不同教學方法在物聯網專業《傳感器與RFID技術》教學過程中的應用

何茂偉 王賾 柴爭義 天津工業大學計算機科學與軟件學院

隨著物聯網技術的廣泛應用和教學方法的不斷改進，對本科物聯網專業教學中教學工具的使用也提出更高的要求。物聯網專業設計設計多個學科門類，各高校在開設相關課程時，培養方案與課程體系建設方面也各有側重。僅就物聯網應用系統而言，可概括性分為感知層、網絡層、應用層。在物聯網專業基礎課程教學過程中，“傳感器與RFID技術”課程屬于感知層內容講解部分，是一門理論性與實踐性結合很強的課程，其涉及計算機技術、材料技術、力學技術、電子技術、通信技術等多項核心知識。該門示教課程具有連接理論學習和物聯網應用實踐的“橋梁”作用。因此，如何在本科生的教學過程中應用不同教學方法激發學生學習興趣，幫助其理解并掌握傳感器的基礎理論知識，培養實踐能力，并為進一步的工程應用實踐和工作實習培養打好基礎，值得探討。

一、多媒體教學在示教過程中的應用

多媒體教學已在教學過程中普及，并收到較好效果，在各工科院校得到廣泛應用。“傳感器與RFID技術”教學過程中，通過理論課的多媒體教學，讓學生能夠學習到傳感器與RFID技術的基礎理論知識，教學過程中教師在多媒體中播放視頻資料和生動的講授過程能激發學生對于物聯網學科的學習興趣，培養學生觀察與思考的能力，但對于傳感器與RFID的型號選擇與連接、調試過程中遇到的實際問題，則需要在示教過程中進一步教導。在傳感器與RFID技術課程中，多媒體教學可以總結理論課的基本知識，展示多種多樣的傳感器與RFID圖片，讓學生了解物聯網系統中各種環境下傳感器和RFID是如何采集相應信息，如何傳輸信息，如何處理信息，使其在學習理論知識后有足夠的時間進行自主研習，從而激發學生的學習興趣，鍛煉主動學習的能力。

二、遠程觀摩教學在示教過程中的應用

遠程觀摩教學是一種新興的以實踐應用為目的教學方法，目前此種教學方法也漸漸被實際教學的得到應用，并獲得了一致的肯定，該方法改變了傳統的圍繞課本教學的方法。以教研組老師、研究生在工廠企業科研的實際情況，通過遠程視頻進行遠程觀摩。學生可以通過課前部署、遠程觀摩前講解、遠程視頻交流、遠程代為操作以及課堂在討論、課后分析等，總結并進一步提出問題進行教學，直觀地學習了傳感器與RFID技術的應用知識，形成了以工程應用開發為導向的思維，能有效激發學生學習興趣，養成良好的思維方式，并與實際生產相結合，培養了學生學習的主動性。甚至基礎較好、課程實踐能力較強的學生可以有機會去企業現場，通過遠程視頻現場講解傳感器與RFID的部署實施，進一步活躍課堂氣氛，增強學生的體驗感，提升學生的學習興趣。這樣也會使學生對傳感器與RFID技術的認識更加清晰。

三、數字化車間現場示教的應用

單純的課堂講解與遠程觀摩教學會讓學生感覺抽象空洞，不易理解，因此示教過程中車間現場操作則變得必不可少。將學生帶入數字化車間，通過教師的現場講解，學生可以直觀辨識和操作使用傳感器與RFID設備，了解信息采集的主要流程，分析選擇傳感器的主要考慮因素以及RFID現場部署的合理性，以及實際工作中如何操作信息采集設備、如何分析信息采集的真實性與準確性，目標標定的恰當性，能夠讓學生將理論知識與實際工程實踐很好地結合，提高學生對傳感器和RFID設備的認知能力，更好地掌握傳感器與RFID技術在工程實踐的基本應用，為進一步學習打好基礎。但由于場示教課時短暫，以及現場工況復雜，學生對設備的操作熟練度尚未達到數字化車間的基礎操作要求，因此減少了學生自己動手操作的機會，也導致進入數字化車間實際操作還需要更多的技能培訓。

四、虛擬仿真車間模擬操作在示教過程中的應用

近年來，虛擬現實技術已經在中國各個大學和研究機構也已經利用虛擬仿真技術建立虛擬場景進行相關領域的教學與研究。例如，中國科技大學開發出第一套基于虛擬仿真的教學儀器系統——利用虛擬仿真技術將計算機輔助教學儀器的智能化儀器、計算機技術金額虛擬仿真等有機結合，把教學推進了新的領域。通過虛擬現實技術，學生可以在虛擬數字化工廠中選擇、安裝、調試、讀取傳感器與RFID數據，達到真正的模擬操作。該教學方法能讓學生親自動手操作實踐，解決了無法在現場直接操作的難題，并能提高學生操作數據采集設備的技巧和能力，從而培養學生獨立操作，體現了“傳感器與RFID技術”課程從專業基礎理論向現場實踐過渡的教學特點。

隨著整合醫學概念的提出和醫學整合課程的改革， 對不同教學方法的應用和教師的教學水平提出了更高的要求， 結合超聲診斷學教學的特點， 在影像學專業醫學生示教課程中促進教學方法的改進，不斷總結完善，從而提高教師的教學水平，才能更好地適應教育方式的改革。