气与状态问题，复旦大学张学新教授基于心理学规律提出的课堂改革新模式，也就是对分课堂形式，将教学划分为讲授、内化吸收、讨论三个过程，在教学形式上注重先教后学，教师讲授在先，学生学习在后，在课堂课时安排上实现教师与学生的对分。对分课堂与翻转课堂最大的区别在于对学生自主学习能力的要求不同，对分课堂比翻转课堂要求较低，教师可通过事先讲课和课后的主题布置来引导学生把握方向与重点；在老师指导下通过小组学习、师生互动等方式做到复习、预习和拓展，相对来说对学生自学能力和自律性的要求降低了，尤其是针对《物联网控制》这类课程，也更容易全面把握课程知识体系核心。

在课程教学实践中针对不同的知识点和掌握要求，对分课程的安排形式还是有所区别的。对于比较经典的内容，如控制系统的频域分析与设计方法，采用隔堂对分形式，以教师的课堂讲授为主，配以课后的复习要求，学生是在教师讲授后再通过翻转形式复述和再讲解，从而深化理解。而对学生已有一定基础的课程内容，如传感器技术、网络技术、控制算法等，可以采用当堂对分进行，教师少讲或不讲，通过事先布置作业形式安排预习，尤其提倡学生动手制作微课挂在课程网站上供师生观看。这样学生既可以通过动手制作而发现问题，又节约了课堂宣讲的时间，提升了课堂教学效率。

3.3 线上与线下高效衔接

针对本课程内容多、知识更新快的特点，充分运用网络教学资源可以丰富教学手段，打破“教材一本书”的单一格局，实现全方位、多维度的线上与线下高效衔接课程教学方式，发挥多种教学资源的配合、互补、协调作用，激发学生的学习自主性，提高教学效率和兴趣。比如物联网中网络构建、计算机控制系统通道设计等课程，内容比较开放，网上资源也比较丰富，教学中以线上的“网络课堂”为主，布置小论文、小设计、查询技术资料等开放性作业，配合课堂宣讲、提问、小组分工讨论等形式，开拓视野，激发学生自主学习动力，教师注意加以有效引导和补充，从实施过程来看效果十分明显，能够很好地弥补课时不足的缺憾。

3.4 教师和学生共同参与的多元化评价体系的引入

考试方式及内容对学生的引导作用是很明显的。我校很多学生存在学习的主动性不够的问题，学习基本上还是围绕考试这个指挥棒来进行，而应对传统的笔试方式最好的办法就是记忆与练习，这也是目前应用与考核脱节最严重的地方。将以往考核记忆为主逐步转向考核应用能力，注重平时、注重实践、注重对学生自主学习的考核十分必要。为此设计一套知识、能力和素质的综合考核方法，在实践中构建多层次、多元化的教学评价体系，对引导学生学习起到很好的作用。

目前理论考核主要有开卷、闭卷与半开卷三种形式。其中闭卷考试主要应用于基础知识的衡量，缺点是偏记忆性，要注意试题的设计，让学生能有发挥空间。开卷考试题目设计比较关键，应保障有一定的设计量和较多的阅读量，衡量标准比较难控制，尤其是对学生掌握情况把握不准时，设计性的题目难度可能会出现较大偏差，影响评价的客观性、准确性。半开卷就是在考试中允许学生带一张手写的A4纸，这种方式较好地解决了公式、概念的记忆问题，特别有利于学生的复习准备，是一种综合的方式，也是目前课程考核时主要采取的方式。

在评价考核体系中新增加了一个环节，就是期中考试结束后，老师要求学生对答错的地方进行原因分析，根据订正与分析的情况进行适当的加分，这种方式可以督促学生的复习、归纳、检查工作，受到过专家组的高度评价。

在宣讲、课程设计等实践考核环节，为了能更公平、客观评价学生的作品与自主学习能力，除教师团队打分外，还设置了学生自评与互评环节，计入平时成绩与期中成绩考核，这种多元化的评价体系受到学生广泛欢迎，参与热情高，促进了教学效果的提升。

3.5 抓住个体教育“点”

在课程设计环节，运用“工程问题解决范式”，如图2所示。依据CDIO模式，其中C代表构思（Conceive），D代表设计（Design），I代表实现（Implement），O 代表运作（Operate），合理运用所学物联网控制知识设计一个实用的物联网控制系统。要求提供完整的系统设计报告，包括技术指标、设计原理与框图以及设计说明，并要求以团队形式组合完成并进行课堂宣讲，接受教师与同学的质询。

图2 基于CDIO模式的课程设计范式

学生通过认真查阅资料，针对社会热点，提交了各有特色的物联网控制系统设计报告。比如物联网工程15级35位同学提交的报告题目就有26个，涵盖了智能家居、温湿度控制、智能开关、智能垃圾桶、智能车辆管理等多个方面。此外，还发挥教育部校企合作项目优势，聘请北京华晟经世住校工程师担任课程实践指导教师，通过实践训练、技术讲座等多种形式，带领学生开展竞赛、申请校级及以上的创新创业项目，切实提高学生应用能力，拓展了课程知识领域。在2021年4月上海市计算机应用能力大赛中，课程主讲教师与企业导师共同指导学生完成的参赛作品“基于物联网的聪明空调”获得物联网应用项目三等奖；在2019年全国大学生物联网设计大赛中指导学生完成作品“导盲机器人”获华东赛区一等奖。

4 结 语

教学有法，但无定法。任何一种教学模式都有其独到一面，但限于教学条件、实践环境、教师能力、学生基础等多方面原因也有其局限性，此种情况下综合众多特色，因地制宜、因人而异、因材施教的混合教学模式的优势就显现出来。处于新技术不断发展的新时代，要求教师与时俱进，不断学习一些新的教学思维、理念和方法，并勇于改革实践，最终融合贯通，实现通过课程教学达到培养、锻炼人才的根本目标。