物聯網工程專業(yè)導論課程的教學探索與研究

王恩亮

(安徽新華學院 電子通信工程學院,安徽 合肥230088)

物聯網專業(yè)導論課程是針對大一新生開設的一門專業(yè)基礎課程,可以幫助學生了解物聯網工程專業(yè)內涵特點、專業(yè)涉及的主要學科知識、課程體系、專業(yè)人才培養(yǎng)基本要求等,使學生在學習專業(yè)知識之前,建立起對專業(yè)的全局認識,了解物聯網專業(yè)技術領域、應用前景及發(fā)展動態(tài),認識專業(yè)與社會經濟發(fā)展的關系,明確各門專業(yè)課程之間的聯系,從而激發(fā)學生求知欲,幫助學生提升學習興趣,明確學習目標,制定學習計劃,為后續(xù)的專業(yè)相關課程的學習、能力的提高、素質的培養(yǎng)等打下良好的基礎。

1 物聯網專業(yè)導論課程的教學內容

1．1 課程特點

物聯網專業(yè)是一門交叉學科,覆蓋了當前計算機、互聯網、無線通信、微電子、傳感器、自動化等學科方向[1]。這使得物聯網的內容極其豐富,涉及傳感器技術、RFID 技術、無線傳感網絡、大數據、云計算、智能處理、物聯網技術安全等多領域知識,每個部分的知識都可以獨立成為一門課程,內容的交叉性復合型增加了教師授課的難度,對教師的能力素質提出了更高的要求。專業(yè)導論課程不僅內容廣,而且學時一般較少,教師要想在有限課時內將物聯網領域的知識全部講到是非常困難的,很多時候只能對主要知識流水式地做一個籠統(tǒng)介紹,往往不能清晰展示物聯網的主線,造成學生的困惑,無法達到教學目標,專業(yè)導論課程教學也就失去了本身的意義。

1．2 明晰教學內容

大學新生對物聯網領域的技術認識幾乎是一片空白,把這些技術直接呈現在學生面前,學生真的是一頭霧水[2]。結合物聯網專業(yè)導論課程特點,高效地將復雜堆砌的知識搭建起來,分別從物聯網技術知識體系和專業(yè)培養(yǎng)內涵兩方面構建清晰的課程教學內容框架,從整體上對教學內容進行優(yōu)化,將物聯網技術體系內容進行優(yōu)化整合,分為三個層次：感知層、網絡傳輸層和應用層,如圖1所示。要想在有限的時間內將上述內容全部講解并不現實,因此按照三層體系結構選取最具有代表性的重點知識內容進行介紹,強調物聯網的層次化知識體系和內涵,目的是讓學生對物聯網的整體架構、關鍵技術有一個整體上的清晰認識。

圖1 物聯網技術體系內容框架

目前,安徽新華學院物聯網工程專業(yè)導論課為16學時,本著有效完成課程目標,結合學院物聯網工程專業(yè)的特色和實際情況,分別從知識體系、專業(yè)認知和能力素質培養(yǎng)兩個方面進行教學內容的設計。一方面就知識而言,介紹物聯網的起源、關鍵技術、典型物聯網應用、物聯網產業(yè)發(fā)展規(guī)劃、相關法律法規(guī)等,使學生初步掌握物聯網的基本概念、核心技術、歷史、發(fā)展、現狀以及如何學習物聯網相關知識等,使學生建立對物聯網的總體認知,提升專業(yè)學習興趣；另一方面就專業(yè)認知和能力素質培養(yǎng)而言,讓學生熟悉物聯網專業(yè)的專業(yè)定位、人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格及畢業(yè)要求、育人體系和相關教學管理制度等,使學生對專業(yè)課程體系和培養(yǎng)過程有個概略的了解,便于學生確定目標并做好規(guī)劃。

