面向卓越工程師培養的物聯網技術教學改革

尚志會+李洪進+羅旭+謝小芳+董利

摘 要： 針對物聯網技術與應用教學知識點瑣碎，理論與實際操作不能夠有效地相結合等問題，提出一種包括理論教學、實踐教學、第二課堂等相結合的教學模式。通過2015-2017年間的教學模式驗證，教學效果明顯改善。實踐證明，該教學模式能有效提高物聯網技術與應用的教學質量。

關鍵詞： 卓越工程師； 物聯網技術； 教學改革； 物聯網工程

中圖分類號：TP39 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）01-83-03

Teaching reform of Internet of Things technology for outstanding engineers training

Shang Zhihui， Li Hongjin， Luo Xu， Xie Xiaofang， Dong Li

（School of Medical Information Engineering， Zunyi Medical University， Zunyi， Guizhou， 563000， China）

Abstract： Aiming at the problems that the trivial knowledge point of the "Technology and Application of Internet of Things" teaching， and the theory and practical operation cannot be effectively combined and so on， Proposes a kind of teaching mode which includes the theory teaching， the practical teaching， and the integration of second classroom. Through the validation of teaching mode in 2015-2017， teaching effect has improved significantly. The practice has proved that the teaching mode can effectively improve the teaching quality of the "Technology and Application of Internet of Things" course.

Key words： outstanding engineers； Internet of things technology； teaching reform； Internet of Things engineering

0 引言

物聯網是近年來被人們所熟知的一個概念，它是繼計算機、物聯網、移動通信后世界產業革命之后的又一個浪潮，被公認為下一個萬億級產業。所以，它的市場前景可想而知，以后的發展必將成為社會經濟發展、社會進步和科技創新的重要設施保障，也必將改變人們的生活方式[1]。

物聯網技術與應用課程在計算機專業教學中發揮重要的地位，尤其物聯網工程專業中的教學更為明顯。目前，很多國內專家學者對該課程的教學研究進行了深入地剖析與探討，并取得了明顯的效果。本文以卓越工程師培養計劃為指導，與我校物聯網工程專業教學實踐想結合，并根據理論與實踐相結合的教學模式。實踐證明，物聯網理論教學過程中，根據實踐的第二課堂，更能有效地將物聯網理論系統與實踐相結合，提高了物聯網技術與應用的教學質量，提升了學生的實踐能力[2-4]。

1 物聯網技術與應用在教學中存在的問題

目前，物聯網技術與應用課程在教學中主要分為兩個部分：理論教學與實踐。而現在很多高校主要以理論教學為主，不能夠滿足學生實踐的需求。所以為了滿足國家培養卓越工程師的目標，加強學生在物聯網實踐中的培養，讓學生更好地去精通物聯網系統項目實踐的整個流程。所以，物聯網技術與應用課程的學習不僅僅是培養學生對物聯網的理論學習能力，更重要的是培養學生有理論和實踐相結合的能力，從而達到培養下一代卓越工程師的目標要求。雖然，物聯網技術與應用的教學在近幾年得到很大的提升，但仍然存在一些需要解決的問題[5]。

1.1 理論教學中的問題

傳統教學方式主要是根據課本知識進行講解，而學生反映這樣會枯燥乏味，并且學生對互聯網實際應用方面沒有一個很好地認識。所以，這種教學方式不僅讓學生聽課能力下降，更不能提升學生動手編程的操作能力。

另外，針對物聯網技術與應用的理論教學內容比較多，包括STM32W無線單片機、ZigBee無線網絡技術、Wi-Fi協議原理與開發應用、GPRS通信原理與應用、傳感器原理等內容，如果單純講解理論知識沒有實際操作，更讓學生感到力不從心。

1.2 實踐教學中的問題

首先，很多高校教師缺乏工程實踐經驗，尤其對于遵義醫學院而言，計算機專業是學校的非主流學科，更要加大對醫學信息工程學院教師的實踐培養能力，每年寒暑假能夠定期讓部分教師去軟件項目公司進修培訓。

其次，對于新開設的物聯網工程專業，學校的實踐設備還不夠完善，不能滿足教師與學生實踐課堂的需求，很多教師安排的實驗是ppt演示或理論講解，缺少對學生實際操作能力的培養，所以，物聯網實踐教研中心設備需要進一步完善。

最后，根據物聯網技術與應用本身是一門理論與實踐相結合的課程，則可以不定期組織學生進行學科競賽活動，提高學生實踐能力。

1.3 教學考核的問題

現在大多數高校學生的成績一般有考勤、作業、實驗、短期培訓、期末考試等組成，尤其對于遵義醫學院物聯網工程專業學生，考核方式更加單一，由平時成績與期末考試兩部分組成，這種考核簡單的方式更難培養出動手能力及編程能力強的學生。endprint

2 改革方案

2.1 理論教學改革

在理論教學課堂上，我們探索了一種理論與實踐相結合的授課方式，具體實施辦法包括以下幾方面。

⑴ 授課方式

當教師講解某一個系統接口的應用時，通過實際操作讓學生更清楚了解接口的應用。比如：ZigBee光照采集實現中，怎樣通過主控協調器建立起ZigBee協調器與光光傳感器節點之間的點對點通信。但如果教師實際操作一遍，學生記憶更加深刻，課下學生實踐興趣也大大提升，這種理論與實踐相結合的教學方式往往更容易被學生所接受[6]。

