“項目導向”式物聯網工程專業教學改革實踐

王旭啟+師韻+張善文

【摘要】物聯網專業具有多學科融合的特點，是一門應用性強、信息技術集成的創新型工程應用學科。由于專業知識龐雜且跨學科，教師單課程講授難與專業各課程融合，學生所學知識“分散”，不易“遷移”。“項目導向”式教學把相關課程的知識點有效銜接在一起，有利于學生學習，同時也促進教師、校企間有效溝通，為專業建設提供有益的探索。

【關鍵詞】項目導向物聯網課程教學模式改革

基金項目：陜西省教育科學基金資助項目（SGH12527）；西京學院校級教改基金資助項目（JGYB1526）。

中圖分類號：G642

引言

國務院關于加快發展現代化職業教育的決定指出，引導一批普通本科高等學校向應用技術類型高等學校轉型，重點舉辦本科職業教育。全國第一批轉型的本科高校有600所，在轉型過程中，如何抓住機遇更快更好地發展，不僅是在辦學理念、辦學定位上盡快轉型，更多的是在人才培養模式上、在教學模式上轉型。

教學模式上轉型是轉型中的關鍵一環。很多轉型的本科高校在課程實施過程中也進行了很多有益的改革與探索，諸如慕課、翻轉課堂等形式。在實施過程中，限于學校生源質量、硬件等環境因素，并沒有達到教學預期的效果，仍沒有脫離“以教材為中心、以課堂為中心、以教師為中心”的教學模式，“我講你聽”“灌輸式”教學依然是教學的主要方式[1]。

物聯網工程專業由于設立時間不長，教學體系和課程的設置仍然處于起步和探索階段，且物聯網實踐教學存在諸多不足，特別是現有的實踐教學手段很難適用于物聯網多學科融合、面向系統級工程應用的物聯網專業。同時，物聯網專業課程實驗設置都以單課程為主，不能兼顧整個課程體系間的內在聯系，缺乏系統性、工程性的邏輯關聯關系。因此，必須提出新的教學方法以改變現有的教學模式。

“項目導向”模式下的物聯網工程專業課程教學改革

物聯網工程專業具有多學科融合的特點，是一門應用性強、信息技術集成的創新型工程應用學科[2]。“項目導向”式教學采用項目導入、引出任務、層層遞進、邊做邊學、分析問題、解決問題、多重循環、反復練習的教學方法。課程教學活動設計以項目為載體，將“教、學、做”一體化教學模式融入教學全過程中，并以學生為主體，通過項目驅動任務訓練其職業能力。“項目導向”式教學模式很好地解決了物聯網工程專業課程間的銜接問題。

在進行“項目導向”式教學前，教師應圍繞以下三個方面作針對性的調研。

1.學情分析：分析學生的學習基礎，是否具備一定的程序設計能力、嵌入式開發能力、感知器件應用能力及網絡組建能力，了解物聯網應用的相關內容。

2.學生存在的不足：專業基礎參差不齊，缺乏信心及興趣，學習不夠主動，學習方法有待調整。

3.學生在學習過程中可能遇到的困難：一是先導課程基礎知識掌握得不好從而影響當前課程的學習；二是課程的綜合性強，遇到問題卻不能及時解決。

針對以上調研情況，教師要認真分析，并結合分析結果，在物聯網實驗平臺上搭建適合教學的項目，參照行業標準，研發一些具有實際應用價值的項目模型，從而使教學與產業接軌，激發學生的專業學習能力，提高學生的實踐動手能力。

比如，在項目實施過程中，可以通過“項目展示→項目分解→項目講解→項目模仿→項目實戰→項目拓展”的流程來組織課堂教學。通過項目展示，讓學生明確項目的整體功能，并產生總體印象；項目分解，即把項目分解成若干個簡單易懂的任務，讓學生對知識點與概念有一個基本的感知與理解；接下來講解任務目標，并將項目所用到的相關知識點進行講解；學生對任務進行模仿從而掌握系統設計方法；在前面的基礎之上，學生進行與知識點相對應的實戰練習，而教師為學生答疑；最后教師與學生共同總結并進行課外拓展。

教師采用“項目導向”式教學，在逐個完成各個任務單元的過程中，以“層層遞進”的方式完成項目實戰，實現以工程項目為主線，項目實戰為載體，職業素質培養貫穿整個教學過程的理念。

每個學習單元的工作任務完成之后，應對整個教學過程進行總結、反思，評價相關步驟與方法的必要性和有效性，以利于經驗與策略的“內化”和“遷移”。

在物聯網工程專業的課程體系里，不僅有操作系統、計算機網絡、高級語言程序設計、通訊原理、Zigbee技術等“軟件”課程，還有射頻識別、單片機、電路分析等“硬件”課程，“項目導向”式教學能較好地把這種軟硬件體系融合在一起，形成一個整體。