2 物聯網專業(yè)導論課程的教學過程

物聯網專業(yè)導論課程除選取合適豐富的教學內容外,授課教師的安排及教學過程中采用的方法直接決定了該課程的教學效果。

2．1 安排多名優(yōu)秀教師授課

專業(yè)導論課程內容多、覆蓋面廣,要求教師知識面廣、素質能力高,專業(yè)功底扎實,經驗豐富[3]。因而,學院綜合考慮學歷職稱、師德師風、教學效果等因素,精心選擇多名優(yōu)秀教師如學科帶頭人、專業(yè)負責人、骨干教師等進行授課,每位教師負責2－3個主題內容,經過充分調研、查閱資料和認真準備后,以專題講座的形式給學生授課。與市場聯系緊密的主題內容如物聯網概述、RFID 技術及相關企業(yè)簡介、典型物聯網應用分析及企業(yè)介紹等邀請物聯網行業(yè)內的杰出專家教授開展專題講座。多名教師以講座方式授課,能讓學生獲得極其豐富的專業(yè)知識,早期確定自己職業(yè)發(fā)展方向,合理制定自己的職業(yè)規(guī)劃,還能讓學生接觸和感受每位教師的不同教學風格,給學生帶來正能量、正影響,能夠起到良好的示范效應。

2．2 采用啟發(fā)式教學方法

啟發(fā)式教學是把學生被動性學習轉變?yōu)橹鲃有詫W習的一種方式,將課程內容歸納提煉,提出問題啟發(fā)學生思考,從而提高學生分析問題和解決問題的能力。如在介紹傳感器的種類時,教師首先介紹傳感器的幾種類型,適當講解其原理,再列舉生活中常用的一些傳感器,讓學生通過其原理和特點進行歸類,并說明原因,最后啟發(fā)學生思考,生活學習中還有哪些傳感器,用來解決了什么樣的實際問題,在解決實際問題的過程中還需要用到什么樣的技術。通過這種啟發(fā)式教學加深學生對一些基本概念的理解和掌握。

2．3 采取多媒體與視頻結合的教學手段

教師運用多媒體的方式將物聯網中抽象的概念以動態(tài)圖片的形式講解,如可以將本專業(yè)的課程體系圖形象地展示出來,讓學生直觀地理解課程之間的聯系,也可以將學生參加學科競賽獲獎的成果生動展示,激勵學生好好學習。對一些抽象的技術名詞如大數據、云計算等,可以通過播放視頻短片的方式使學生了解大數據、云計算的概念、特點,熟悉這些技術在實際生活中的應用,從而提高學生學習后續(xù)相關課程的興趣。在講述本領域最新進展和前沿動態(tài)時,可以通過多媒體圖片、動畫和視頻結合的方式向學生展示本領域的發(fā)展前景,激發(fā)學生的好奇心和向往之情。

2．4 組織課堂研討的教學形式

進行物聯網導論的教學時,不能教師一味地講,學生一味地聽,要引導學生積極進行思考并大膽表達自己的觀點。例如,在介紹無線傳感網絡的應用時,教師詳細講解一個案例如無線傳感網絡監(jiān)測森林火災的應用情況,總結無線傳感網絡技術特點,再引導同學們發(fā)揮想象和創(chuàng)新精神,大膽提出無線傳感網絡在生活中的其他應用,結合同學們的創(chuàng)意組成小組進行討論,形成具體的創(chuàng)新項目,針對每個創(chuàng)新項目教師和同學共同思考討論,提出具體的設計方案。基于課堂的討論情況,教師鼓勵學生課后查閱資料和調研,最后以大學生創(chuàng)新項目申請書或者課程論文的形式上交。加入課堂研討的方式后,每位同學都能發(fā)揮主觀能動性,積極思考參與其中,既活躍了課堂氣氛,又提高了學生學習導論課程的興趣,進而樹立學好物聯網專業(yè)的信心。

2．5 帶領學生觀摩體驗物聯網實驗室

適當地讓學生親身體驗物聯網產品的應用,教師帶領學生參觀體驗智能家居系統(tǒng),可以讓學生親身感受物聯網給生活帶來的便利。學生在物聯網實驗室親自操作體驗手機遠程控制窗簾、通風設備、采暖設備、空調器,感受不同的場合,不同的心情,不同的燈光場景的智能切換,體會有人闖入時家庭影像電話、觸摸屏的告警和手機模塊、電話控制器的遠程報警；教師一邊講解原理,一邊指導操作,加深學生的理解,鼓勵學生通過努力學習專業(yè)知識,自己也能做出這些產品,增強學生的專業(yè)自信。

