李明

摘要：為了提高我院測控專業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的課堂教學(xué)質(zhì)量，獲取PBL教學(xué)模式在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實踐效果的第一手資料，在我院測控專業(yè)兩個班進行PBL與傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)，通過期末考試、平時表現(xiàn)等評價手段發(fā)現(xiàn)，較之傳統(tǒng)教學(xué)方法，PBL教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、團隊意識和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：PBL；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；課堂教學(xué)；課程改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）19-4500-02

Research and Exploration of Experimental Teaching for undergraduate WSN Course

LI Ming

（College of Computer Science and Information Engineering，Chongqing Technology and Business University， Chongqing 400067， China）

Abstract： To enhance the teaching quality of wireless sensor network in the major of detecting and control and obtain the first-hand material about PBL. Two classes of PBL and LBL from detection and control in my college were randomly selected and offered the wireless sensor network course respectively. Evaluated by means of the final exam， usually performance etc， PBL teaching of students achievement in wireless sensor network is better than the LBL teaching students.PBL teaching method can better develop students' innovative spirit， team spirit and overall quality than LBL method.

Key words： wireless sensor networks； teaching of experimental course； curriculum reform

1 概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，是集微機電技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)為一體的技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有助于全面提升物聯(lián)網(wǎng)在社會生產(chǎn)生活中的信息感知能力、信息互通性和智能決策能力，它將有望掀起第三次信息產(chǎn)業(yè)的浪潮[1]。開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)對于擴展學(xué)生的國際化視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和為我國科技發(fā)展儲備人才具有重要作用。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

⑴無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種集成創(chuàng)新型技術(shù)，涉及本科生之前所學(xué)的概率論、圖論、計算機網(wǎng)絡(luò)等課程的很多理論知識，同時在實踐應(yīng)用方面涵蓋了C語言編程、單片機、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等硬件和軟件知識，是一門理論性、工程性和實踐性很強的課程。如何講授這么一門綜合性課程和滿足不同層次學(xué)生的需求，成為困擾授課教師的難題。

⑵現(xiàn)有的教學(xué)模式都是單向性的，即教師在講臺上講，學(xué)生在聽，教師和學(xué)生無法進行有效互動，學(xué)生的獨立思考能力無法通過現(xiàn)有的教學(xué)模式得以提高，學(xué)習(xí)的積極性不足，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不能保證。

針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)過程中存在的問題，我們采用PBL教學(xué)模式，積極開展教學(xué)改革和實踐，取得了一定的成效。

2 PBL 教學(xué)模式簡介

Problem Based learning（以下簡稱PBL）即基于問題的學(xué)習(xí)，它是一種將學(xué)習(xí)主動權(quán)交給學(xué)生本身，通過構(gòu)建真實情景中的劣構(gòu)性問題，以學(xué)生主動解決問題為中心的開放式的教學(xué)策略[2]。1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows首創(chuàng)并引入醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域。PBL教學(xué)模式目前已從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域走向其他學(xué)科教育領(lǐng)域，已成為國際上較流行的一種教學(xué)模式，但用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的探討較少.筆者將PBL教學(xué)策略應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中作了些有益的探索和實踐。

3 課堂實踐

3.1 問題設(shè)計

PBL實施的核心是問題設(shè)計，問題設(shè)計的好壞直接影響PBL項目實施的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法每一個問題都有一個最優(yōu)答案不同，PBL教學(xué)中設(shè)計的問題都是沒有唯一答案。我們在運用PBL教學(xué)模式進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)時，問題設(shè)計遵循的原則為：

⑴以課程的培養(yǎng)計劃為目標(biāo)，要求設(shè)計的問題覆蓋培養(yǎng)計劃中的所有的知識點。

⑵問題難度適中，有一定的復(fù)雜性，必須團隊協(xié)作才能完成；同時，設(shè)計的問題必須具備足夠的電子的、紙質(zhì)的資源，以有利于學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣、分析問題和解決問題時使用。

例如，在學(xué)習(xí)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法一章中，DV-Hop定位方法是教學(xué)大綱要求的內(nèi)容，里面涉及很多概念、定義和公式，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，課堂教學(xué)效果很差。采用PBL教學(xué)方法后，我們設(shè)計了如下問題：

⑴DV-Hop算法的思想是什么，算法包括哪些關(guān)鍵步驟？

⑵最原始的DV-Hop算法存在什么問題，如何進行改進？

3.2 學(xué)生的自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)

在PBL教學(xué)過程開始后，當(dāng)指導(dǎo)老師將問題布置下去之后，學(xué)生就可以利用老師提供的資源包括中英文文獻(xiàn)資料、教科書、參考書和網(wǎng)絡(luò)的資源進行探究性學(xué)習(xí)。在這個過程中需要教師在前期適當(dāng)引導(dǎo)，比如教授學(xué)生如何檢索相關(guān)領(lǐng)域的論文，如何撰寫文獻(xiàn)綜述和如何快速獲取該領(lǐng)域的研究進展等方法和技巧，教授學(xué)生解決問題的方法和技巧，而不是像傳統(tǒng)教學(xué)中直接將答案給學(xué)生。這樣做，一方面調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生科研能力和利用現(xiàn)有知識解決未知問題的能力。endprint

