徐輝　賈博軒　宮兵

摘要：新工科的蓬勃發(fā)展為現(xiàn)代工科教育提出了新的挑戰(zhàn)，而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為新工科專業(yè)時代的代表學(xué)科，對學(xué)生的實踐培養(yǎng)目標(biāo)又提出了新的要求。文章基于現(xiàn)有教育教學(xué)資源和實驗設(shè)備，整合現(xiàn)存課程信息，以“射頻識別原理與應(yīng)用”為例，提出了一種基于“實驗設(shè)計項目化”“實驗內(nèi)容微型化”“實驗結(jié)果視頻化”“實驗檢查答辯化”的實驗設(shè)計方案。通過一系列實踐，教師可以建立完善的實驗教學(xué)體制，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力、動手能力，為培養(yǎng)復(fù)合型人才奠定了基礎(chǔ)，從而更好地適應(yīng)新工科教育教學(xué)發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：新工科;實驗教學(xué);復(fù)合型人才

一、新工科形勢下人才的培養(yǎng)

新工科是新的工程實踐、新的時代對工科提出的基本要求。新工科內(nèi)涵豐富，包括人工智能、智能制造、機器人、云計算等新的領(lǐng)域，同時也包含傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造?，F(xiàn)代新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。在傳統(tǒng)工科的思維基礎(chǔ)上，我們要充分利用現(xiàn)代文明以及高效的教育教學(xué)手段建設(shè)新工科專業(yè)，從而培養(yǎng)適合時代和市場發(fā)展趨勢的新時代大學(xué)生。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新工科高等教育改革的集中體現(xiàn)，它連接了過去、現(xiàn)在和未來。過去傳統(tǒng)的工科是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ);現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)是對文、理、化、工的有效結(jié)合，更好地為人們提供服務(wù);未來的智慧城市、智慧國家，乃至智慧地球，都是物聯(lián)網(wǎng)所涵蓋的知識內(nèi)容。為了將物聯(lián)網(wǎng)體系中的知識從課本上推行到實踐階段，需要不斷探索新的實踐教學(xué)方式，以解決學(xué)生動手實踐能力不足的問題。射頻識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)性技術(shù)，也是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在本科教學(xué)的必修課程。本文通過對“射頻識別原理與應(yīng)用”這門課的實驗課內(nèi)容和形式進行改革，努力實踐新工科背景下培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力強、創(chuàng)新能力強、實踐能力強的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

二、當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學(xué)存在的問題

1.以現(xiàn)行“射頻識別原理與應(yīng)用”課程為例，根據(jù)國家教指委對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的指導(dǎo)意見，這門課程一共42學(xué)時，理論課28學(xué)時，實驗課14課時。課程涉及：實驗箱上基本的閱讀器分為低頻讀卡器、高頻讀卡器、超高頻讀卡器、微波讀卡器，同時不同讀卡器還涉及不同的RFID體系標(biāo)準(zhǔn)、安全協(xié)議，防沖突算法、中間件、系統(tǒng)測試等多方面的內(nèi)容。由于知識點比較多且繁瑣，在實驗課上，教師對實驗箱介紹就占用了很多時間，并且本身實驗學(xué)時數(shù)又不足，這就導(dǎo)致實驗課上學(xué)生實際操作的時間相對較少。

2.在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，實驗內(nèi)容千篇一律，脫離社會實際情況，缺乏創(chuàng)新性，學(xué)生的拓展能力得不到鍛煉，自主思維也得不到提升，不能滿足新工科對學(xué)生提出的基本要求。如何把對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的鍛煉融入到課程中，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)能夠?qū)W習(xí)到更多的內(nèi)容，成為一個瓶頸問題。

3.當(dāng)代大學(xué)生經(jīng)歷高中教育階段，養(yǎng)成了通過重復(fù)習(xí)題來學(xué)習(xí)知識的習(xí)慣，一般學(xué)習(xí)主動性較差、不善于思考，特別在動手實踐能力上更顯不足。工科學(xué)生的動手能力不強，自然很難融入到社會實踐中去，我們要培養(yǎng)的是為社會服務(wù)的工作者，是高素質(zhì)的復(fù)合型人才。因此如何在較短的學(xué)時內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，并從根本上改變學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，逐漸養(yǎng)成勤于思考、自主學(xué)習(xí)、不斷反思的學(xué)習(xí)能力，是我們面臨的另一個問題。

