新工科形势下“射频识别原理与应用”实验教学方案的改革研究与实践
来源:用户上传
作者:徐辉 贾博轩 宫兵
摘要：新工科的蓬勃发展为现代工科教育提出了新的挑战，而物联网工程专业作为新工科专业时代的代表学科，对学生的实践培养目标又提出了新的要求。文章基于现有教育教学资源和实验设备，整合现存课程信息，以“射频识别原理与应用”为例，提出了一种基于“实验设计项目化”“实验内容微型化”“实验结果视频化”“实验检查答辩化”的实验设计方案。通过一系列实践，教师可以建立完善的实验教学体制，激发了学生的自主创新能力、学习能力、动手能力，为培养复合型人才奠定了基础，从而更好地适应新工科教育教学发展的要求。
关键词：新工科;实验教学;复合型人才
一、新工科形势下人才的培养
新工科是新的工程实践、新的时代对工科提出的基本要求。新工科内涵丰富，包括人工智能、智能制造、机器人、云计算等新的领域，同时也包含传统工科专业的升级改造。现代新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。在传统工科的思维基础上，我们要充分利用现代文明以及高效的教育教学手段建设新工科专业，从而培养适合时代和市场发展趋势的新时代大学生。
物联网工程专业是新工科高等教育改革的集中体现，它连接了过去、现在和未来。过去传统的工科是物联网的基础;现在的物联网是对文、理、化、工的有效结合，更好地为人们提供服务;未来的智慧城市、智慧国家，乃至智慧地球，都是物联网所涵盖的知识内容。为了将物联网体系中的知识从课本上推行到实践阶段，需要不断探索新的实践教学方式，以解决学生动手实践能力不足的问题。射频识别技术是物联网建设与发展的基础性技术，也是物联网工程专业在本科教学的必修课程。本文通过对“射频识别原理与应用”这门课的实验课内容和形式进行改革，努力实践新工科背景下培养学习能力强、创新能力强、实践能力强的高素质复合型人才。
二、当前物联网工程专业实验教学存在的问题
1.以现行“射频识别原理与应用”课程为例，根据国家教指委对物联网工程专业的指导意见，这门课程一共42学时，理论课28学时，实验课14课时。课程涉及：实验箱上基本的阅读器分为低频读卡器、高频读卡器、超高频读卡器、微波读卡器，同时不同读卡器还涉及不同的RFID体系标准、安全协议，防冲突算法、中间件、系统测试等多方面的内容。由于知识点比较多且繁琐，在实验课上，教师对实验箱介绍就占用了很多时间，并且本身实验学时数又不足，这就导致实验课上学生实际操作的时间相对较少。
2.在传统的实验教学过程中，实验内容千篇一律，脱离社会实际情况，缺乏创新性，学生的拓展能力得不到锻炼，自主思维也得不到提升，不能满足新工科对学生提出的基本要求。如何把对学生学习能力的锻炼融入到课程中，如何激发学生的学习热情，使学生在有限的时间内能够学习到更多的内容，成为一个瓶颈问题。
3.当代大学生经历高中教育阶段，养成了通过重复习题来学习知识的习慣，一般学习主动性较差、不善于思考，特别在动手实践能力上更显不足。工科学生的动手能力不强，自然很难融入到社会实践中去，我们要培养的是为社会服务的工作者，是高素质的复合型人才。因此如何在较短的学时内培养学生的动手能力，并从根本上改变学生的学习习惯，逐渐养成勤于思考、自主学习、不断反思的学习能力，是我们面临的另一个问题。
综上所述，传统的物联网工程专业在实验教学安排和教学方案的设计上还存在问题，如教学学时较少与教学内容较多之间的矛盾，新工科时代对学生学习能力的要求与学生学习能力不足的矛盾、新工科对创新能力的要求与固定不变的传统教学方法的矛盾、工程实践能力的要求与缺乏工程实践机会的矛盾，这些问题成为培养新时期合格大学生的绊脚石，亟待解决。
三、物联网工程专业实验教学解决方案
本课题从“射频识别原理与应用”课程入手，以充分利用课程资源和适应新工科培养学生发展的基本要求为前提来建设实践教学体系，提出“实验设计项目化”“实验内容微型化”“实验结果视频化”“实验考核答辩化”的教
学策略，并进行相应教学方案的具体实施。
1.实验设计项目化
传统的实验课教学，学生主要是“照葫芦画瓢”，学生学习的积极性不大，师生之间的互动性也不够强，学生对知识的印象不够深刻，大大影响学生的学习成果。在新的教学方案中，采用实验设计项目化的方式，将每个实验内容设计为一个结合实际的项目案例，让学生体会到物联网技术、射频识别技术的应用之处。如：“射频识别原理与应用”课程中，有“学生洗衣卡充值实验”，充分结合学生的自身实际情况;又如本课程所设计的“不停车收费系统”，响应2019年国家发改委、交通部印发的《加快推进高速公路电子不停车快捷收费应用服务实施方案》。通过实践项目切实有效地激发学生的学习积极性，并能在实践教学过程中取得良好的教学成果。
2.实验内容微型化
