高廣謂，鄧　松，賈昊鑫（南京郵電大學先進技術(shù)研究院，江蘇南京210023）

?

普適計算課程教學改革的實踐與探索

高廣謂，鄧松，賈昊鑫
（南京郵電大學先進技術(shù)研究院，江蘇南京210023）

摘要：普適計算作為理工科高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在使學生初步掌握普適計算的概念、關(guān)鍵技術(shù)，以及其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。筆者在面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的普適計算課程中，結(jié)合教學實踐經(jīng)驗，分析了課程改革的重點難點問題，從教學方法、教學內(nèi)容、教學手段以及考核方法等方面進行了教學改革，總結(jié)了一些教學改革經(jīng)驗。通過課程教學改革實踐，學生的專業(yè)基礎(chǔ)、科學素養(yǎng)和實踐能力均得到了有效提高。

關(guān)鍵詞：普適計算；教學改革；素質(zhì)培養(yǎng)；實踐性

一、引言

隨著計算機科學的發(fā)展與普及，尤其是物聯(lián)網(wǎng)概念的產(chǎn)生，普適計算課程已成為理工科大學生必須掌握的一門計算機類的課程。普適計算課程是一門交叉學科［1］，是學生本科階段接觸的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的綜合性基礎(chǔ)課程，以普適計算作為物聯(lián)網(wǎng)方面的綜合應(yīng)用向?qū)W生介紹面向物聯(lián)網(wǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計思想。通過本課程的理論教學，旨在使學生掌握普適計算的概念、關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)，以及其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

筆者在面向南京郵電大學物聯(lián)網(wǎng)學院開設(shè)的“普適計算”課程中進行了課程教學改革的實踐與探索，提出在教學過程中面向科學研究和工程應(yīng)用，將傳統(tǒng)的知識傳授式教學轉(zhuǎn)變成問題導(dǎo)向的研究型教學。通過將研究型教學理論與課程教學實踐相結(jié)合，激發(fā)學生在學習過程中由被動接受者向發(fā)現(xiàn)者和探索者的身份轉(zhuǎn)變，為其后期進一步的能力培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

二、課程教學改革中存在的問題

1.理論多，實踐少。課程本身難度較大，理論性強、概念抽象。教師所講解大都是書本上的理論，對于實踐部分涉及很少，學生很難有太多的實踐環(huán)節(jié)。同時，課程要求較扎實的先修課程基礎(chǔ)。該課程是對學生前面所學的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)及其應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等課程的理論延伸和強化，這些先修課程本身也具有一定的難度，任何一門課程掌握得不夠好，都會造成學生進一步學習的困難。

2.缺少實踐，考察方式單調(diào)。目前的教學實踐是基于原理介紹和簡單示例開展的，這會導(dǎo)致學生的學習效果僅停留在知曉了理論上的結(jié)論，但無法轉(zhuǎn)化為能運用的知識。該課程的期末考察方式是提交大論文，最終的成績也基本上由兩部分組成：平時成績和期末成績。這種考察方式易造成學生只注重理論的學習，不注重實踐能力的培養(yǎng)。

三、教學改革與探索

1.創(chuàng)新教學方法。傳統(tǒng)的教學模式是“教師講，學生聽”。在這種模式下，教師感覺這門課難上，學生也感覺這門課難懂，形成了一種惡性循環(huán)。在實際教學的過程中，授課教師要始終貫徹理論聯(lián)系實際這個思想，要適量的穿插實際問題的案例，這樣一方面使得教學內(nèi)容變得豐富多彩讓學生感覺到該門學科的價值，另一方面優(yōu)秀算法可以啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維［2］。

網(wǎng)絡(luò)教學在時間和空間上對傳統(tǒng)教學進行了全方位的延伸，填補了過去傳統(tǒng)教學許多力不能及的地方。一方面，教師可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取最新的研究成果（如人工智能等）、在線論壇資源并將其推薦給學生。另一方面，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)師生信息的及時交互，方式包括建立課程QQ討論組、在線答疑、建立在線作業(yè)提交和批改系統(tǒng)等，將師生交流從課堂上拓展到隨時進行網(wǎng)絡(luò)溝通。

