O-AMAS有效教學模式在“自動識別技術”教學中的應用

李曉武　李潤鑫　齊敏

摘要： “自動識別技術”是物聯網專業的專業基礎課程。針對傳統教學的不足，本論文將國內研發的“O—AMAS”有效教學模型應用于“自動識別技術”課程教學中，論文以若干章節教學內容為例介紹其教學實施過程，以達到提高自動識別技術的教學效果的目的。

關鍵詞：O-AMAS有效教學模式;自動識別技術;教學設計

“O-AMAS”是南開大學有效教學團隊于2017年提出的一種多元、有效的教改模式，即以教學目標為導向，以師生互動教學學習活動為驅動力，通過快速激活、多元學習、有效測評和簡要總結四個教學環節，引導學生主動學習、深度學習，提升學生積極學習體驗，實現學生學習忙起來，教學活動活起來，過程管理嚴起來的有效教學模型[1- 2]。自2017年以來，O-AMAS有效教學模型已逐步推廣到全國各高校各專業各類型課堂中使用[2-4]。

自動識別技術是物聯網相關專業的一門專業基礎課程。該課程以學習物聯網主流技術RFID、條碼、二維碼等技術為主要目標，其中，RFID技術所占比重較大，包括了無源RFID標簽能量獲得原理、RFID技術的編碼特點，碰撞檢測，RFID標簽防碰撞算法原理，物聯網安全認證技術，物聯網尋址，射頻卡的安全原理和訪問控制原理等，這些技術點的掌握可以使學生能較好地適應物聯網項目的開發工作或科研工作。本文以自動識別技術為例，探討如何將O-AMAS教學模型引入課堂教學中有效支撐工程教育認證申報，提高學生的畢業要求達成度。希望對物聯網類同行的教學工作起到一定的啟發和幫助作用。

一、傳統教學方式存在的問題

自動識別技術先導課程較多，如電子技術，高頻電路，通信原理，信息安全，internet協議等課程，這給自動識別課程的學習帶來很多困難，需要老師用簡潔明了的教學方式為先導知識進行講解和進一步的應用。傳統自動識別技術教學模式通常是以教師理論講解為主，這導致學生理解方面的困難，并且缺乏有效的學習監督措施、學習效果評價方法以及過程實施手段，導致學生缺乏學習樂趣，作業完成質量差，教學目標和畢業要求達成度難以順利實現。

二、基于O-AMAS的教學模式的自動識別技術課程教學改革

為了適應當前的教學改革和創新，筆者結合多年高校自動識別技術課程的教學實踐經驗，以工程教育認證為背景，將O-AMAS的教學模式引入自動識別技術的課程教學中，就整個自動識別技術的教學設計做詳細闡述。

（一） 教學目標設計

在O-AMAS的教學模式中，強調以教學目標為導向，把教學目標當作課堂教學的起點[3]，決定著教學內容、教學方法以及教學評價的選擇和實施，決定著課堂教學效果的好壞，教學目標是具體的、可測量的、可達到的、現實的和有時間限制的[4]。結合工程教育認證的要求，自動識別技術需要完成三個教學目標，并對應工程教育認證中的畢業要求2（問題分析）、畢業要求3（設計/開發解決方案）和畢業要求4（研究）三個指標點，總結于表1中。

（二） 教學模式改革

基于“AMAS”四個教學環節，我們在自動識別技術課程的課堂教學中加入了嚴格的過程管理措施，下面我們詳細闡述教學設計過程如下。

1.增加實驗和作業結果檢查

在自動識別技術這門課中，很多作業是以上機實驗方式布置，為了督促和監督學生有效的學習，必須增加有實驗和作業的檢查環節。具體地講，每次課程中留出時間，讓學生帶著自己的電腦把實驗的過程和結果展示出來，并且需要闡述代碼或電路圖設計的作用和原理。自動識別設置了8個左右的實驗作業，這些實驗覆蓋了大部分所講知識點，通過結果檢查能夠有效地提高學生對知識點地把我。并且，在平時成績中設置課堂作業考查及預習考查分數（比如20分），對考查未達到要求的學生，給予相應部分的扣分，直到扣完為止。該環節教師可根據教學進度選擇性開展。