3.3 小組討論

討論是PBL非常重要的環(huán)節(jié)，通過討論.既鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和表達(dá)能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。比如在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)一章中，通過將本章內(nèi)容，按照教學(xué)大綱劃分出五到七個重點內(nèi)容和十到十五個非重點內(nèi)容，制定出每堂課的教學(xué)計劃。一般每堂課都有2-3個重點問題3-4個非重點問題，組織全班同學(xué)通過查閱圖書館數(shù)字資源、紙質(zhì)藏書等相關(guān)文獻(xiàn)積極參與課堂的討論。對其余剩余問題也劃分為重點問題和非重點問題，將全班同學(xué)分成3-4組，每組7-8人，將剩余的問題分到小組。當(dāng)然對于學(xué)有余力非常優(yōu)秀的同學(xué)可以根據(jù)自己的興趣參與多個問題的文獻(xiàn)查詢和討論。采用這種方式，課程的重點問題借助于全班同學(xué)的積極參與，學(xué)生學(xué)到了很多教科書沒有的知識，一方面，提高了學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)的熱情和積極性，另一方面，提高了對PBL教學(xué)的興趣和教學(xué)效率。

3.4 總結(jié)

當(dāng)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和小組討論的方式解決了教師之前提出的問題之后，任課教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評述，同時對其中涉及的知識點進行歸納總結(jié)，梳理出清晰的知識脈絡(luò)，形成完整的知識體系[3]。這個環(huán)節(jié)對于學(xué)生來說非常有意義，一方面，學(xué)生借助這個環(huán)節(jié)總結(jié)回顧自己的收獲，是一個知識積累的過程，另一方面，也有助于學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解。

4 效果評價

針對傳統(tǒng)的PBL評價大多采用調(diào)查問卷的方式，缺乏量化的評分標(biāo)準(zhǔn)和評分細(xì)則，我們在課程教學(xué)評價過程中采用定性和定量相結(jié)合的方式。定性方式主要是根據(jù)學(xué)生平時小組討論表現(xiàn)，定量考核主要是期末考試的形式。為了獲取PBL在課堂教學(xué)的第一手的資料，我們設(shè)計了調(diào)查問卷，通過采用PBL教學(xué)方法和非PBL教學(xué)方法的兩個班級（共74人）進行對比，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，通過PBL教學(xué)方法，學(xué)生改變了過去被動的學(xué)習(xí)方式，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的口頭表達(dá)能力和解決問題的能力。因此，PBL教學(xué)方法，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)的自覺性和充實度。

5 結(jié)束語

PBL是一種新型的教學(xué)方法，在我校的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程課堂教學(xué)中，通過引入PBL教學(xué)模式，一方面培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力，另一方面，增強了學(xué)生的團隊協(xié)作意識和綜合素質(zhì)。當(dāng)然，在PBL教學(xué)方法實施的過程中，還存在很多問題和困難，但我們相信隨著教學(xué)經(jīng)驗的積累和教學(xué)理論的成熟，必然會探索出一條符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程特點的PBL教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余成波，李洪兵， 陶紅艷.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2012.

[2] 包紅，徐娜，劉建平.運用PBL+LBL 方式進行醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)教學(xué)的實踐與體會[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2010，9（8）：1065-1067.

[3] 劉芳，桂林.計量經(jīng)濟學(xué)教學(xué)改革的探討[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2007，22（2）：273-274.endprint

3.3 小組討論

討論是PBL非常重要的環(huán)節(jié)，通過討論.既鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和表達(dá)能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。比如在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)一章中，通過將本章內(nèi)容，按照教學(xué)大綱劃分出五到七個重點內(nèi)容和十到十五個非重點內(nèi)容，制定出每堂課的教學(xué)計劃。一般每堂課都有2-3個重點問題3-4個非重點問題，組織全班同學(xué)通過查閱圖書館數(shù)字資源、紙質(zhì)藏書等相關(guān)文獻(xiàn)積極參與課堂的討論。對其余剩余問題也劃分為重點問題和非重點問題，將全班同學(xué)分成3-4組，每組7-8人，將剩余的問題分到小組。當(dāng)然對于學(xué)有余力非常優(yōu)秀的同學(xué)可以根據(jù)自己的興趣參與多個問題的文獻(xiàn)查詢和討論。采用這種方式，課程的重點問題借助于全班同學(xué)的積極參與，學(xué)生學(xué)到了很多教科書沒有的知識，一方面，提高了學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)的熱情和積極性，另一方面，提高了對PBL教學(xué)的興趣和教學(xué)效率。

3.4 總結(jié)

當(dāng)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和小組討論的方式解決了教師之前提出的問題之后，任課教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評述，同時對其中涉及的知識點進行歸納總結(jié)，梳理出清晰的知識脈絡(luò)，形成完整的知識體系[3]。這個環(huán)節(jié)對于學(xué)生來說非常有意義，一方面，學(xué)生借助這個環(huán)節(jié)總結(jié)回顧自己的收獲，是一個知識積累的過程，另一方面，也有助于學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解。

