物联网工程专业导论课程的教学探索与研究

王恩亮

(安徽新华学院 电子通信工程学院,安徽 合肥230088)

物联网专业导论课程是针对大一新生开设的一门专业基础课程,可以帮助学生了解物联网工程专业内涵特点、专业涉及的主要学科知识、课程体系、专业人才培养基本要求等,使学生在学习专业知识之前,建立起对专业的全局认识,了解物联网专业技术领域、应用前景及发展动态,认识专业与社会经济发展的关系,明确各门专业课程之间的联系,从而激发学生求知欲,帮助学生提升学习兴趣,明确学习目标,制定学习计划,为后续的专业相关课程的学习、能力的提高、素质的培养等打下良好的基础。

1 物联网专业导论课程的教学内容

1．1 课程特点

物联网专业是一门交叉学科,覆盖了当前计算机、互联网、无线通信、微电子、传感器、自动化等学科方向[1]。这使得物联网的内容极其丰富,涉及传感器技术、RFID 技术、无线传感网络、大数据、云计算、智能处理、物联网技术安全等多领域知识,每个部分的知识都可以独立成为一门课程,内容的交叉性复合型增加了教师授课的难度,对教师的能力素质提出了更高的要求。专业导论课程不仅内容广,而且学时一般较少,教师要想在有限课时内将物联网领域的知识全部讲到是非常困难的,很多时候只能对主要知识流水式地做一个笼统介绍,往往不能清晰展示物联网的主线,造成学生的困惑,无法达到教学目标,专业导论课程教学也就失去了本身的意义。

1．2 明晰教学内容

大学新生对物联网领域的技术认识几乎是一片空白,把这些技术直接呈现在学生面前,学生真的是一头雾水[2]。结合物联网专业导论课程特点,高效地将复杂堆砌的知识搭建起来,分别从物联网技术知识体系和专业培养内涵两方面构建清晰的课程教学内容框架,从整体上对教学内容进行优化,将物联网技术体系内容进行优化整合,分为三个层次：感知层、网络传输层和应用层,如图1所示。要想在有限的时间内将上述内容全部讲解并不现实,因此按照三层体系结构选取最具有代表性的重点知识内容进行介绍,强调物联网的层次化知识体系和内涵,目的是让学生对物联网的整体架构、关键技术有一个整体上的清晰认识。

图1 物联网技术体系内容框架

目前,安徽新华学院物联网工程专业导论课为16学时,本着有效完成课程目标,结合学院物联网工程专业的特色和实际情况,分别从知识体系、专业认知和能力素质培养两个方面进行教学内容的设计。一方面就知识而言,介绍物联网的起源、关键技术、典型物联网应用、物联网产业发展规划、相关法律法规等,使学生初步掌握物联网的基本概念、核心技术、历史、发展、现状以及如何学习物联网相关知识等,使学生建立对物联网的总体认知,提升专业学习兴趣；另一方面就专业认知和能力素质培养而言,让学生熟悉物联网专业的专业定位、人才培养目标、培养规格及毕业要求、育人体系和相关教学管理制度等,使学生对专业课程体系和培养过程有个概略的了解,便于学生确定目标并做好规划。

2 物联网专业导论课程的教学过程

物联网专业导论课程除选取合适丰富的教学内容外,授课教师的安排及教学过程中采用的方法直接决定了该课程的教学效果。

2．1 安排多名优秀教师授课

专业导论课程内容多、覆盖面广,要求教师知识面广、素质能力高,专业功底扎实,经验丰富[3]。因而,学院综合考虑学历职称、师德师风、教学效果等因素,精心选择多名优秀教师如学科带头人、专业负责人、骨干教师等进行授课,每位教师负责2－3个主题内容,经过充分调研、查阅资料和认真准备后,以专题讲座的形式给学生授课。与市场联系紧密的主题内容如物联网概述、RFID 技术及相关企业简介、典型物联网应用分析及企业介绍等邀请物联网行业内的杰出专家教授开展专题讲座。多名教师以讲座方式授课,能让学生获得极其丰富的专业知识,早期确定自己职业发展方向,合理制定自己的职业规划,还能让学生接触和感受每位教师的不同教学风格,给学生带来正能量、正影响,能够起到良好的示范效应。

2．2 采用启发式教学方法

启发式教学是把学生被动性学习转变为主动性学习的一种方式,将课程内容归纳提炼,提出问题启发学生思考,从而提高学生分析问题和解决问题的能力。如在介绍传感器的种类时,教师首先介绍传感器的几种类型,适当讲解其原理,再列举生活中常用的一些传感器,让学生通过其原理和特点进行归类,并说明原因,最后启发学生思考,生活学习中还有哪些传感器,用来解决了什么样的实际问题,在解决实际问题的过程中还需要用到什么样的技术。通过这种启发式教学加深学生对一些基本概念的理解和掌握。

2．3 采取多媒体与视频结合的教学手段

教师运用多媒体的方式将物联网中抽象的概念以动态图片的形式讲解,如可以将本专业的课程体系图形象地展示出来,让学生直观地理解课程之间的联系,也可以将学生参加学科竞赛获奖的成果生动展示,激励学生好好学习。对一些抽象的技术名词如大数据、云计算等,可以通过播放视频短片的方式使学生了解大数据、云计算的概念、特点,熟悉这些技术在实际生活中的应用,从而提高学生学习后续相关课程的兴趣。在讲述本领域最新进展和前沿动态时,可以通过多媒体图片、动画和视频结合的方式向学生展示本领域的发展前景,激发学生的好奇心和向往之情。