2.課堂激活

課堂激活可激發學生的學習興趣，使教學事半功倍。在本教學模式中，通過真實嵌入式項目開發各個環節的演示，有力的調動學生的求知欲和學習興趣。以“RFID標簽識別”章節為例，結合課程的教學目標和內容，通過真實嵌入式項目開發各個環節的演示、講解和學生上講臺實際操等環節，讓學生把項目結果調試出來，從而大大的提高學生的學習積極性，具體如下：

（1）展示RFID標簽識別項目使用器件。講解Arduino單片機和射頻模塊RC522的功能和特點，此外還講解項目選材的原因和選材的網址，使得學生在以后工作學習中可以在網上找到自己需要的電子器件;

（2）展示Arduino單片機和射頻模塊RC522的電路連接圖，并且通過面包板和條線，實現兩個功能器件的鏈接，讓學生模擬自己制作電路板的樂趣;

（3）講解軟件源代碼，提問學生核心代碼的功能，讓學生理解RFID標簽識別核心代碼編程原理;

（4）軟件測試，把編寫好的軟件燒寫到arduino單片機中，把RFID卡片放到RC522模塊上，系統就能讀到RFID卡號，當RFID卡號被讀出的時候，學生的求知欲和興趣點會進一步提升;

（5）隨機讓學生上臺體驗整個讀RFID標簽的過程，讓學生自己完全實現整個項目的過程，讓學生對知識點更好的感受和掌握，轉化成自己的能力。這一套過程下來，能很好激發學生的學習熱情。

3.多元化學習模式

多元化教學法是指課堂上綜合采用多個因素參與下的教學方法，在本課程中，我們采用教師理論講解、教師實驗演示、學生實驗過程操作、學生實驗過程解釋、學生實驗總結的方式、具體實施方法如下。

首先，教師講授RFID標簽識別的開發環境，arduino芯片和射頻模塊RC522、項目硬件產的電路圖、開發IDE的介紹、軟件源代碼、軟件燒寫的過程，教師講授的方式有利于學生迅速了解RFID標簽讀寫軟硬件的關鍵知識點，進入知識的快速積累狀態。然后，采用了個體學習與合作學習的教學模式。將學生分組，并采用基于問題的個體學習與合作學習的教學模式，把項目分解為5個環節（或成為問題），要求小組共同完成RFID標簽識別的各個環節。每名組員負責一個環節的講解，組員1負責arduino芯片和射頻模塊RC522的功能介紹;組員2負責項目硬件產的電路圖;組員3負責開發IDE的介紹、軟件源代碼;組員4負責軟件燒寫和測試。小組成員進行個體學習后，依次在組內講解自己所學的知識項目，組內成員對這4個環節的知識點進行討論分析，并在班內匯報全班進行討論，討論完后各個組把項目完成過程中的難點列舉出來，全班同學共同解決，最后由教師進行補充總結。通過這種多元教學模式的學習方式，學生對一些重要知識點的理解會更為深入，且更能發揮學生學習的主動積極性。

4.增加彈性化的過程考核方式

在平時成績中增加彈性考核部分，教師挑選一些稍微復雜的實驗庫或作業庫，根據實驗和作業功能完成情況，給學生相應的平時成績，額外的平時成績有助于提高學生平時成績，激發學生學習的積極性。例如對于“RFID標簽ID號讀取實驗”中，如果學生能夠把標簽ID號讀出，則獲得該實驗的基礎分100分，如果能以圖形界面的方式展示出來，那么，這個學生的平時成績將增加5分，此外該實驗如果能封裝成一個軟件，則平時成績再增加5分，直到平時成績為滿分為止。這些復雜實驗讓學生在原有知識上有所提高，而且激發學生學習新知識的積極性;對于“防碰撞算法仿真實驗”中，如果實驗能成功完成多個標簽的讀取則獲得實驗的基礎分100分，如果防碰撞算法的效率提高到0.4（每10個時隙識別4個標簽），則平時成績增加5分，如果效率提高到0.6（每10個時隙識別6個標簽），則平時成績再增加5分，以此類推。

