普適計(jì)算課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索

高廣謂，鄧　松，賈昊鑫（南京郵電大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院，江蘇南京210023）

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普適計(jì)算課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索

高廣謂，鄧松，賈昊鑫
（南京郵電大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院，江蘇南京210023）

摘要：普適計(jì)算作為理工科高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在使學(xué)生初步掌握普適計(jì)算的概念、關(guān)鍵技術(shù)，以及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。筆者在面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的普適計(jì)算課程中，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了課程改革的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考核方法等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，總結(jié)了一些教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)課程教學(xué)改革實(shí)踐，學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)、科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力均得到了有效提高。

關(guān)鍵詞：普適計(jì)算；教學(xué)改革；素質(zhì)培養(yǎng)；實(shí)踐性

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展與普及，尤其是物聯(lián)網(wǎng)概念的產(chǎn)生，普適計(jì)算課程已成為理工科大學(xué)生必須掌握的一門計(jì)算機(jī)類的課程。普適計(jì)算課程是一門交叉學(xué)科［1］，是學(xué)生本科階段接觸的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的綜合性基礎(chǔ)課程，以普適計(jì)算作為物聯(lián)網(wǎng)方面的綜合應(yīng)用向?qū)W生介紹面向物聯(lián)網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)思想。通過(guò)本課程的理論教學(xué)，旨在使學(xué)生掌握普適計(jì)算的概念、關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，以及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

筆者在面向南京郵電大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院開(kāi)設(shè)的“普適計(jì)算”課程中進(jìn)行了課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索，提出在教學(xué)過(guò)程中面向科學(xué)研究和工程應(yīng)用，將傳統(tǒng)的知識(shí)傳授式教學(xué)轉(zhuǎn)變成問(wèn)題導(dǎo)向的研究型教學(xué)。通過(guò)將研究型教學(xué)理論與課程教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中由被動(dòng)接受者向發(fā)現(xiàn)者和探索者的身份轉(zhuǎn)變，為其后期進(jìn)一步的能力培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)改革中存在的問(wèn)題

1.理論多，實(shí)踐少。課程本身難度較大，理論性強(qiáng)、概念抽象。教師所講解大都是書(shū)本上的理論，對(duì)于實(shí)踐部分涉及很少，學(xué)生很難有太多的實(shí)踐環(huán)節(jié)。同時(shí)，課程要求較扎實(shí)的先修課程基礎(chǔ)。該課程是對(duì)學(xué)生前面所學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)及其應(yīng)用、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程的理論延伸和強(qiáng)化，這些先修課程本身也具有一定的難度，任何一門課程掌握得不夠好，都會(huì)造成學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的困難。

2.缺少實(shí)踐，考察方式單調(diào)。目前的教學(xué)實(shí)踐是基于原理介紹和簡(jiǎn)單示例開(kāi)展的，這會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果僅停留在知曉了理論上的結(jié)論，但無(wú)法轉(zhuǎn)化為能運(yùn)用的知識(shí)。該課程的期末考察方式是提交大論文，最終的成績(jī)也基本上由兩部分組成：平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)。這種考察方式易造成學(xué)生只注重理論的學(xué)習(xí)，不注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

三、教學(xué)改革與探索

1.創(chuàng)新教學(xué)方法。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是“教師講，學(xué)生聽(tīng)”。在這種模式下，教師感覺(jué)這門課難上，學(xué)生也感覺(jué)這門課難懂，形成了一種惡性循環(huán)。在實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，授課教師要始終貫徹理論聯(lián)系實(shí)際這個(gè)思想，要適量的穿插實(shí)際問(wèn)題的案例，這樣一方面使得教學(xué)內(nèi)容變得豐富多彩讓學(xué)生感覺(jué)到該門學(xué)科的價(jià)值，另一方面優(yōu)秀算法可以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維［2］。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在時(shí)間和空間上對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行了全方位的延伸，填補(bǔ)了過(guò)去傳統(tǒng)教學(xué)許多力不能及的地方。一方面，教師可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取最新的研究成果（如人工智能等）、在線論壇資源并將其推薦給學(xué)生。另一方面，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)師生信息的及時(shí)交互，方式包括建立課程QQ討論組、在線答疑、建立在線作業(yè)提交和批改系統(tǒng)等，將師生交流從課堂上拓展到隨時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)溝通。