⑵ 授課內容

講課過程注重聯系實際項目，所以對于基本理論輕描淡寫一講而過足矣，重點講解物聯網應用案例中有關物聯網的體系結構、通信與感知技術等模塊，讓學生對物聯網安全與理論等內容有初步的了解就行。因為在以后的學習實踐中，物聯網安全等內容確實用的很少，具體項目實施過程中物聯網體系結構、通信等功能實現很重要。

2.2 實踐教學改革

物聯網應用是實踐性很強的一門課程，只有將理論與實踐相結合，才能提高學生的實踐能力，培養出大批卓越工程師。新的教學目標讓學生通過物聯網體系結構、感知通信技術、支撐技術等基礎知識，培養開發和系統集成的能力，而傳統教學方式很難培養出高級工程師和網絡工程師，所以必須在實踐方面大規模改革[7]。

⑴ 在學校硬件環境滿足的情況下，實踐過程中，壓縮合并不必要的實驗內容，主要講解項目模塊實現過程，以及各模塊集成的應用，不再講解實踐細節，從而增加學生的實踐時間。

⑵ 提升學生課下實踐能力，課下實踐即第二課堂。主要給學生開設固定的硬件實驗室，如網絡、開發平臺、打印、硬件實踐器材等設施。教師授課結束后，學生通過第二課堂培養實踐操作能力和同學之間有關項目問題的溝通交流能力。這樣不僅使學生獨立編程能力有所提升，更能培養學生的創新精神。

⑶ 如果教師有科研項目，應盡量引導學生參與其中。通過實踐不僅鍛煉學生的團隊協作能力，還能夠開拓學生對該領域的視野，鍛煉學生理論與實踐相互轉化的能力。學生參與的項目如果獲獎，還可以給學生記第二課堂學分，對于評定獎學金有一定的幫助。

2.3 考核方式改革

傳統的考核方式主要是考勤、作業、期末考試相結合。為了考核實踐能力，我們可以把期末筆試改為上機操作形式；另外增加學院內部創新項目競賽數量，并將其作為總成績考試的一個標準。

⑴ 除了考勤、作業、期末考試之外，我們可以對提交作業的質量與效率也納入考核，期末考試由理論形式變為上機操作。在整個考核中考勤占總成績30%，提交作業質量和效率占總成績30%，上機考試占總成績的40%。

⑵ 組織學生參與學院內部創新項目，創新性項目主要包括：大學生創新創業項目、軟件設計競賽、多媒體競賽以及老師的科研項目，所以創新實踐主要培養學生獨自編程的能力，如果在創新實踐中參與或獲獎，則為第二課堂成績記入期末考核中。這樣，既可以提升實踐能力，為后期評優評先打下堅實的基礎，更有利于學校的學風建設。

2.4 校企合作改革

⑴ 以往校企合作是聘請企業項目工程師來學校進入我們的教學實訓環節，對學生進行1-2周短期培訓，他們能夠更好地在具體項目經驗上進行傳授、授業、解惑。學生可以通過解決這些問題來提升對學習的積極性，增加自己的動手實踐能力，激發對物聯網編程的學習。同時，學生為學院每學期中組織的教學相長會提供寶貴的意見。下一步的改革是能夠讓學生在寒暑假進入企業內部進行更長期的實習。

⑵ 在寒暑假教師帶領學生隊伍進入企業實習，不僅能夠培養骨干教師隊伍，造就拔尖開發人才，更能為學院教師注入新的活力，對學校教師隊伍的發展有更好的幫助，提升教師綜合能力。

3 教學活動執行情況與效果

在2015-2017年的教學實踐中，我們對物聯網技術與應用的考核方式、理論教學、實踐教學進行探索與改革，形成一套完整的教學體系。學生通過理論與實踐相結合，不僅提升個人編程能力，更提高了對物聯網技術應用的學習興趣。每學年結束后，學院組織教師對所教課程的大綱作一個總結，針對大綱要求和教學計劃作適當的調整與修改，以確保后期教學能夠進一步完善。

學生課下通過第二課堂和學習幫扶活動，不僅提高了學生對物聯網學習的積極性與主動性，也促進了學生對物聯網系統集成應用的掌握，為學生后期學習其他程序語言打下堅實的基礎。調查結果顯示，不管在考勤、平時作業、期末考試上，學生們在考勤率、作業質量與水平、期末考試不及格率都有明顯的改善。通過對一個50人的專業的出勤率、第二課堂參與率、期末考試通過率等人數驗證，從驗證結果看，與過去教學模式對比發現，改革后教學效果有明顯的提升。不同教學模式學生出勤率，第二課堂、期末考試通過率等人數對比圖，如圖1所示。

4 結論

物聯網技術與應用專業是我校物聯網工程專業特色專業，在近幾年的教學實踐中，以形成一種校內外聯合培養卓越工程師的隊伍。通過院系實踐證明，結合學生反饋意見，文章提出的面向卓越工程師培養物聯網技術教學改革的教學方案大大改善了物聯網技術的教學效果，為我校培養衛生系統國家優秀卓越工程師提供有力的參考價值。但是，目前對于物聯網技術教學改革的研究與探索還不夠深入，后期的教學改革在學生動手實踐方面還需要更大的提升。

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