3 物聯網專業(yè)導論課程的考核辦法

3．1 專業(yè)導論課程考核的不足

專業(yè)導論課程面向新生,其教學質量與教學效果會直接影響學生對專業(yè)的認知態(tài)度,進而會在一定程度上影響學生對后續(xù)專業(yè)課程的學習。而課程考核是檢驗教師的教學質量和學生學習成果的最直接、最基本的評價方式,也是教學中非常重要的一個環(huán)節(jié)。專業(yè)導論課程有平時考核和期終考核,平時考核以考勤為主,占總成績的30%,但教學評價項目單一,不能全面評價學生的學習情況和個體差異；期終考試占總成績的70%,通過卷面考試來檢查學生的學習成果,但期終考試占比例太大,導致學生不注重平時學習,考前突擊,死記硬背每個知識點,應付卷面考試和作弊等現象,而且試卷往往知識點比較分散和有限,無法讓學生形成對整個專業(yè)的整體認識,不能真實體現學生的學習效果和素質能力。因此,為能客觀公正公平全面地考查學生的學習情況,需要建立一個綜合的考評體系,考核方式上要體現多元化,加大過程性評價,讓學生回歸課堂,回歸平時的學習,提升教學質量[4]。

3．2 專業(yè)導論課程考核方式改革

安徽新華學院物聯網工程專業(yè)在培養(yǎng)方案的制訂上緊緊圍繞“應用型”的人才培養(yǎng)定位,專業(yè)導論課程的教學也緊緊圍繞著學生的應用能力、實踐能力展開,對于課程的教學改革,學校鼓勵教師積極主動開展課程考核改革,著力培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維[5],課程組制定了新的考核方式,加強了過程化考核,改革后考核評價體系中,平時成績占比70%,期終成績占比30%,增加了平時成績考核的項目,包括：平時成績10%、作業(yè)成績10%、課堂研討成績10%、創(chuàng)新項目成績20%和課程論文成績20%。多元化的考核從不同的角度更加全面真實地反映學生學習態(tài)度和學習效果,也培養(yǎng)了學生自主學習的能力。

平時作業(yè)有助于學生鞏固課堂教學內容,加深對知識的理解,促進學生及時復習、歸納、總結。專業(yè)導論布置的作業(yè)都是開放性的,如學生在學習傳感器技術時布置學生利用傳感器的原理設計一個體重計,要求給出設計方案并做必要的解釋說明,能給出多種合理方案的適當加分；在學習物聯網RFID 技術及相關企業(yè)簡介時,布置學生課后進行調研合肥市物聯網企業(yè)情況；在講到考研與競賽時,布置學生根據自身的發(fā)展制定個人4年的專業(yè)學習規(guī)劃等。

課堂研討是調動學生學習積極性的有效方式,精彩的討論能將學生的知識掌握情況、學習能力、應變能力、團隊合作精神等充分展現出來,非常適合大學新生富有朝氣、樂于表現的心理特點,受到學生的歡迎。

創(chuàng)新項目是培養(yǎng)學生系統(tǒng)獲得新知識、新技術,擴展知識面,鼓勵創(chuàng)新思維的一種有效方法。學生2－3人為一小組,確定研究方向,從項目研究背景與意義、創(chuàng)新性和實用性、項目研究內容和研究目標、方法和技術路線、可行性、研究條件等方面查閱文獻、學習思考、討論研究,形成創(chuàng)新項目報告,各小組在課堂上匯報展示,為充分體現公平公正原則,讓全體學生參與打分,極大地活躍了課堂氛圍。

課程論文是專業(yè)導論課程平時成績的重要組成部分,引導學生關注物聯網體系架構、發(fā)展情況和應用前景等,論文撰寫的題目不予限制,通過撰寫論文,讓學生學會文獻查閱方法,積極開展社會調查,養(yǎng)成嚴謹誠實的態(tài)度,為同學們對物聯網專業(yè)的深度研究打下基礎。

加大過程化考核,采用多元化評價方式,全面靈活,極大地調動了學生的積極性。注重平時學習,增強了互動性,真實全面反映學生的學習態(tài)度和素質能力,大大提高課堂的效率,讓學生從一開始就對自己的專業(yè)產生興趣,從而培養(yǎng)學好專業(yè)的自信。

4 結語

良好的開始是成功的一半,專業(yè)導論課對促進學生發(fā)展及提高教育教學質量的重要性是不言而喻的。物聯網專業(yè)導論課程通過教學改革,解決了學生對專業(yè)的迷茫,幫助學生明確學習目標并制定職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)劃,堅定了學好本專業(yè)的決心。未來,物聯網專業(yè)導論課程還要不斷加強科學、規(guī)范、系統(tǒng)化建設,這對提高本專業(yè)教學質量具有重要意義。