2.教學(xué)內(nèi)容的選擇。建立科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容體系，對(duì)于豐富充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效果起著不容置疑的重要作用。一方面，普適計(jì)算所涉及的內(nèi)容非常廣泛，與先修物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的某些經(jīng)典內(nèi)容有交叉而又各有側(cè)重，選擇恰當(dāng)?shù)膬?nèi)容有助于普適計(jì)算課程在整個(gè)專業(yè)課程體系中的準(zhǔn)確定位。另一方面，普適計(jì)算本身是一門年輕的學(xué)科，正在不斷地發(fā)展之中，教學(xué)內(nèi)容需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷注入新鮮血液和活力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)所學(xué)課程有更多的興趣，進(jìn)而激發(fā)他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)探索的愿望。

教材的選擇對(duì)于教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果也起到了重要的作用。現(xiàn)在，該課程的教材大體可以分為兩類：一類偏重理論，主要解決“什么是什么”的問(wèn)題，重點(diǎn)是理論推導(dǎo)和算法分析。在使用這樣的教材授課時(shí)，授課教師必須花大量的時(shí)間進(jìn)行理論定理的推導(dǎo)。另一類偏重應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，主要解決“如何進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用”［3］。這樣的教材會(huì)使學(xué)生的編程能力有所提高，但是由于對(duì)方法理論的理解不透徹反而束縛學(xué)生們算法的實(shí)現(xiàn)。由于兩類教材都存在缺陷，因此教師要積極地選擇既重視理論介紹又重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的優(yōu)秀教材。

3.注重課堂舉例。通過(guò)和一些學(xué)生關(guān)于普適計(jì)算課程學(xué)習(xí)的交談得知，學(xué)生普遍反映課程定義理論抽象、空洞，難以理解和掌握。造成這種現(xiàn)象的主要原因是課堂上授課教師示例的運(yùn)用比較少。多數(shù)的教師注重讓學(xué)生理解定義和理論，在舉例方面講解比較少，即使舉例可能所舉的例子也比較簡(jiǎn)單，不實(shí)用。正如前面講的那樣，普適計(jì)算是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，教師在教授這門課程的時(shí)候要更加貼近實(shí)際應(yīng)用。比如在上下文感知技術(shù)、可穿戴計(jì)算技術(shù)章節(jié)，可以適當(dāng)?shù)卦倭信e一些智能傳感應(yīng)用和智能機(jī)器人方面的例子。課堂上舉例子不僅僅是為了便于學(xué)生的理解，更應(yīng)該是為了啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在由理論走向?qū)嵺`的過(guò)程中給學(xué)生做一個(gè)示范。

4.改革考核方式。在傳統(tǒng)的考核方式下，期末考試成績(jī)占大部分，平時(shí)成績(jī)占小部分，這在一定程度上導(dǎo)致一些學(xué)生考前突擊復(fù)習(xí)，僅僅靠記憶獲取高分，導(dǎo)致考核成績(jī)的不公平。我們嘗試將平時(shí)成績(jī)從考勤、作業(yè)兩方面拓展為包括課程設(shè)計(jì)、在線作業(yè)、研究小論文、課堂表現(xiàn)等都納入到考核體系中。學(xué)生研究選題新穎性、課堂參與的積極性都是考核指標(biāo)［4］。另一方面，我們將考核與教改有機(jī)結(jié)合，將期末的閉卷考試改為主觀題，選題范圍可以是論述本課程涉及的關(guān)鍵技術(shù)的研究背景和研究進(jìn)展或者是對(duì)某些關(guān)鍵技術(shù)的深層思考，或者是對(duì)本課程的教學(xué)提出寶貴意見(jiàn)或建議。學(xué)生可見(jiàn)仁見(jiàn)智自由發(fā)揮，從而促使他們思考學(xué)習(xí)內(nèi)容，思考教學(xué)過(guò)程與學(xué)習(xí)過(guò)程本身存在的有待改進(jìn)之處。

參考文獻(xiàn)：

［1］王堃.普適計(jì)算［M］.清華大學(xué)出版社，2014.

［2］曲良輝，邢琳，周瑞芳，于志云，郭森林.計(jì)算方法課程教學(xué)方法與手段的改革與實(shí)踐［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（23）：189-191.

［3］唐旭清，朱平.數(shù)值計(jì)算方法課程教學(xué)的若干思考［J］.江南大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（4）：78-81.

［4］孫廷凱，於冬軍，余立功，劉傳才，金忠.算法設(shè)計(jì)與分析課程教學(xué)改革與探索［J］.中國(guó)輕工教育教育，2012（1）：61-63.

［責(zé)任編輯張宇］

中圖分類號(hào)：G64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-9132（2016）28-0054-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.28.034