基于OBE的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究

張海洋 趙歡歡

摘要：將OBE理念引入到《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)中，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及考核評(píng)價(jià)3方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)施，經(jīng)實(shí)踐證明，采取這種課程設(shè)計(jì)可以有效激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）16-0172-02

OBE（Out-comes-Based Education，簡(jiǎn)稱 OBE）教育模式起源于西方國(guó)家的教育改革，是20 世紀(jì) 90 年代，美國(guó)教育家William G. Spady 提出的，其核心思想是“以學(xué)生為主體、以成果為驅(qū)動(dòng)”的成效為本教育理念[1]。OBE工程教育模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)，著重培養(yǎng)學(xué)生多方面、多層次應(yīng)用開發(fā)能力。

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)選修課程，通常在大四下學(xué)期開設(shè)，是培養(yǎng)學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)能力的重要課程之一。旨在通過(guò)具體的案例使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，掌握開發(fā)的基本原則與方法，能夠基于工程規(guī)范選擇合適的技術(shù)、設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)、實(shí)施適應(yīng)實(shí)際需求的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案[2]。本課程通過(guò)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目展開教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與應(yīng)用開發(fā)的實(shí)踐應(yīng)用能力，使學(xué)生認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)特征，并熟練掌握綜合應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程，從需求分析、編碼開發(fā)、測(cè)試等方面讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論實(shí)踐知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)綜合應(yīng)用系統(tǒng)。因此，本課程對(duì)學(xué)生的動(dòng)手開發(fā)能力有很高的要求，也同時(shí)要求教師合理組織教學(xué)，充分的調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣和積極性，能夠有條理、高效地解決問(wèn)題。

為提高教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程中引入 OBE 教學(xué)理念，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)制定不同的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)目標(biāo)與實(shí)踐教學(xué)及課程考核方案等進(jìn)行教學(xué)改革研究與探索。

1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)目前存在的問(wèn)題

1.1學(xué)生編程能力參差不齊

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程需要學(xué)生通過(guò)前期課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)具備較高的編程開發(fā)能力及思維，然而不同學(xué)生對(duì)于課程知識(shí)的掌握程度不同，其編程能力也參差不齊，使得教師在教學(xué)過(guò)程中不好把握分寸，想上好無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程其實(shí)并不容易。

1.2實(shí)踐教學(xué)缺乏系統(tǒng)性

由于本課程的實(shí)踐性比較強(qiáng)，在以往實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)踐課自主設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較少，學(xué)生驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)掌握程度還可以，但是對(duì)于問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決的能力不高，仍然對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)中涉及的概念及方法沒有較為完整深刻的認(rèn)識(shí)，做不到融會(huì)貫通，沒有綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的支撐學(xué)生對(duì)系統(tǒng)整體的掌握程度也不夠。

1.3考核評(píng)估機(jī)制不完善

考核方式方法的單一及不完善，導(dǎo)致高分并不能體現(xiàn)出真正的教學(xué)效果，同時(shí)學(xué)生的職業(yè)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也沒有得到培養(yǎng)和發(fā)展，因而需要根據(jù)OBE的理念，針對(duì)課程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的考核評(píng)估機(jī)制，預(yù)防“高分低能”[3]。

2基于OBE的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革

2.1合理設(shè)計(jì)課程目標(biāo)，聚焦學(xué)生能力培養(yǎng)

基于成果導(dǎo)向的課程目標(biāo)設(shè)計(jì)，包括：（1）掌握無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題解決方案的比較、綜合與改進(jìn)。（2）通過(guò)文獻(xiàn)收集和研究掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)復(fù)雜工程問(wèn)題的需求分析，能夠按照規(guī)范撰寫用戶需求文檔。（3）掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的設(shè)計(jì)原則和方法，并掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中典型的軟硬件的選型、使用和配置方法，具備設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)能力等。（4）能夠正確采集并整理傳感器數(shù)據(jù)，運(yùn)用主流的開發(fā)工具根據(jù)實(shí)際需求以及軟件工程規(guī)范編寫風(fēng)格良好的應(yīng)用程序，并能夠?qū)σ延械某绦蜻M(jìn)行測(cè)試與調(diào)試。（5）能夠根據(jù)工程設(shè)計(jì)的基本思想與方法，組隊(duì)完成設(shè)計(jì)開發(fā)基于多種感知、無(wú)線傳輸以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)融合的簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2以團(tuán)隊(duì)綜合實(shí)踐項(xiàng)目為抓手，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門對(duì)實(shí)踐性和動(dòng)手能力要求較高的課程，實(shí)踐課的目的在于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和知識(shí)綜合運(yùn)用的能力，故而，改革實(shí)踐教學(xué)尤其重要[4]。