綜上所述，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在實驗教學(xué)安排和教學(xué)方案的設(shè)計上還存在問題，如教學(xué)學(xué)時較少與教學(xué)內(nèi)容較多之間的矛盾，新工科時代對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的要求與學(xué)生學(xué)習(xí)能力不足的矛盾、新工科對創(chuàng)新能力的要求與固定不變的傳統(tǒng)教學(xué)方法的矛盾、工程實踐能力的要求與缺乏工程實踐機會的矛盾，這些問題成為培養(yǎng)新時期合格大學(xué)生的絆腳石，亟待解決。

三、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學(xué)解決方案

本課題從“射頻識別原理與應(yīng)用”課程入手，以充分利用課程資源和適應(yīng)新工科培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的基本要求為前提來建設(shè)實踐教學(xué)體系，提出“實驗設(shè)計項目化”“實驗內(nèi)容微型化”“實驗結(jié)果視頻化”“實驗考核答辯化”的教

學(xué)策略，并進行相應(yīng)教學(xué)方案的具體實施。

1.實驗設(shè)計項目化

傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)，學(xué)生主要是“照葫蘆畫瓢”，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不大，師生之間的互動性也不夠強，學(xué)生對知識的印象不夠深刻，大大影響學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。在新的教學(xué)方案中，采用實驗設(shè)計項目化的方式，將每個實驗內(nèi)容設(shè)計為一個結(jié)合實際的項目案例，讓學(xué)生體會到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、射頻識別技術(shù)的應(yīng)用之處。如：“射頻識別原理與應(yīng)用”課程中，有“學(xué)生洗衣卡充值實驗”，充分結(jié)合學(xué)生的自身實際情況;又如本課程所設(shè)計的“不停車收費系統(tǒng)”，響應(yīng)2019年國家發(fā)改委、交通部印發(fā)的《加快推進高速公路電子不停車快捷收費應(yīng)用服務(wù)實施方案》。通過實踐項目切實有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并能在實踐教學(xué)過程中取得良好的教學(xué)成果。

2.實驗內(nèi)容微型化

由于實驗課時較少，本課程所設(shè)計的實驗項目拆分成多個微型化實驗，每個實驗可以作為一個單獨模塊，而多個模塊可以再構(gòu)成一個綜合性實驗。通過微型化的實驗內(nèi)容，使學(xué)生能夠短時間內(nèi)看到自己的階段性實驗成果，激發(fā)學(xué)生進一步完成后續(xù)項目的積極性，逐步引導(dǎo)學(xué)生完成完整的實驗項目。如：本課程首先設(shè)計了RFID高頻讀寫器原理小實驗，讓學(xué)生在短時間內(nèi)掌握高頻RFID的基本原理;其次，設(shè)計“公交卡、洗衣卡、學(xué)生飯卡的儲值”實驗;再次設(shè)計“汽車停車場入口識別系統(tǒng)”;隨后設(shè)計“汽車停車場出口識別系統(tǒng)”;本課程的四個實驗最終組合為“高速公路不停車收費系統(tǒng)”。實驗內(nèi)容微型化不等同于實驗項目簡單化，而是把知識點和對學(xué)生的要求與期望融入到每個微型的實驗項目中，使學(xué)生在循序漸進的實驗過程中，學(xué)習(xí)知識、鍛煉動手能力。每個實驗項目微型化后會使學(xué)生有完成實驗的自我成就感和心里滿足感，并能激發(fā)學(xué)生進行下一個實驗的興趣，增強完成所有實驗的信心。通過實驗項目的微型化使本課程的項目適合當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，更好地促進學(xué)生學(xué)習(xí)能力和動手能力的培養(yǎng)。

