物聯網導論課程實踐教學探索

[摘 要] 物聯網是一個朝陽產業。新生對該領域的認知是未曾涂染的白紙，把這些技術直接呈現在學生面前，學生真的是一頭霧水。導論課程就是在開啟專業課之前了解物聯網的概念、架構、專業技術和商業模式，幫助其順利完成學業的一門啟蒙課程。目的在于明確所開設專業課程及其之間的聯系，為后續專業課程的學習、綜合應用能力的提高以及畢業后從事科研技術開發等工作打下夯實基礎。

[關 鍵 詞] 物聯網導論；實踐教學；措施

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）01-0106-02

一、物聯網導論課程內容

（一）物聯網基礎

在物聯網概述部分著重講解物聯網的定義，消除學生對物聯網的誤區，了解物聯網中的“物”的概念和要求，使學生了解一個真實的物聯網。使學生熟悉物聯網的歷史，了解物聯網的起源、發展以及物聯網發展的三大推動力，了解各國在物聯網上的投入以及發展戰略。重點講述我國對物聯網的重視，通過物聯網發展新興產業的國家中長期發展戰略。解讀“十二五”發展規劃，掌握物聯網的發展動態和產業前景。介紹物聯網的三個層次：物聯網感知層、網絡層和應用層，把物聯網的架構劃分清晰，使學生對物聯網有一個更好的把握。

（二）物聯網關鍵技術

物聯網掀起了第三次信息科技發展浪潮。物聯網融合了眾多技術和科技手段，相應的支撐技術在物聯網的應用中顯得日益重要。RFID、WSN/ZigBee、傳感器和智能服務等代表技術構成了物聯網的技術支撐基礎。

（三）物聯網知識體系

物聯網作為戰略新興產業的重要組成部分，需要堅實的技術基礎。通過分析物聯網的知識點、知識單元和知識體系，幫助學生掌握使用的軟件和硬件技術與平臺，理解物聯網的學科基礎，從而真正領悟物聯網的本質。

二、物聯網導論課程教學現狀分析

（一）學科內容多，技術范圍廣

該專業課程的教學目標，是幫助學生更好地了解物聯網發展現狀、基本概念及關鍵技術等，在實際教學中，通過導入典型案例，學生能夠從整體上認識物聯網技術及其應用。因此，該學科涵蓋了物聯網專業的重要課程知識點，射頻識別、無線通信、傳感器、無線網絡、短距離無線通信、智能通信等技術是其主要教學內容，因此其學科交叉有較強的綜合型。同時，該學科知識覆蓋面廣，學時設置有限，對學生自主性學習能力培養有很大影響。

（二）師資力量有限

目前，師資力量是物聯網專業發展面臨的首要問題。盡管我國已有很多高校開設了物聯網專業，但師資不足是大部分高校面臨的共同問題。行之有效的途徑是：（1）相似或相近專業教師遷移；（2）加強培訓教師專業技能；（3）積極引進該專業優秀高學歷畢業生；（4）加強校企合作，邀請企業高水平專業人才共同參與教學。

（三）教學方法比較單一，考評方式落后

物聯網導論專業課知識內容覆蓋面廣，不同知識點要求也各有差異，該課程是為大一新生開設的，學生的基礎水平與知識掌握能力不同，如果教師采用單一的教學模式，難以實現預期的教學效果。同時，如果僅僅通過期末與平時相結合的考評方式，很難全面提高學生的綜合能力與知識掌握程度，不利于學生養成創造性思維，學習興趣受到打擊，不利于自主性學習能力的培養。

三、物聯網導論課程實踐教學措施

（一）明確物聯網關鍵技術

RFID是一種非接觸式自動識別技術，可以快速讀寫、重啟跟蹤管理；以短距離低功耗為特點的WSN/ZigBee可以在任何地點搭建網絡；以MEMS為代表的傳感器技術拉近了人與自然世界的距離；智能服務技術則為發展物聯網提供了有力保障。M2M現今市場中，透過固網和無線的傳輸，人與人之間的溝通或許已經成熟，但機器與機器（M2M）之間的連接卻還是方興未艾，M2M市場當下已成為全球范圍內快速增長的高科技市場之一；云計算與物聯網是互為支持的，云計算讓物聯網在更廣泛的范圍內進行信息資源共享，云計算增強了物聯網中的數據處理能力，并且提高了智能化處理程度。

