蔣 慶 湯建斌 徐志鵬

“無線傳感器網(wǎng)絡”課程是一門多學科交叉且和工程應用結合非常緊密的課程。隨著萬物互聯(lián)時代的到來，該課程不僅是信息類相關專業(yè)的特色課程，也是其他工科專業(yè)如測控技術與儀器專業(yè)的專業(yè)課程[1]。中國計量大學計量測試工程學院測控技術與儀器專業(yè)從2011年開設該課程，主要為了培養(yǎng)符合儀器專業(yè)“智能+互聯(lián)”發(fā)展要求的復合型應用人才。

然而，在多年的教學實踐和同行交流中發(fā)現(xiàn)，學生很少能夠在課程設計或畢業(yè)設計等綜合實踐環(huán)節(jié)靈活運用無線傳感器網(wǎng)絡相關知識[2]，這反映出學生相應工程能力的欠缺。如何改變傳統(tǒng)教學方式，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的學習興趣，切實提高學生工程實踐應用能力是課程改革的重點。筆者分析了課程特點，按照培養(yǎng)方案及教學大綱要求提煉了課程目標和改革目標，并通過專業(yè)面授、思政案例、實際工程案例剖析、項目制實踐與案例匯報評審有機結合，進行了教學改革的探索和實踐。

一、課程簡介及傳統(tǒng)教學

“無線傳感器網(wǎng)絡”是近些年發(fā)展起來的一門交叉性學科，它涉及通信技術、計算機技術和傳感器技術等多種技術。學生通過該課程的學習能夠熟悉無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念，了解這一技術的前沿和發(fā)展趨勢，掌握無線傳感器網(wǎng)絡的結構、設計方法，有助于提高分析解決通信工程中實際問題的能力，還能培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。總的來說，“無線傳感器網(wǎng)絡”課程注重培養(yǎng)學生解決無線傳感器網(wǎng)絡領域相關實際問題的能力。

以往課程從無線傳感器網(wǎng)絡基本理論出發(fā)，闡述無線傳感器網(wǎng)絡通信技術、物理層、信道接入、路由組網(wǎng)、傳輸協(xié)議等基礎知識，配合一定比例的實驗教學，以期達到使學生學以致用的目的[3]。然而因為各方面原因，學生的實際能力并沒有得到有效提升。通過數(shù)據(jù)分析、學生交流、同行觀摩等形式，分析該課程開展過程中制約學生能力提升的因素主要有三個方面：一是未能充分激發(fā)學生自主學習興趣；二是未能根據(jù)學生特點，運用新的教學策略；三是教學內容針對性不強，評價體系不完善[4]。因此，為了更好地順應專業(yè)發(fā)展潮流，切實提高學生工程應用能力，探索符合專業(yè)、課程及學生特點的教學策略非常重要。

二、課程目標、擬解決的問題及課程改革思路

（一）課程目標

課程以提升學生工程實踐能力為出發(fā)點，以使學生理解領會問題背后的“道”為落腳點。具體來說，確定以下三個課程目標：一是使學生理解并掌握無線傳感器網(wǎng)絡相關基礎知識，提高學生專業(yè)知識水平；二是提高學生綜合能力，激發(fā)學生對專業(yè)的認同感，培養(yǎng)學生求真務實的科學思維，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識；三是提升學生的系統(tǒng)設計能力，使學生通過課程學習，能獨立進行無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)設計，并且具備評價相關系統(tǒng)的能力。

（二）課程擬解決的問題

“無線傳感器網(wǎng)絡”課程教學改革擬解決的問題是如何讓學生學“術”悟“道”。其中“術”方面的問題是如何讓學生掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)學生獨立設計、與同行交流的能力?！暗馈狈矫娴膯栴}主要有三個：一是如何讓學生掌握課堂上學到有限的專業(yè)知識，并做到舉一反三，具備解決相關問題的能力；二是如何通過思政教學，激發(fā)學生對專業(yè)的認同感和愛國情懷，培養(yǎng)學生求真務實的科學思維，激發(fā)學生創(chuàng)新意識；三是如何讓學生領會并將目標輸入、過程控制和有效反饋應用到今后的工作和生活中。