3.實驗結(jié)果視頻化

實驗結(jié)果視頻化是指每個學(xué)生的實驗需要錄制一個小視頻，學(xué)生通過視頻講解自己實驗的原理、設(shè)計實驗的方案和實驗心得。利用視頻化的方法記錄實驗結(jié)果，第一，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情?，F(xiàn)在是一個微視頻流行的時代，每天在學(xué)生的生活當(dāng)中充斥著各種小視頻，也激發(fā)了學(xué)生自己錄制小視頻的好奇心，本課程所設(shè)計的小視頻既滿足了學(xué)生們的好奇心理，又把知識融入其中，鍛煉學(xué)生的表達能力和語言組織能力，以及可以利用科技手段進行實驗教學(xué)和成果展示;第二，學(xué)生通過觀看自己錄制的視頻，可以找到自己的錯誤和不足，并及時積極改正，幫助學(xué)生不斷提升自我、勤于思考、不斷反思。學(xué)生在錄制視頻的同時會自主嘗試學(xué)習(xí)視頻的后期制作，在掌握了本門課程的基礎(chǔ)上，又拓展了新技能。在實驗室開放時間，學(xué)生們積極主動地在實驗室錄制小視頻，充分展現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并且學(xué)生之間可以進行相互討論，也鍛煉了他們的協(xié)作配合能力;第三，學(xué)生們上交的視頻實驗可以作為下一屆學(xué)生的學(xué)習(xí)案例，為下一屆學(xué)生提供了有效參考，增加了教學(xué)的趣味性。

4.實驗評價體系改革

傳統(tǒng)的實驗課程最終評價以教師檢查為主，僅鍛煉了學(xué)生的編碼能力?；谖锫?lián)網(wǎng)專業(yè)對培養(yǎng)復(fù)合型人才的需要，本課程采用項目答辯的方式進行最后的考核。每個學(xué)生用五分鐘的時間講解自己的實驗內(nèi)容和結(jié)果，實驗課既鍛煉了學(xué)生的動手能力，同時鍛煉學(xué)生的文檔寫作能力、辦公軟件的使用能力、表達能力等;學(xué)生通過聆聽其他同學(xué)的答辯，使每個學(xué)生了解自己與其他學(xué)生的差距，在實驗內(nèi)容以及方法上尋求新的思路或突破，同時提升自己的表述能力。項目答辯的考核方式不僅鍛煉學(xué)生的動手編程能力，而且還鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力、項目設(shè)計能力、表達能力、團隊合作能力等，達到考核學(xué)生綜合能力的最終目的。

四、結(jié)語

經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，筆者所提出的教學(xué)改革方案已初見成效，通過“實驗設(shè)計項目化”“實驗內(nèi)容微型化”“實驗結(jié)果視頻化”“實驗考核答辯化”等實驗教學(xué)方式，

在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、鍛煉學(xué)生的動手能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和完善學(xué)生的社會實踐能力等方面取得一定成績。因每個學(xué)生都有自己的特點，在實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維激發(fā)上還要因材施教，才能取得更佳的效果。在未來的工作中，我們應(yīng)當(dāng)不斷改進實驗教學(xué)方案，從而培養(yǎng)出更適合新工科時代和市場發(fā)展趨勢的高素質(zhì)復(fù)合型大學(xué)生。

參考文獻：

[1]何艷珊，王婷，謝健驪，張明.新工科建設(shè)中的物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)體系探索[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（37）：112-115.

[2]王毅，張滬寅，黃建忠，彭紅梅，何承達.新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)案例建設(shè)[J].軟件導(dǎo)刊，2019，18（02）：182-

185+189.

[3]王毅，張滬寅，黃建忠，何承達，彭紅梅.新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗教學(xué)體系探討[J].軟件工程，2018，21（08）：

57-59+50.

[4]賈博軒，徐輝，宮兵.多元化的實驗室開放模式助推實驗教學(xué)改革——以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2019，（7-8）：110-111.

編輯∕楊波

作者介紹：徐輝（1981-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，講師，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)。

基金項目：2018黑龍江大學(xué)新世紀教育教學(xué)改革工程“發(fā)展新工科形勢下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學(xué)改革的研究與探索”;2017年度黑龍江省省屬高等學(xué)校基本科研業(yè)務(wù)費基礎(chǔ)研究項目（科技創(chuàng)新類專項一般項目）（KJCXYB201702）;黑龍江大學(xué)新世紀教育教學(xué)改革工程“后慕課時代基于SPOC學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的研究與實踐”（2017B19）;2019年黑龍江大學(xué)“課程思政”建設(shè)試點課程——“射頻識別原理應(yīng)用”