（三）學習的有效評價

1.教學評價的改革

基于OBE理念（基于學習結果的教育模式）[5]，學習結果是教學評價的重要考核因素，在本論文的教學模型中，我們把教學目標達成度看作一種有效的教學評價，通過目標達成度可以觀察每個教學目標的達成情況。例如，對于課程目標2來說，它的達成情況度體現在平時表現和期末成績兩部分，平時表現體現在作業1、2，實驗1、2及考勤，而期末考則體現在試卷二的1（10分）、2（10分）、3（10分）這些題目的得分;對于課程目標3來說，它的達成情況度體現在平時表現和期末成績兩部分，平時表現體現在作業3、4，實驗3、4及考勤，而期末考則體現在試卷的三（10分）、四（15分）、五（20分）這些題目的得分;對于課程目標4來說，它的達成情況度只體現在平時表現，平時表現考察作業3、4，實驗3、4及考勤。這樣我們可以從作業、實驗、期末試卷、考勤四個維度對自動識別技術這門課程進行量化的教學評價。此外，還可以采用學生對自動識別技術重點知識點的掌握情況做教學評價，這可以采用文件調查方式進行。依據評價結果做課程目標達成度分析，對教學方式和方法做持續改進。

2.學生學習評價的改革

引導學生在每章節內容結束后，做自我學習評價。結合自動識別課程的特點，評價知識掌握程度主要以實驗掌握情況來判斷，評價主體可以以小組或個的方式展開，如果小組或個人對實驗的過程，原理描述清晰，則表明學生學習情況良好。

（四） 知識內容的簡要總結

總結的作用在于回顧課堂的重點知識，使遺忘速度放緩，強化所學知識。傳統課堂設計，總結的方式過于單一化，通常采用課堂提問方式進行總結，這樣的總結方式收效不明顯。O-AMAS模型認為有效總結應該是學生主動的、參與的、協作的和反思的，具有要點回顧和反思深化的特點，能夠促進學生主動學習和回憶。在我們的教學方案中，以程序代碼或實驗硬件的真實電路圖作為依托，讓學生通過直觀的方式對知識進行總結。

例如，在二維碼識別的知識講解中，我們給出二維碼識別的python代碼，讓學生上講臺講述這些代碼的功能和執行結果，這樣讓學生有強烈的參與感，能有效增強認知。

三、結束語

綜上所述，本文在工程教育背景下，基于O-AMAS教育模式探索和介紹了一套完整的自動識別技術課程的教學設計方案，該方案采用多元化過程考核、多目標的教學和評價機制，全面提高學生的培養質量。

作者單位：李曉武? ? 李潤鑫? ? 昆明理工大學信息工程與自動化學院

齊敏? ? 昆明理工大學管理與經濟學院

參? 考? 文? 獻

[1]李湘，程超，田成，等.基于應用型創新人才培養的慕課混合式教學模式探討——以食品添加劑課程教學改革為例[J].安徽農業科學，2018，46（15）：234—236.

[2]徐明成. 現代教育技術[M].北京： 北京師范大學出版社， 2011.

[3] Doran G. T. Theres a S. M. A. R. T. way to write managements goals and objectives[J]. Management Review， 1981， 70（11）：35-36.

[4]王少非. 課堂測[M]. 上海：華東師范大學出版社， 2017.

[5]張春玲，杜雨津，何瑋，等. O-AMAS有效教學模型及其在大學物理實驗課程中的應用[J]. 物理實驗，2020，40（01）：24-29.