2．4 组织课堂研讨的教学形式

进行物联网导论的教学时,不能教师一味地讲,学生一味地听,要引导学生积极进行思考并大胆表达自己的观点。例如,在介绍无线传感网络的应用时,教师详细讲解一个案例如无线传感网络监测森林火灾的应用情况,总结无线传感网络技术特点,再引导同学们发挥想象和创新精神,大胆提出无线传感网络在生活中的其他应用,结合同学们的创意组成小组进行讨论,形成具体的创新项目,针对每个创新项目教师和同学共同思考讨论,提出具体的设计方案。基于课堂的讨论情况,教师鼓励学生课后查阅资料和调研,最后以大学生创新项目申请书或者课程论文的形式上交。加入课堂研讨的方式后,每位同学都能发挥主观能动性,积极思考参与其中,既活跃了课堂气氛,又提高了学生学习导论课程的兴趣,进而树立学好物联网专业的信心。

2．5 带领学生观摩体验物联网实验室

适当地让学生亲身体验物联网产品的应用,教师带领学生参观体验智能家居系统,可以让学生亲身感受物联网给生活带来的便利。学生在物联网实验室亲自操作体验手机远程控制窗帘、通风设备、采暖设备、空调器,感受不同的场合,不同的心情,不同的灯光场景的智能切换,体会有人闯入时家庭影像电话、触摸屏的告警和手机模块、电话控制器的远程报警；教师一边讲解原理,一边指导操作,加深学生的理解,鼓励学生通过努力学习专业知识,自己也能做出这些产品,增强学生的专业自信。

3 物联网专业导论课程的考核办法

3．1 专业导论课程考核的不足

专业导论课程面向新生,其教学质量与教学效果会直接影响学生对专业的认知态度,进而会在一定程度上影响学生对后续专业课程的学习。而课程考核是检验教师的教学质量和学生学习成果的最直接、最基本的评价方式,也是教学中非常重要的一个环节。专业导论课程有平时考核和期终考核,平时考核以考勤为主,占总成绩的30%,但教学评价项目单一,不能全面评价学生的学习情况和个体差异；期终考试占总成绩的70%,通过卷面考试来检查学生的学习成果,但期终考试占比例太大,导致学生不注重平时学习,考前突击,死记硬背每个知识点,应付卷面考试和作弊等现象,而且试卷往往知识点比较分散和有限,无法让学生形成对整个专业的整体认识,不能真实体现学生的学习效果和素质能力。因此,为能客观公正公平全面地考查学生的学习情况,需要建立一个综合的考评体系,考核方式上要体现多元化,加大过程性评价,让学生回归课堂,回归平时的学习,提升教学质量[4]。

3．2 专业导论课程考核方式改革

安徽新华学院物联网工程专业在培养方案的制订上紧紧围绕“应用型”的人才培养定位,专业导论课程的教学也紧紧围绕着学生的应用能力、实践能力展开,对于课程的教学改革,学校鼓励教师积极主动开展课程考核改革,着力培养学生的自主学习能力和创新思维[5],课程组制定了新的考核方式,加强了过程化考核,改革后考核评价体系中,平时成绩占比70%,期终成绩占比30%,增加了平时成绩考核的项目,包括：平时成绩10%、作业成绩10%、课堂研讨成绩10%、创新项目成绩20%和课程论文成绩20%。多元化的考核从不同的角度更加全面真实地反映学生学习态度和学习效果,也培养了学生自主学习的能力。

平时作业有助于学生巩固课堂教学内容,加深对知识的理解,促进学生及时复习、归纳、总结。专业导论布置的作业都是开放性的,如学生在学习传感器技术时布置学生利用传感器的原理设计一个体重计,要求给出设计方案并做必要的解释说明,能给出多种合理方案的适当加分；在学习物联网RFID 技术及相关企业简介时,布置学生课后进行调研合肥市物联网企业情况；在讲到考研与竞赛时,布置学生根据自身的发展制定个人4年的专业学习规划等。

课堂研讨是调动学生学习积极性的有效方式,精彩的讨论能将学生的知识掌握情况、学习能力、应变能力、团队合作精神等充分展现出来,非常适合大学新生富有朝气、乐于表现的心理特点,受到学生的欢迎。

创新项目是培养学生系统获得新知识、新技术,扩展知识面,鼓励创新思维的一种有效方法。学生2－3人为一小组,确定研究方向,从项目研究背景与意义、创新性和实用性、项目研究内容和研究目标、方法和技术路线、可行性、研究条件等方面查阅文献、学习思考、讨论研究,形成创新项目报告,各小组在课堂上汇报展示,为充分体现公平公正原则,让全体学生参与打分,极大地活跃了课堂氛围。

课程论文是专业导论课程平时成绩的重要组成部分,引导学生关注物联网体系架构、发展情况和应用前景等,论文撰写的题目不予限制,通过撰写论文,让学生学会文献查阅方法,积极开展社会调查,养成严谨诚实的态度,为同学们对物联网专业的深度研究打下基础。

加大过程化考核,采用多元化评价方式,全面灵活,极大地调动了学生的积极性。注重平时学习,增强了互动性,真实全面反映学生的学习态度和素质能力,大大提高课堂的效率,让学生从一开始就对自己的专业产生兴趣,从而培养学好专业的自信。

4 结语

良好的开始是成功的一半,专业导论课对促进学生发展及提高教育教学质量的重要性是不言而喻的。物联网专业导论课程通过教学改革,解决了学生对专业的迷茫,帮助学生明确学习目标并制定职业生涯发展规划,坚定了学好本专业的决心。未来,物联网专业导论课程还要不断加强科学、规范、系统化建设,这对提高本专业教学质量具有重要意义。