2.教學內(nèi)容的選擇。建立科學合理的教學內(nèi)容體系，對于豐富充實教學內(nèi)容、提高教學效果起著不容置疑的重要作用。一方面，普適計算所涉及的內(nèi)容非常廣泛，與先修物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)的某些經(jīng)典內(nèi)容有交叉而又各有側(cè)重，選擇恰當?shù)膬?nèi)容有助于普適計算課程在整個專業(yè)課程體系中的準確定位。另一方面，普適計算本身是一門年輕的學科，正在不斷地發(fā)展之中，教學內(nèi)容需要與時俱進，不斷注入新鮮血液和活力，讓學生在學習知識的同時，對所學課程有更多的興趣，進而激發(fā)他們進一步學習探索的愿望。

教材的選擇對于教學質(zhì)量和教學效果也起到了重要的作用?，F(xiàn)在，該課程的教材大體可以分為兩類：一類偏重理論，主要解決“什么是什么”的問題，重點是理論推導(dǎo)和算法分析。在使用這樣的教材授課時，授課教師必須花大量的時間進行理論定理的推導(dǎo)。另一類偏重應(yīng)用，強調(diào)算法設(shè)計和數(shù)據(jù)處理，主要解決“如何進行系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用”［3］。這樣的教材會使學生的編程能力有所提高，但是由于對方法理論的理解不透徹反而束縛學生們算法的實現(xiàn)。由于兩類教材都存在缺陷，因此教師要積極地選擇既重視理論介紹又重視系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的優(yōu)秀教材。

3.注重課堂舉例。通過和一些學生關(guān)于普適計算課程學習的交談得知，學生普遍反映課程定義理論抽象、空洞，難以理解和掌握。造成這種現(xiàn)象的主要原因是課堂上授課教師示例的運用比較少。多數(shù)的教師注重讓學生理解定義和理論，在舉例方面講解比較少，即使舉例可能所舉的例子也比較簡單，不實用。正如前面講的那樣，普適計算是一門實用性很強的課程，教師在教授這門課程的時候要更加貼近實際應(yīng)用。比如在上下文感知技術(shù)、可穿戴計算技術(shù)章節(jié)，可以適當?shù)卦倭信e一些智能傳感應(yīng)用和智能機器人方面的例子。課堂上舉例子不僅僅是為了便于學生的理解，更應(yīng)該是為了啟發(fā)學生的思維，激發(fā)學生的學習興趣，在由理論走向?qū)嵺`的過程中給學生做一個示范。

4.改革考核方式。在傳統(tǒng)的考核方式下，期末考試成績占大部分，平時成績占小部分，這在一定程度上導(dǎo)致一些學生考前突擊復(fù)習，僅僅靠記憶獲取高分，導(dǎo)致考核成績的不公平。我們嘗試將平時成績從考勤、作業(yè)兩方面拓展為包括課程設(shè)計、在線作業(yè)、研究小論文、課堂表現(xiàn)等都納入到考核體系中。學生研究選題新穎性、課堂參與的積極性都是考核指標［4］。另一方面，我們將考核與教改有機結(jié)合，將期末的閉卷考試改為主觀題，選題范圍可以是論述本課程涉及的關(guān)鍵技術(shù)的研究背景和研究進展或者是對某些關(guān)鍵技術(shù)的深層思考，或者是對本課程的教學提出寶貴意見或建議。學生可見仁見智自由發(fā)揮，從而促使他們思考學習內(nèi)容，思考教學過程與學習過程本身存在的有待改進之處。

參考文獻：

［1］王堃.普適計算［M］.清華大學出版社，2014.

［2］曲良輝，邢琳，周瑞芳，于志云，郭森林.計算方法課程教學方法與手段的改革與實踐［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（23）：189-191.

［3］唐旭清，朱平.數(shù)值計算方法課程教學的若干思考［J］.江南大學學報，2008（4）：78-81.

［4］孫廷凱，於冬軍，余立功，劉傳才，金忠.算法設(shè)計與分析課程教學改革與探索［J］.中國輕工教育教育，2012（1）：61-63.

［責任編輯張宇］

中圖分類號：G64

文獻標識碼：A

文章編號：1673-9132（2016）28-0054-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.28.034