由于实验课时较少，本课程所设计的实验项目拆分成多个微型化实验，每个实验可以作为一个单独模块，而多个模块可以再构成一个综合性实验。通过微型化的实验内容，使学生能够短时间内看到自己的阶段性实验成果，激发学生进一步完成后续项目的积极性，逐步引导学生完成完整的实验项目。如：本课程首先设计了RFID高频读写器原理小实验，让学生在短时间内掌握高频RFID的基本原理;其次，设计“公交卡、洗衣卡、学生饭卡的储值”实验;再次设计“汽车停车场入口识别系统”;随后设计“汽车停车场出口识别系统”;本课程的四个实验最终组合为“高速公路不停车收费系统”。实验内容微型化不等同于实验项目简单化，而是把知识点和对学生的要求与期望融入到每个微型的实验项目中，使学生在循序渐进的实验过程中，学习知识、锻炼动手能力。每个实验项目微型化后会使学生有完成实验的自我成就感和心里满足感，并能激发学生进行下一个实验的兴趣，增强完成所有实验的信心。通过实验项目的微型化使本课程的项目适合当前学生的学习特征，更好地促进学生学习能力和动手能力的培养。 3.实验结果视频化
实验结果视频化是指每个学生的实验需要录制一个小视频，学生通过视频讲解自己实验的原理、设计实验的方案和实验心得。利用视频化的方法记录实验结果，第一，可以激发学生的学习热情。现在是一个微视频流行的时代，每天在学生的生活当中充斥着各种小视频，也激发了学生自己录制小视频的好奇心，本课程所设计的小视频既满足了学生们的好奇心理，又把知识融入其中，锻炼学生的表达能力和语言组织能力，以及可以利用科技手段进行实验教学和成果展示;第二，学生通过观看自己录制的视频，可以找到自己的错误和不足，并及时积极改正，帮助学生不断提升自我、勤于思考、不断反思。学生在录制视频的同时会自主尝试学习视频的后期制作，在掌握了本门课程的基础上，又拓展了新技能。在实验室开放时间，学生们积极主动地在实验室录制小视频，充分展现了学生的学习热情，并且学生之间可以进行相互讨论，也锻炼了他们的协作配合能力;第三，学生们上交的视频实验可以作为下一届学生的学习案例，为下一届学生提供了有效参考，增加了教学的趣味性。
4.实验评价体系改革
传统的实验课程最终评价以教师检查为主，仅锻炼了学生的编码能力。基于物联网专业对培养复合型人才的需要，本课程采用项目答辩的方式进行最后的考核。每个学生用五分钟的时间讲解自己的实验内容和结果，实验课既锻炼了学生的动手能力，同时锻炼学生的文档写作能力、办公软件的使用能力、表达能力等;学生通过聆听其他同学的答辩，使每个学生了解自己与其他学生的差距，在实验内容以及方法上寻求新的思路或突破，同时提升自己的表述能力。项目答辩的考核方式不仅锻炼学生的动手编程能力，而且还锻炼了学生的逻辑思维能力、项目设计能力、表达能力、团队合作能力等，达到考核学生综合能力的最终目的。
四、结语
经过两年的教学实践，笔者所提出的教学改革方案已初見成效，通过“实验设计项目化”“实验内容微型化”“实验结果视频化”“实验考核答辩化”等实验教学方式，
在培养学生的学习能力、锻炼学生的动手能力、激发学生的创新能力和完善学生的社会实践能力等方面取得一定成绩。因每个学生都有自己的特点，在实践能力培养和创新思维激发上还要因材施教，才能取得更佳的效果。在未来的工作中，我们应当不断改进实验教学方案，从而培养出更适合新工科时代和市场发展趋势的高素质复合型大学生。
参考文献：
[1]何艳珊，王婷，谢健骊，张明.新工科建设中的物联网实验教学体系探索[J].教育现代化，2019，6（37）：112-115.
[2]王毅，张沪寅，黄建忠，彭红梅，何承达.新工科背景下物联网实验教学案例建设[J].软件导刊，2019，18（02）：182-
185+189.
[3]王毅，张沪寅，黄建忠，何承达，彭红梅.新工科背景下物联网专业实验教学体系探讨[J].软件工程，2018，21（08）：
57-59+50.
[4]贾博轩，徐辉，宫兵.多元化的实验室开放模式助推实验教学改革——以物联网工程专业为例[J].黑龙江教育（理论与实践），2019，（7-8）：110-111.
编辑∕杨波
作者介绍：徐辉（1981-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，讲师，研究方向：物联网工程技术。
基金项目：2018黑龙江大学新世纪教育教学改革工程“发展新工科形势下物联网专业实践教学改革的研究与探索”;2017年度黑龙江省省属高等学校基本科研业务费基础研究项目（科技创新类专项一般项目）（KJCXYB201702）;黑龙江大学新世纪教育教学改革工程“后慕课时代基于SPOC学生实践能力培养的研究与实践”（2017B19）;2019年黑龙江大学“课程思政”建设试点课程——“射频识别原理应用”
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15206917.htm
