與智能校園生活相結合的物聯網課程改革

摘要：學習興趣是引導學生學習的最佳導師，本論文在探討了發展物聯網所需要的知識體系、教學體系和師資力量后，提出了一種以構建智能化校園生活為目標的新教學方式，以案例演示法、任務驅動法、項目引導法逐步引導學生對課程的學習興趣，讓學生通過課程學習提高掌握知識的能力和實踐動手能力。

關鍵詞：智能校園生活；物聯網；案例演示法；任務驅動法；項目引導法

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2014）08-0106-01

一、物聯網的概述

物聯網是通過無線射頻識別電子標簽、無線傳感器等信息傳感設備，按照傳輸協議，以有線和無線的方式把任何物品與互聯網相連接，運用“云計算”等技術，進行信息交換、通信等處理，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等功能的一種網絡[1]。

物聯網的系統結構從下到上可以分為感知層、傳輸層、處理層和應用層四個層次[2]。感知層負責獲取物體所處環境周圍的信息，進行數據采集。傳輸層負責將感知層采集到的信息傳遞到處理層，它面對的是互聯網、電信網和廣播電視網等3大類網絡。處理層將傳輸層送過來的數據進行存儲、查詢、分析、挖掘、理解，通過分析計算，最終做出決策和行為。位于最上面的是應用層，它根據處理層提供的決策行為向社會提供豐富的服務。從用戶的角度看，這便是物聯網的應用領域。物聯網的應用非常廣泛，電網行業、交通行業、物流行業、國防軍事，幾乎每一個領域都會因為物聯網的涉入而更加智能化[3]。

二、發展物聯網課程所需的知識體系、教學體系和師資力量

物聯網屬于計算機、通信、電子等多個領域的交叉學科。這門課程要求學生已經具備計算機系統等專業基礎知識，通過課程學習能夠掌握物聯網通信等專業核心知識，完成課程學習后，在實踐中進一步掌握領域應用知識。

課程應該分為理論教學和實驗教學兩部分，理論教學以教師講授為主，實驗教學以學生動手為主。這就要求教材、參考資料的選擇上、實驗室的建設上乃至師資隊伍的培養上都必須符合課程要求，具有物聯網的特色。教材應該選用高質量有特色的中英文教材，充分利用教材配備的網絡課程資源引導學生進行課后學習。實驗室除了要求設備齊全完好外，還應該具備實驗大綱、實驗指導書、任務書等材料，保證學生有明確的實驗目的與實驗任務。實驗室還應該配備足夠的實驗技術人員，技術人員不僅要求能管理維護實驗設備，還要求具有熟練的操作技能，可以指導學生進行實驗活動。有條件的學校還應該建設實習實訓基地，培養學生的實踐能力。物聯網課程需要雙師型人才擔負起教學的任務，教師既要有較高的學術水平，又要具有工程實踐經驗和科研經歷。

三、與智能校園生活相結合的教學方式

傳統的灌輸式教學方式一直是課程改革不斷探討的主題。改革教學方法，為教學注入新的活力也是物聯網課程必須面對的問題。

（一）案例演示法。

課堂教學以案例演示為主要方式，系統教授相關的知識點，讓學生加深對基本概念、原理的理解，為實驗課程和課后實踐環節奠定堅實的基礎。

智能化的校園生活涉及到學習、消費、住宿、交通等多個方面。在這個智能化的校園里，學生去食堂就餐，在超市商店內購物都無需攜帶與支付現金，宿舍的電費、水費都可以通過學生的賬戶自動支付。在圖書館借書時無須辦理手續，書籍會自動記錄被哪一位同學在什么時候帶離了圖書館，什么時候被歸還回圖書館，甚至會在借閱期限結束時“提醒”那位同學按時還書。學生們不再需要攜帶宿舍鑰匙，每一間宿舍都“認識”居住在里面的學生，對不居住在這間宿舍內的人員“拒之門外”。宿舍樓的電梯知道每一位學生所住的宿舍，可以自動將學生送抵他們要去的樓層。

要在校園生活內構建物聯網，首先要建立智能終端系統，物聯網用戶需要配備帶有RFID標簽的證件或申請將自己的個人信息以RFID電子標簽的形式存儲在手機SIM卡中，網內每一個物品都要標識屬性。所以教師必須在課堂教學中系統地講授傳感器的知識，介紹射頻識別技術；在此基礎上構建傳輸層時要讓學生掌握計算機網絡系統結構、網絡協議、網絡管理和安全等知識；構建處理層時學生需要詳細了解MEMS技術和云計算等知識。

（二）任務驅動法。

在實驗教學之前，教師將實驗任務布置給學生，讓學生明確實驗目的。學生通過查找資料、思考、探索、分組討論等方式理清自己應該如何完成這個任務的思路，才能更積極、更有效地投入實驗課程的學習中來[4]。

自行車和電瓶車是學生在校園內主要的交通工具，這些工具平時都需要上鎖以防偷竊。教師可以指導學生利用已經掌握的物聯網知識建立一個小型車輛安保系統，構建完成后車輛都“認識”自己的主人。當車主需要用車時無須攜帶鑰匙，利用帶有RFID標簽的證件或手機將信息傳遞給車輛的感應器便可順利開啟車輛。當車輛感應到被破壞或偷竊的威脅時會自動向校園警衛處和車主報告信息。

（三）項目引導法。

當學生系統掌握了物聯網的原理和知識，經過實驗過程具備了一定的動手能力后，教師可以引導學生研究完整的物聯網項目。教師在其中只負責掌控項目的總體運作，輔助學生。學生作為項目開發的主體必須充分發揮創新能力，依靠團隊合作完成研究與設計。

教師可以引導學生研究一個實驗室智能管理系統。在智能化的實驗室里，每位學生會被記錄下抵達實驗室的時間和離開的時間，從這些數據中可以獲取學生出勤的信息，教師便無需占用課堂時間對學生進行考勤。在實驗室開放期間，每位進入實驗室的學生必須經過身份識別過程，以確保實驗室設備的安全。每一件實驗設備都能記錄下任何時間段被哪一位學生使用過，確保當出現丟失設備的情況時能盡快解決問題、減少損失。當實驗設備出現損壞時，會自動向管理人員報備，提醒管理員及時維護或更新。

四、結束語

本文以構建智能校園生活為目標，探索了發展物聯網課程所需要具備的因素，重點討論并提出一種與目標密切結合的教學方式，逐步引導學生對課程產生學習興趣，提高學生掌握知識的能力和實踐動手能力，力爭通過課程改革將學生培養為能勝任物聯網相關技術的研發及物聯網系統規劃、分析、設計、實施等工作的應用型人才。

參考文獻：

[1]武奇生，劉盼芝. 物聯網技術與應用[M].北京：機械工業出版社，2011.2

[2]韓毅剛等. 物聯網概論[M]. 北京：機械工業出版社，2012.7-13

[3]王志良，王粉花. 物聯網工程概論[M]. 北京：機械工業出版社，2012.11-14

[4]楊冰等. 基于物聯網市場需求的“計算機網絡”教學改革[J].中國電力教育.2013，1.83-84

作者簡介：梁菁（1982- ），女，廣西梧州人，梧州學院計算機科學系教師，主要研究方向：物聯網、圖像處理。

基金項目：廣西高等教育教學改革工程項目（2012JGA213）。