物聯(lián)工程教學(xué)中的同步教學(xué)及實(shí)踐改革

黨鑫　馬欣

摘要 物聯(lián)工程教學(xué)是隨著物聯(lián)網(wǎng)概念提出而逐漸發(fā)展起來的一門教育學(xué)科，但其目前的教育效果并不理想。對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的三門課程進(jìn)行平行教學(xué)，采用企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的課題設(shè)置實(shí)驗(yàn)，傳達(dá)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體觀，進(jìn)行物聯(lián)工程教學(xué)的實(shí)踐改革。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)科學(xué)；物聯(lián)網(wǎng)；同步教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）08-0154-02

1 前言

雖然物聯(lián)網(wǎng)的概念提出已有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，各個(gè)高校的物聯(lián)網(wǎng)工程教育舉辦得如火如荼，可是事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)工程教育往往是進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、面向設(shè)計(jì)和面向服務(wù)的架構(gòu)等課程的教學(xué)。很多高校并未深刻認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)的內(nèi)涵，特別是物聯(lián)網(wǎng)的整體觀，在許多情況下仍然是比較模糊的，或者是僅限于一個(gè)或兩個(gè)相鄰學(xué)科的理論論述。之所以如此，是因?yàn)榻陙砦锫?lián)網(wǎng)的概念在工業(yè)界正處于生長(zhǎng)、發(fā)展階段，而在學(xué)術(shù)界也處于研究階段。

然而可以肯定的是，不論現(xiàn)在還是未來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都與創(chuàng)新、跨學(xué)科知識(shí)、多面編程密切相關(guān)，三門課程的理論內(nèi)容將覆蓋整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)鏈，包括物聯(lián)網(wǎng)收集和傳達(dá)傳感器數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展性和分布式處理、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、人力相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等多個(gè)方面，而這些都將是物聯(lián)工程教育的基礎(chǔ)。因此應(yīng)積極在大學(xué)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)一步對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的三門課程進(jìn)行平行教學(xué)，在它們的理論和實(shí)踐部分進(jìn)行相互對(duì)應(yīng)，傳達(dá)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體觀。

2 實(shí)驗(yàn)課程

本文所研究的實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容是結(jié)合當(dāng)前工業(yè)界的主要硬件平臺(tái)——大量傳感器網(wǎng)絡(luò)及學(xué)術(shù)界的智能算法，采用創(chuàng)業(yè)公司的實(shí)際選題，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用知識(shí)的整合及工程方法的學(xué)習(xí)，具體實(shí)施情況如下。

多課程同步教學(xué) 并行開展傳感器與RFID技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)分析、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)三門課程教學(xué)，打破各門課程教學(xué)之間的知識(shí)點(diǎn)前后時(shí)間的間隔，通過建設(shè)良好的教學(xué)日歷，結(jié)合實(shí)際授課狀況同步授課。比如在講解物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用系統(tǒng)的同時(shí)，就在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)中講解傳感器及AD轉(zhuǎn)換的相關(guān)知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容 基于當(dāng)前工業(yè)界的主要硬件平臺(tái)、大量傳感器網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)豐富靈活的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立學(xué)術(shù)界的智能算法代碼庫，便于學(xué)生了解軟硬件知識(shí)。

實(shí)際的實(shí)驗(yàn)題目及企業(yè)式管理方法 在實(shí)踐部分兩個(gè)班（總共60位學(xué)生）針對(duì)實(shí)際創(chuàng)業(yè)公司的工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。這些創(chuàng)業(yè)公司分配一個(gè)任務(wù)及時(shí)間，依照績(jī)效預(yù)算約束管理學(xué)生。同時(shí)，這項(xiàng)任務(wù)要求學(xué)生在一個(gè)特定的過程中不斷地與其他人溝通來完成。通過這些活動(dòng)可以達(dá)到磨練學(xué)生技能的目的，也可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到工業(yè)復(fù)雜信息系統(tǒng)的層次開發(fā)與集成過程，發(fā)掘創(chuàng)新思維，提高學(xué)生探索問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作意思。

3 教學(xué)效果

為了進(jìn)一步優(yōu)化目前的物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)系統(tǒng)，首先進(jìn)行關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)體系的問卷調(diào)查。本次問卷以天津工業(yè)大學(xué)的大二到大四學(xué)生為對(duì)象，共發(fā)出問卷180份，回收有效問卷155份。圖1為調(diào)查結(jié)果匯總，其中圖1左為實(shí)驗(yàn)前的調(diào)查結(jié)果，圖1右為實(shí)驗(yàn)后的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

從圖1左可以看出，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)荷狀態(tài)，問卷反映只有10%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)較輕，有40%學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)正常，50%學(xué)生反映負(fù)擔(dān)較高。這一結(jié)果表明物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)中的跨學(xué)科特點(diǎn)給學(xué)生帶來較大的負(fù)擔(dān)，需要進(jìn)一步整合現(xiàn)有課程體系，提高教學(xué)效率。

對(duì)學(xué)習(xí)過程中理解程度，問卷結(jié)果反映只有30%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)理解較少，有50%的學(xué)生認(rèn)為課程理解一般，20%的學(xué)生反映課程理解程度高。這一結(jié)果表明物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)中實(shí)踐內(nèi)容多的特點(diǎn)，需要增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。因此，需要進(jìn)一步整合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增加實(shí)踐機(jī)會(huì)。

對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的參與程度及成本，結(jié)果反映只有80%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)參與程度少，有11%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)參與程度一般，9%的學(xué)生反映實(shí)驗(yàn)參與程度高。這一結(jié)果表明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的錯(cuò)綜復(fù)雜性、實(shí)踐課題的簡(jiǎn)易程度、實(shí)用性及趣味性都有待進(jìn)一步提高。

從圖1右可以看出，學(xué)生對(duì)這種新型的教學(xué)模式產(chǎn)生濃厚的興趣。最終的調(diào)查問卷顯示，認(rèn)為負(fù)擔(dān)程度低的人數(shù)明顯上升，認(rèn)為知識(shí)點(diǎn)理解程度高的學(xué)生人數(shù)增多，參與程度也較通常教學(xué)方法有了明顯提高。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用特點(diǎn)，采用多課程同步授課及企業(yè)式實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方法實(shí)施，三門物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程并行授課，打破各門課程教學(xué)之間的知識(shí)點(diǎn)前后時(shí)間的間隔，保證教學(xué)過程中良好的教學(xué)深度及廣度。同時(shí)，采用企業(yè)式實(shí)踐選題及工程管理，使得學(xué)生在實(shí)踐中更容易掌握技術(shù)流程及團(tuán)隊(duì)協(xié)作技巧。最后，基于當(dāng)前工業(yè)界的主要硬件平臺(tái)，用大量傳感器網(wǎng)絡(luò)架設(shè)豐富靈活的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及智能算法代碼庫，進(jìn)一步幫助學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系，形成物聯(lián)網(wǎng)工程思維。