（三）課程改革思路

如圖1所示，“無線傳感器網(wǎng)絡”課程教學改革始終圍繞教學目標。學校和專業(yè)定位、課程擬解決的問題、教學理念等共同決定課程的教學目標；教學設計、教學方法及教學環(huán)境都是為了能夠達成教學目標；全過程的教學評價是為了判斷教學目標達成情況，從而指導教學持續(xù)改進；教學持續(xù)改進的落腳點是教學設計、教學方法和教學環(huán)境的改進。

三、多元混合式教學實踐

在“無線傳感器網(wǎng)絡”課程教學中，教師在教學理念的指引下，通過合理的教學設計，達成教學目標。教學設計主要包括5個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)之間存在內部關聯(lián)，如圖2所示。

（一）專業(yè)面授

為了在有限的課時內傳授學生基本的知識點，在教學內容和教學資源方面進行了調整。第一，對教學內容進行重塑。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡技術發(fā)展及企業(yè)應用趨勢，刪除了部分教學內容，同時新增了部分內容。第二，對教學資源進行重構。通過豐富的在線課程，讓學生在課前、課后學習課程內容，在課上通過提問的方式了解學生的學習效果。

（二）思政案例

在“無線傳感器網(wǎng)絡”課程教學中，重視課程思政，通過沉浸式的思政教學案例設計，結合課程內容，通過潛移默化、春風化雨的方式，實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和價值引領有機融合。例如，在課程的定位技術章節(jié)，結合我國北斗系統(tǒng)的研發(fā)歷程和意義，開展了主題為“全球定位系統(tǒng)之爭——自力更生、自主創(chuàng)新的重要性”的專題案例分享，課堂表現(xiàn)和思政教學效果非常好。

（三）實際工程案例剖析

在學生學習和掌握基本理論知識后，引導學生對多個實際工程案例進行剖析，培養(yǎng)學生工程能力。

（四）項目制實踐

“無線傳感器網(wǎng)絡”課程為學生提供了豐富的項目庫，要求學生獨自完成一項工程作業(yè)，以提升學生的綜合能力。課程項目庫如表1所示。

表1 課程項目庫

（五）案例匯報評審

在課程目標中，學生要具備一定的評價同行技術的能力，因此課程設置了案例匯報評審環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)中，學生進行案例匯報（以PPT的形式呈現(xiàn)），教師和其他學生共同評審。這樣不僅可以指出案例匯報的不足之處，還能有效鍛煉提高學生的評價能力。

四、課程教學評價及改革成效

（一）課程成績評定方式

不同的教學環(huán)節(jié)需要設計有針對性的教學評價方式，針對“無線傳感器網(wǎng)絡”課程設立了立體化、全覆蓋的考核評價體系，對課程的5個教學設計環(huán)節(jié)，分別設計了對應的考核方法，并根據(jù)課程的側重點，賦予不同的權重。多元的課程成績評價方式使學生認可度、評價公平度得到提升，也在一定程度上提升了教學實際效果。

（二）課程改革成效

中國計量大學計量測試工程學院“無線傳感器網(wǎng)絡”課程組與時俱進，立足學生，在教學團隊建設、課程內容編排、教學手段運用等多方面嘗試改革創(chuàng)新，取得較好效果。由圖3可知，2020—2021學年，合格標準線以下的人數(shù)較少，課程目標達成度集中在0.7上下，說明學生的系統(tǒng)設計能力有待提升。由圖4可知，2021—2022學年，合格標準線以下的人數(shù)僅有1人，需關注這個學生的學習狀況。將課程改革前后兩個教學周期的課程目標達成度進行對比，發(fā)現(xiàn)多元混合教學模式下的項目制教學對于提高課程目標達成度具有重要作用。

五、總結與展望

通過對多元混合式教學模式的探索和實踐，課堂氛圍得到了明顯改善，師生互動頻次增加，“無線傳感器網(wǎng)絡”課程目標達成度、學生工程能力等得到明顯提升，該課程改革思路和方法可以應用到與其屬性相近的課程中。教學改革不是一蹴而就的，課程教學團隊需要與時俱進，持續(xù)改進，以適應時代發(fā)展潮流。結合課程改革實踐可知，“無線傳感器網(wǎng)絡”課程在項目制教學、案例匯報評審、評價體系等方面仍需持續(xù)優(yōu)化。新時代，應以工程能力培養(yǎng)為導向，加強對多元混合式教學的探索和實踐，推動“無線傳感器網(wǎng)絡”課程改革創(chuàng)新。