（二）創新實踐課程的教學框架

因為物聯網工程對學生的工程能力有較高的要求，而現有的培養方案大多數基礎課程都配有實驗環節，這些常規的實踐課程教學法大多屬于封閉式、驗證式教學，并不適用于物聯網工程專業創新實踐課程的特點。比如，現有實踐課程只強調教師對學生操作步驟的示范，忽略了學生在理論結合實際過程當中的主體性地位；教學內容比較固定，很難適應物聯網工程專業知識快速更新的腳步。相反，吸收了現代教育成果的建構主義教學模式成為了創新實踐課程比較青睞的教學模式。首先，該模式推崇的學習過程是由學生主動建構的內部心理過程，教師在學習的過程中只是起到“催化劑”作用，物聯網系統的應用范圍廣，由學生主動命題的系統會在開發過程中允許學生由興趣指導自己的方向。其次，在教學過程中，通過教與學角色的不斷調整，教師從知識的傳授者轉變為指導者，使學生從被動的知識接受者轉變為主動的知識獲取者和建構者。

（三）歷史內容鋪墊

物聯網導論涉及計算機體系、計算機存儲、計算機網絡、通信工程、數據庫、電子工程等諸多領域的歷史背景，學生非常好奇這些理論體系以及一些具體的應用是如何來的，課堂上，教師應該講解相關內容的歷史與目前的發展狀況，使學生有一個“從古到今”的清晰的發展思路。

（四）圖片與實物展示

物聯網導論涉及計算機、通信工程、電子工程的學科理論綜合應用，對課程中提及的相關技術和實際應用，用實物和實際圖片進行講解，可以幫助學生對有關內容形成直觀的認識。

（五）利用網絡資源改進課堂教學方法

通過制作課件，結合板書、現代多媒體技術和網絡資源，盡量讓課程內容豐富多彩，增強交互性。比如，在講解無線傳感器網絡中物理層介質訪問控制的隱終端、暴露隱終端問題及其解決方案的四次握手機制時，可以在課件中插入動畫，抓住重點、難點精講，增強學生的感性認識。在講解傳感器前，教師可給學生布置有關傳感器發展趨勢及類型、手機中所集成的傳感器及其功能等題目，學生通過網絡查找資料，豐富專業知識。教師可引導學生課前預習，課堂上帶著問題聽講，課后歸納總結，強化對知識點的把握。

（六）課堂分組交叉討論

學習需要學生獨立思考，自己尋找需要解決的問題，自己想解決問題的方法。課前設置一些思考題，引導學生進一步閱讀有關文獻，對一些問題進行較為深入的思考和探討，然后進行總結。

（七）抽象理論的實際例子比喻

物聯網導論中涉及計算機體系、計算機存儲、計算機網絡、通信工程、數據庫、電子工程等諸多領域的抽象理論，由于新生沒有相關內容的背景知識，無法用已有知識進行未知知識的解釋，多運用一些實際生活中的例子對抽象的理論概念模型進行比喻，有助于學生對抽象概念進行初步的認識。

（八）課下問題總結

學生自行尋找答案，并就自己的答案與教師探討，反復進行幾個回合，對該問題和該知識體系基本會有一個入門性的了解。為日后獨立思考問題和獨立學習打下基礎，并對導論中的某門學科產生興趣。

（九）參加物聯網創新大賽

一方面，因為物聯網專業的應用特性，不能讓學生僅僅停留在理論的學習上，一定要告訴學生，在實踐中學習。另外，依托我院良好的大環境，學院領導特別支持大學生創新，為學生提供經濟和政策支持。經過大賽的洗禮，可以激發學生的創新思維，培養其動手能力，也能使其認識物聯網行業的應用領域，以及自己在知識掌握上的不足，使其在以后的學習中更加有目的性和方向性。

總而言之，物聯網經歷了普及期、發展期，即將迎來狂飆猛進的增長期。面對億萬紅利的物聯網市場，高校教育要與時俱進，跟得上時代的步伐，重視物聯網專業人才的培養。物聯網永遠充斥著新的技術與模式，物聯網專業的學生必須面對錯綜復雜的跨平臺、交互式、集成化開發環境，編譯器的優化乃至可持續集成方案的制定。

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