將實(shí)踐教學(xué)分為4步：系統(tǒng)需求及概要設(shè)計(jì)，通過(guò)討論、文獻(xiàn)收集等讓學(xué)生熟悉應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)需求及概要設(shè)計(jì)的方法及過(guò)程;系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠熟練系統(tǒng)硬件模塊的選擇方法，能夠針對(duì)特定需求設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng);系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生能夠正確采集、處理、分析傳感器數(shù)據(jù)，運(yùn)用項(xiàng)目管理方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì);系統(tǒng)軟硬件調(diào)試與測(cè)試，學(xué)生能夠熟練掌握系統(tǒng)硬件調(diào)試、軟件測(cè)試及軟硬件聯(lián)調(diào)。同時(shí)將學(xué)生分成3～4人小組分工協(xié)作完成具體綜合項(xiàng)目的開發(fā)，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[5]。設(shè)計(jì)的綜合實(shí)踐項(xiàng)目如表1所示。

2.3改進(jìn)考核評(píng)價(jià)方式，注重學(xué)生學(xué)習(xí)成果

最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考查成績(jī)等組合而成，各部分所占比例如下：

平時(shí)成績(jī)（占25%）：平時(shí)表現(xiàn)考核：課堂考勤，參與需求分析等話題討論，中期檢查及報(bào)告。教師評(píng)判中期檢查報(bào)告稿并根據(jù)報(bào)告內(nèi)容的正確性、完成認(rèn)真度及規(guī)范性給出評(píng)定成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)（占25%）：主要考核根據(jù)學(xué)生熟悉硬件如單片機(jī)、無(wú)線模塊、各類傳感器的使用能力，物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及測(cè)試能力，學(xué)生可根據(jù)任課教師布置的實(shí)驗(yàn)題目與目標(biāo)，通過(guò)結(jié)合理論知識(shí)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、代碼編寫、測(cè)試與分析，給出一定形式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析說(shuō)明。上機(jī)與實(shí)驗(yàn)考核：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確性的完成情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性給出評(píng)定成績(jī)。

期末考查（占50%）：重點(diǎn)考核解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程項(xiàng)目中相關(guān)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，以分組答辯的形式進(jìn)行考核?？疾椴牧习ù疝qPPT，系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)演示講解及后續(xù)拍攝演示視頻，系統(tǒng)代碼及按照模板撰寫課程報(bào)告。教師根據(jù)考查材料的正確性、完成認(rèn)真度及規(guī)范性給出評(píng)定成績(jī)。

根據(jù)圖1可見，課程目標(biāo)4的達(dá)成度值最高，課程目標(biāo)3的達(dá)成度次之，課程目標(biāo)2的達(dá)成度情況卻稍差。由于目標(biāo)1主要反映學(xué)生利用所學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案的比較、綜合與改進(jìn)。而目標(biāo)2和3反映學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)開發(fā)能力，通過(guò)此次對(duì)比，在很大程度上顯示出學(xué)生利用相關(guān)知識(shí)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的方案設(shè)計(jì)能力還比較薄弱。

本課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，僅靠課堂上的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，是不夠的。因此，要充分利用好業(yè)余時(shí)間，擬針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題綜合考慮系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，采用多閱讀相關(guān)文獻(xiàn)方案，來(lái)增加知識(shí)面和知識(shí)積累，同時(shí)重視學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)等能力。

3結(jié)束語(yǔ)

OBE教育理念，是對(duì)傳統(tǒng)教育方式的變革，本文將OBE理念引入到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程中，基于OBE教育模式對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程中的課程目標(biāo)、實(shí)踐教學(xué)、考核評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革，這種新的教學(xué)模式雖然這大大增加了教師的工作量，但以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，使得學(xué)生真正可以在課堂上學(xué)到知識(shí)、提升能力。教學(xué)改革任重道遠(yuǎn)，一切改革工作都要以促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)為目的[6]。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】