“項目導向”式教學與物聯網工程專業課程之間關系模型圖如圖1所示。

比如，在第五屆“賽佰特杯”全國物聯網創意設計大賽中，參賽學生在指導教師和企業工程師的指導下開發制作了“智慧花房系統”項目，該系統所涉及的專業知識不僅有控制技術、傳感器技術、電路原理、射頻技術等“硬件”專業知識，還涉及了軟件編程的“軟件”專業知識，然后把其“融合”成為既定功能的系統。在大賽中，由于是團體項目，大家要分工明確，互相協作，從而提升了他們的團隊意識。

在專業課程的項目講解中，選取的項目易于學生接受，項目不僅涉及課程中相關知識點，還要能夠拓展到關聯的其他課程。比如，傳感器技術這門課程，在物聯網的一些項目實踐中，由于對于溫濕度的數據采集要經過傳感網絡把數據傳送到處理節點，因此重點是傳感器網絡，包括傳感器網絡的結構、信息交換體系、通訊協議等內容，其中無線傳感網絡、傳感器節點的設計是教學重點。傳感器節點的設計主要包括傳感器模塊、處理器模塊、無線通訊模塊和電源模塊設計。任課教師可以通過相關案例，或者自行設計幾個典型的傳感器節點，讓學生了解傳感器節點主要模塊的功能和設計，而沒有必要把傳感器技術的所有章節內容都進行講解。endprint

實施“項目導向”式教學后取得的教學效果

通過實施“項目導向”式教學，取得了較好的教學效果，具體有以下幾點。

1.通過設計全方位覆蓋物聯網方向專業課的實踐案例，讓學生體會到軟硬件結合、理實結合、校企結合的作用，提升學生對物聯網工程專業的認識。

2.通過選取、設計、構建全面高效的項目開發流程，為學生參加各級競賽、項目驅動、創新創業項目提供參考。

3.通過對項目的實踐和參與，提高了學生的工程實踐能力，為其將來的就業提供有力的保障。

4.對教師的知識結構和能力結構提出了更高的要求，促使教師與學生共同參與項目。

5.有助于校企進一步合作，使更多的一線工程師走進課堂。教師與學生參加的項目大多都來源于企業，而校企合作的企業對相關大賽的項目更熟悉。比如說“中國軟件杯”大學生軟件設計大賽中的題目：高校教務微信平臺、“賽佰特杯”全國物聯網創意大賽中的基于ZigBee模塊的智能機房環境監測系統等題目，都很好地結合了現實生活中的實際應用，在競賽中校企合作的企業和學生一起進行構思、設計、創意、操作，學生不僅掌握了“小項目”的開發過程，也從中學到了開發的經驗，并能深刻地體會到專業知識在競賽中的應用。

6.提高了學生自主學習的能動性。通過參加不同項目、科技活動、第二課堂、創新創業項目等，使學生認識到自己的不足，在比賽現場感受到了自身的不足和差距，從而激發了學生學習專業知識的斗志和興趣，提升了學生們自主學習的能動性。

結語

在高校轉型的時期，課堂教學也在發生著巨大的變化。“項目導向”式教學模式有助于學生動手能力的提升，有助于轉型高校培養應用型人才目標的實現，有助于提升轉型高校的軟實力。總之，物聯網工程專業“項目導向”式教學將課程有機融合，使教學和產業接軌，有效提高學生學習能動性。實踐證明，以項目為導向的教學方法適用于物聯網工程專業的教學。

參考文獻：

[1]李峰：《大學英語教學模式改革的多維探索——評〈英語教學改革的多視角探究〉》，《當代教育技術》2015年第17期，第2-4頁。

[2]張穎淳：《以賽促學在高校計算機教學模式改革中的探索與實踐》，《教育與職業》2012年第21期，第96-97頁。

[3]瞿慧勤：《高職物聯網專業傳感器技術課程教學改革初探》，《科技視界》2012年第5期，第123-124頁。

[4]肖海慧、鄧凱：《“以賽促學、以賽促訓、以賽促教”教學模式的應用》，《中國成人教育》2013年第16期，第83-85頁。

[5]陳英杰、劉健、唐新軍、崔龍：《以賽促學、以賽促練、以賽促教——工科大學生競賽與教學結合的教學模式探索與實踐》，《中國管理信息化》2015年第13期，第246-248頁。

[6]陳小波：《以賽促學——一種高效率的技能教學新模式》，《教育與職業》2007年第9期，第68-69頁。

[7]徐圣超：《“以賽促學”模式下實踐教學研究》，《品牌》2014年第10期，第98-99頁。

[8]杜寧、車楠、楊慧晶：《案例導向的物聯網實踐教學方法探究》，《黑龍江教育》（高教研究與評估）2015年第4期，第48-49頁。

作者單位：西京學院信息工程學院陜西西安endprint