O-AMAS有效教学模式在“自动识别技术”教学中的应用

李晓武　李润鑫　齐敏

摘要： “自动识别技术”是物联网专业的专业基础课程。针对传统教学的不足，本论文将国内研发的“O—AMAS”有效教学模型应用于“自动识别技术”课程教学中，论文以若干章节教学内容为例介绍其教学实施过程，以达到提高自动识别技术的教学效果的目的。

关键词：O-AMAS有效教学模式;自动识别技术;教学设计

“O-AMAS”是南开大学有效教学团队于2017年提出的一种多元、有效的教改模式，即以教学目标为导向，以师生互动教学学习活动为驱动力，通过快速激活、多元学习、有效测评和简要总结四个教学环节，引导学生主动学习、深度学习，提升学生积极学习体验，实现学生学习忙起来，教学活动活起来，过程管理严起来的有效教学模型[1- 2]。自2017年以来，O-AMAS有效教学模型已逐步推广到全国各高校各专业各类型课堂中使用[2-4]。

自动识别技术是物联网相关专业的一门专业基础课程。该课程以学习物联网主流技术RFID、条码、二维码等技术为主要目标，其中，RFID技术所占比重较大，包括了无源RFID标签能量获得原理、RFID技术的编码特点，碰撞检测，RFID标签防碰撞算法原理，物联网安全认证技术，物联网寻址，射频卡的安全原理和访问控制原理等，这些技术点的掌握可以使学生能较好地适应物联网项目的开发工作或科研工作。本文以自动识别技术为例，探讨如何将O-AMAS教学模型引入课堂教学中有效支撑工程教育认证申报，提高学生的毕业要求达成度。希望对物联网类同行的教学工作起到一定的启发和帮助作用。

一、传统教学方式存在的问题

自动识别技术先导课程较多，如电子技术，高频电路，通信原理，信息安全，internet协议等课程，这给自动识别课程的学习带来很多困难，需要老师用简洁明了的教学方式为先导知识进行讲解和进一步的应用。传统自动识别技术教学模式通常是以教师理论讲解为主，这导致学生理解方面的困难，并且缺乏有效的学习监督措施、学习效果评价方法以及过程实施手段，导致学生缺乏学习乐趣，作业完成质量差，教学目标和毕业要求达成度难以顺利实现。

二、基于O-AMAS的教学模式的自动识别技术课程教学改革

为了适应当前的教学改革和创新，笔者结合多年高校自动识别技术课程的教学实践经验，以工程教育认证为背景，将O-AMAS的教学模式引入自动识别技术的课程教学中，就整个自动识别技术的教学设计做详细阐述。

（一） 教学目标设计

在O-AMAS的教学模式中，强调以教学目标为导向，把教学目标当作课堂教学的起点[3]，决定着教学内容、教学方法以及教学评价的选择和实施，决定着课堂教学效果的好坏，教学目标是具体的、可测量的、可达到的、现实的和有时间限制的[4]。结合工程教育认证的要求，自动识别技术需要完成三个教学目标，并对应工程教育认证中的毕业要求2（问题分析）、毕业要求3（设计/开发解决方案）和毕业要求4（研究）三个指标点，总结于表1中。

（二） 教学模式改革

基于“AMAS”四个教学环节，我们在自动识别技术课程的课堂教学中加入了严格的过程管理措施，下面我们详细阐述教学设计过程如下。

1.增加实验和作业结果检查

在自动识别技术这门课中，很多作业是以上机实验方式布置，为了督促和监督学生有效的学习，必须增加有实验和作业的检查环节。具体地讲，每次课程中留出时间，让学生带着自己的电脑把实验的过程和结果展示出来，并且需要阐述代码或电路图设计的作用和原理。自动识别设置了8个左右的实验作业，这些實验覆盖了大部分所讲知识点，通过结果检查能够有效地提高学生对知识点地把我。并且，在平时成绩中设置课堂作业考查及预习考查分数（比如20分），对考查未达到要求的学生，给予相应部分的扣分，直到扣完为止。该环节教师可根据教学进度选择性开展。

2.课堂激活

课堂激活可激发学生的学习兴趣，使教学事半功倍。在本教学模式中，通过真实嵌入式项目开发各个环节的演示，有力的调动学生的求知欲和学习兴趣。以“RFID标签识别”章节为例，结合课程的教学目标和内容，通过真实嵌入式项目开发各个环节的演示、讲解和学生上讲台实际操等环节，让学生把项目结果调试出来，从而大大的提高学生的学习积极性，具体如下：

（1）展示RFID标签识别项目使用器件。讲解Arduino单片机和射频模块RC522的功能和特点，此外还讲解项目选材的原因和选材的网址，使得学生在以后工作学习中可以在网上找到自己需要的电子器件;

（2）展示Arduino单片机和射频模块RC522的电路连接图，并且通过面包板和条线，实现两个功能器件的链接，让学生模拟自己制作电路板的乐趣;

（3）讲解软件源代码，提问学生核心代码的功能，让学生理解RFID标签识别核心代码编程原理;

（4）软件测试，把编写好的软件烧写到arduino单片机中，把RFID卡片放到RC522模块上，系统就能读到RFID卡号，当RFID卡号被读出的时候，学生的求知欲和兴趣点会进一步提升;

（5）随机让学生上台体验整个读RFID标签的过程，让学生自己完全实现整个项目的过程，让学生对知识点更好的感受和掌握，转化成自己的能力。这一套过程下来，能很好激发学生的学习热情。

