不同教学方法在物联网专业《传感器与RFID技术》教学过程中的应用

何茂伟 王赜 柴争义 天津工业大学计算机科学与软件学院

随着物联网技术的广泛应用和教学方法的不断改进，对本科物联网专业教学中教学工具的使用也提出更高的要求。物联网专业设计设计多个学科门类，各高校在开设相关课程时，培养方案与课程体系建设方面也各有侧重。仅就物联网应用系统而言，可概括性分为感知层、网络层、应用层。在物联网专业基础课程教学过程中，“传感器与RFID技术”课程属于感知层内容讲解部分，是一门理论性与实践性结合很强的课程，其涉及计算机技术、材料技术、力学技术、电子技术、通信技术等多项核心知识。该门示教课程具有连接理论学习和物联网应用实践的“桥梁”作用。因此，如何在本科生的教学过程中应用不同教学方法激发学生学习兴趣，帮助其理解并掌握传感器的基础理论知识，培养实践能力，并为进一步的工程应用实践和工作实习培养打好基础，值得探讨。

一、多媒体教学在示教过程中的应用

多媒体教学已在教学过程中普及，并收到较好效果，在各工科院校得到广泛应用。“传感器与RFID技术”教学过程中，通过理论课的多媒体教学，让学生能够学习到传感器与RFID技术的基础理论知识，教学过程中教师在多媒体中播放视频资料和生动的讲授过程能激发学生对于物联网学科的学习兴趣，培养学生观察与思考的能力，但对于传感器与RFID的型号选择与连接、调试过程中遇到的实际问题，则需要在示教过程中进一步教导。在传感器与RFID技术课程中，多媒体教学可以总结理论课的基本知识，展示多种多样的传感器与RFID图片，让学生了解物联网系统中各种环境下传感器和RFID是如何采集相应信息，如何传输信息，如何处理信息，使其在学习理论知识后有足够的时间进行自主研习，从而激发学生的学习兴趣，锻炼主动学习的能力。

二、远程观摩教学在示教过程中的应用

远程观摩教学是一种新兴的以实践应用为目的教学方法，目前此种教学方法也渐渐被实际教学的得到应用，并获得了一致的肯定，该方法改变了传统的围绕课本教学的方法。以教研组老师、研究生在工厂企业科研的实际情况，通过远程视频进行远程观摩。学生可以通过课前部署、远程观摩前讲解、远程视频交流、远程代为操作以及课堂在讨论、课后分析等，总结并进一步提出问题进行教学，直观地学习了传感器与RFID技术的应用知识，形成了以工程应用开发为导向的思维，能有效激发学生学习兴趣，养成良好的思维方式，并与实际生产相结合，培养了学生学习的主动性。甚至基础较好、课程实践能力较强的学生可以有机会去企业现场，通过远程视频现场讲解传感器与RFID的部署实施，进一步活跃课堂气氛，增强学生的体验感，提升学生的学习兴趣。这样也会使学生对传感器与RFID技术的认识更加清晰。

三、数字化车间现场示教的应用

单纯的课堂讲解与远程观摩教学会让学生感觉抽象空洞，不易理解，因此示教过程中车间现场操作则变得必不可少。将学生带入数字化车间，通过教师的现场讲解，学生可以直观辨识和操作使用传感器与RFID设备，了解信息采集的主要流程，分析选择传感器的主要考虑因素以及RFID现场部署的合理性，以及实际工作中如何操作信息采集设备、如何分析信息采集的真实性与准确性，目标标定的恰当性，能够让学生将理论知识与实际工程实践很好地结合，提高学生对传感器和RFID设备的认知能力，更好地掌握传感器与RFID技术在工程实践的基本应用，为进一步学习打好基础。但由于场示教课时短暂，以及现场工况复杂，学生对设备的操作熟练度尚未达到数字化车间的基础操作要求，因此减少了学生自己动手操作的机会，也导致进入数字化车间实际操作还需要更多的技能培训。

四、虚拟仿真车间模拟操作在示教过程中的应用

近年来，虚拟现实技术已经在中国各个大学和研究机构也已经利用虚拟仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如，中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术金额虚拟仿真等有机结合，把教学推进了新的领域。通过虚拟现实技术，学生可以在虚拟数字化工厂中选择、安装、调试、读取传感器与RFID数据，达到真正的模拟操作。该教学方法能让学生亲自动手操作实践，解决了无法在现场直接操作的难题，并能提高学生操作数据采集设备的技巧和能力，从而培养学生独立操作，体现了“传感器与RFID技术”课程从专业基础理论向现场实践过渡的教学特点。

随着整合医学概念的提出和医学整合课程的改革， 对不同教学方法的应用和教师的教学水平提出了更高的要求， 结合超声诊断学教学的特点， 在影像学专业医学生示教课程中促进教学方法的改进，不断总结完善，从而提高教师的教学水平，才能更好地适应教育方式的改革。