4 效果評價

針對傳統(tǒng)的PBL評價大多采用調(diào)查問卷的方式，缺乏量化的評分標(biāo)準(zhǔn)和評分細(xì)則，我們在課程教學(xué)評價過程中采用定性和定量相結(jié)合的方式。定性方式主要是根據(jù)學(xué)生平時小組討論表現(xiàn)，定量考核主要是期末考試的形式。為了獲取PBL在課堂教學(xué)的第一手的資料，我們設(shè)計了調(diào)查問卷，通過采用PBL教學(xué)方法和非PBL教學(xué)方法的兩個班級（共74人）進行對比，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，通過PBL教學(xué)方法，學(xué)生改變了過去被動的學(xué)習(xí)方式，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的口頭表達(dá)能力和解決問題的能力。因此，PBL教學(xué)方法，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)的自覺性和充實度。

5 結(jié)束語

PBL是一種新型的教學(xué)方法，在我校的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程課堂教學(xué)中，通過引入PBL教學(xué)模式，一方面培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力，另一方面，增強了學(xué)生的團隊協(xié)作意識和綜合素質(zhì)。當(dāng)然，在PBL教學(xué)方法實施的過程中，還存在很多問題和困難，但我們相信隨著教學(xué)經(jīng)驗的積累和教學(xué)理論的成熟，必然會探索出一條符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程特點的PBL教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 包紅，徐娜，劉建平.運用PBL+LBL 方式進行醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)教學(xué)的實踐與體會[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2010，9（8）：1065-1067.

[3] 劉芳，桂林.計量經(jīng)濟學(xué)教學(xué)改革的探討[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2007，22（2）：273-274.endprint

3.3 小組討論

討論是PBL非常重要的環(huán)節(jié)，通過討論.既鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力和表達(dá)能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。比如在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)一章中，通過將本章內(nèi)容，按照教學(xué)大綱劃分出五到七個重點內(nèi)容和十到十五個非重點內(nèi)容，制定出每堂課的教學(xué)計劃。一般每堂課都有2-3個重點問題3-4個非重點問題，組織全班同學(xué)通過查閱圖書館數(shù)字資源、紙質(zhì)藏書等相關(guān)文獻(xiàn)積極參與課堂的討論。對其余剩余問題也劃分為重點問題和非重點問題，將全班同學(xué)分成3-4組，每組7-8人，將剩余的問題分到小組。當(dāng)然對于學(xué)有余力非常優(yōu)秀的同學(xué)可以根據(jù)自己的興趣參與多個問題的文獻(xiàn)查詢和討論。采用這種方式，課程的重點問題借助于全班同學(xué)的積極參與，學(xué)生學(xué)到了很多教科書沒有的知識，一方面，提高了學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)的熱情和積極性，另一方面，提高了對PBL教學(xué)的興趣和教學(xué)效率。

3.4 總結(jié)

當(dāng)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和小組討論的方式解決了教師之前提出的問題之后，任課教師要對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評述，同時對其中涉及的知識點進行歸納總結(jié)，梳理出清晰的知識脈絡(luò)，形成完整的知識體系[3]。這個環(huán)節(jié)對于學(xué)生來說非常有意義，一方面，學(xué)生借助這個環(huán)節(jié)總結(jié)回顧自己的收獲，是一個知識積累的過程，另一方面，也有助于學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解。

4 效果評價

針對傳統(tǒng)的PBL評價大多采用調(diào)查問卷的方式，缺乏量化的評分標(biāo)準(zhǔn)和評分細(xì)則，我們在課程教學(xué)評價過程中采用定性和定量相結(jié)合的方式。定性方式主要是根據(jù)學(xué)生平時小組討論表現(xiàn)，定量考核主要是期末考試的形式。為了獲取PBL在課堂教學(xué)的第一手的資料，我們設(shè)計了調(diào)查問卷，通過采用PBL教學(xué)方法和非PBL教學(xué)方法的兩個班級（共74人）進行對比，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，通過PBL教學(xué)方法，學(xué)生改變了過去被動的學(xué)習(xí)方式，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的口頭表達(dá)能力和解決問題的能力。因此，PBL教學(xué)方法，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)的自覺性和充實度。

5 結(jié)束語

PBL是一種新型的教學(xué)方法，在我校的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程課堂教學(xué)中，通過引入PBL教學(xué)模式，一方面培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力，另一方面，增強了學(xué)生的團隊協(xié)作意識和綜合素質(zhì)。當(dāng)然，在PBL教學(xué)方法實施的過程中，還存在很多問題和困難，但我們相信隨著教學(xué)經(jīng)驗的積累和教學(xué)理論的成熟，必然會探索出一條符合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程特點的PBL教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余成波，李洪兵， 陶紅艷.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2012.

[2] 包紅，徐娜，劉建平.運用PBL+LBL 方式進行醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)教學(xué)的實踐與體會[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2010，9（8）：1065-1067.

[3] 劉芳，桂林.計量經(jīng)濟學(xué)教學(xué)改革的探討[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2007，22（2）：273-274.endprint