3.多元化学习模式

多元化教学法是指课堂上综合采用多个因素参与下的教学方法，在本课程中，我们采用教师理论讲解、教师实验演示、学生实验过程操作、学生实验过程解释、学生实验总结的方式、具体实施方法如下。

首先，教师讲授RFID标签识别的开发环境，arduino芯片和射频模块RC522、项目硬件产的电路图、开发IDE的介绍、软件源代码、软件烧写的过程，教师讲授的方式有利于学生迅速了解RFID标签读写软硬件的关键知识点，进入知识的快速积累状态。然后，采用了个体学习与合作学习的教学模式。将学生分组，并采用基于问题的个体学习与合作学习的教学模式，把项目分解为5个环节（或成为问题），要求小组共同完成RFID标签识别的各个环节。每名组员负责一个环节的讲解，组员1负责arduino芯片和射频模块RC522的功能介绍;组员2负责项目硬件产的电路图;组员3负责开发IDE的介绍、软件源代码;组员4负责软件烧写和测试。小组成员进行个体学习后，依次在组内讲解自己所学的知识项目，组内成员对这4个环节的知识点进行讨论分析，并在班内汇报全班进行讨论，讨论完后各个组把项目完成过程中的难点列举出来，全班同学共同解决，最后由教师进行补充总结。通过这种多元教学模式的学习方式，学生对一些重要知识点的理解会更为深入，且更能发挥学生学习的主动积极性。

4.增加弹性化的过程考核方式

在平时成绩中增加弹性考核部分，教师挑选一些稍微复杂的实验库或作业库，根据实验和作业功能完成情况，给学生相应的平时成绩，额外的平时成绩有助于提高学生平时成绩，激发学生学习的积极性。例如对于“RFID标签ID号读取实验”中，如果学生能够把标签ID号读出，则获得该实验的基础分100分，如果能以图形界面的方式展示出来，那么，这个学生的平时成绩将增加5分，此外该实验如果能封装成一个软件，则平时成绩再增加5分，直到平时成绩为满分为止。这些复杂实验让学生在原有知识上有所提高，而且激发学生学习新知识的积极性;对于“防碰撞算法仿真实验”中，如果实验能成功完成多个标签的读取则获得实验的基础分100分，如果防碰撞算法的效率提高到0.4（每10个时隙识别4个标签），则平时成绩增加5分，如果效率提高到0.6（每10个时隙识别6个标签），则平时成绩再增加5分，以此类推。

（三）学习的有效评价

1.教学评价的改革

基于OBE理念（基于学习结果的教育模式）[5]，学习结果是教学评价的重要考核因素，在本论文的教学模型中，我们把教学目标达成度看作一种有效的教学评价，通过目标达成度可以观察每个教学目标的达成情况。例如，对于课程目标2来说，它的达成情况度体现在平时表现和期末成绩两部分，平时表现体现在作业1、2，实验1、2及考勤，而期末考则体现在试卷二的1（10分）、2（10分）、3（10分）这些题目的得分;对于课程目标3来说，它的达成情况度体现在平时表现和期末成绩两部分，平时表现体现在作业3、4，实验3、4及考勤，而期末考则体现在试卷的三（10分）、四（15分）、五（20分）这些题目的得分;对于课程目标4来说，它的达成情况度只体现在平时表现，平时表现考察作业3、4，实验3、4及考勤。这样我们可以从作业、实验、期末试卷、考勤四个维度对自动识别技术这门课程进行量化的教学评价。此外，还可以采用学生对自动识别技术重点知识点的掌握情况做教学评价，这可以采用文件调查方式进行。依据评价结果做课程目标达成度分析，对教学方式和方法做持续改进。

2.学生学习评价的改革

引导学生在每章节内容结束后，做自我学习评价。结合自动识别课程的特点，评价知识掌握程度主要以实验掌握情况来判断，评价主体可以以小组或个的方式展开，如果小组或个人对实验的过程，原理描述清晰，则表明学生学习情况良好。

（四） 知识内容的简要总结

总结的作用在于回顧课堂的重点知识，使遗忘速度放缓，强化所学知识。传统课堂设计，总结的方式过于单一化，通常采用课堂提问方式进行总结，这样的总结方式收效不明显。O-AMAS模型认为有效总结应该是学生主动的、参与的、协作的和反思的，具有要点回顾和反思深化的特点，能够促进学生主动学习和回忆。在我们的教学方案中，以程序代码或实验硬件的真实电路图作为依托，让学生通过直观的方式对知识进行总结。

例如，在二维码识别的知识讲解中，我们给出二维码识别的python代码，让学生上讲台讲述这些代码的功能和执行结果，这样让学生有强烈的参与感，能有效增强认知。

三、结束语

综上所述，本文在工程教育背景下，基于O-AMAS教育模式探索和介绍了一套完整的自动识别技术课程的教学设计方案，该方案采用多元化过程考核、多目标的教学和评价机制，全面提高学生的培养质量。

作者单位：李晓武    李润鑫    昆明理工大学信息工程与自动化学院

齐敏    昆明理工大学管理与经济学院

参  考  文  献

[1]李湘，程超，田成，等.基于应用型创新人才培养的慕课混合式教学模式探讨——以食品添加剂课程教学改革为例[J].安徽农业科学，2018，46（15）：234—236.

[2]徐明成. 现代教育技术[M].北京： 北京师范大学出版社， 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. 课堂测[M]. 上海：华东师范大学出版社， 2017.

[5]张春玲，杜雨津，何玮，等. O-AMAS有效教学模型及其在大学物理实验课程中的应用[J]. 物理实验，2020，40（01）：24-29.