《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》課程教學改革探索

席廣永　崔云龍　鄒東堯　馬振剛

摘 要：文中介紹了《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》的教學目標和課程特點。針對該課程教學存在課程對前導課的依賴性強、課程實戰(zhàn)性較強、課程緊湊等問題，對課程內(nèi)容、授課方式等提出了改進建議，建議以慕課為手段、以項目為主線，進行導向性和強化實踐等方面的探索。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)；教學改革；慕課；強化實踐

中圖分類號：TP39；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）03-0-02

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，涉及的理論和技術(shù)涵蓋面廣，應(yīng)用領(lǐng)域眾多。目前，國內(nèi)外在物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)、課程體系建設(shè)、課程建設(shè)等方面都處于積極探索階段，可借鑒的經(jīng)驗較少[1]。《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》作為一門新的基礎(chǔ)課程，其教學還處于摸索、創(chuàng)新階段。如何合理開展教學改革，提高《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》課程教學的質(zhì)量和教學效果，已成為該課程教改亟待解決的問題。為此，本文通過分析《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》課程的特點，分別從內(nèi)容、模式、實踐和考核等方面剖析了該課程教學中存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案。

1 課程的教學目標、課程特點和存在的問題

1.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程的教學目標

《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程，開設(shè)于大三下學期。該課程不僅是對模擬電路、數(shù)字電路、單片機、傳感器、無線傳感網(wǎng)、C語言基礎(chǔ)等軟硬件相關(guān)知識的綜合應(yīng)用，更是學生開展畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)綜合能力夯實提升的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程的教學目標是通過該課程的學習，使得物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生具備從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域研究、設(shè)計、開發(fā)、維護等工作所需的專業(yè)基本能力。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程的課程特點

（1）課程涉及的領(lǐng)域廣泛

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用涉及技術(shù)較多，從傳感器技術(shù)到通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從嵌入式微處理節(jié)點到計算機軟件系統(tǒng)，涵蓋自動控制、通信、計算機等不同領(lǐng)域[2]，是跨學科的綜合應(yīng)用開發(fā)。

（2）課程涉及的前導課較多

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用涉及電子、嵌入式開發(fā)、自動化控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計算機等方向的綜合應(yīng)用。課程涉及的前導課主要包括《物聯(lián)網(wǎng)導論》《射頻識別技術(shù)及應(yīng)用》《單片機原理及應(yīng)用》《電子設(shè)計軟件及其應(yīng)用》《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》《物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用》《物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理》《物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計》等。

（3）課程相應(yīng)的應(yīng)用較多

物聯(lián)網(wǎng)是應(yīng)用型技術(shù)，其發(fā)展依賴于諸多工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，遍及智能家居、智能交通、智能環(huán)保、智能市政、智能工農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療等多個領(lǐng)域，因此更強調(diào)工程應(yīng)用。課程教學需圍繞一個或多個典型應(yīng)用開展。

1.3 教學面臨的主要問題

鑒于本課程的特點，通過在教學工作中的實踐積累，對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用教學中存在的問題歸納如下：

（1）課程對前導課的依賴性強

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用涉及的前導課較多，從大一的《單片機原理及應(yīng)用》到大三的《物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理》，達10余門，涵蓋硬件開發(fā)和軟件開發(fā)兩方面。由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用是以項目為主導的全流程設(shè)計和實現(xiàn)，因此在跨度較大的5個學期內(nèi)對前導課的掌握程度將直接影響該課程的教學效果。

（2）課程實戰(zhàn)性較強

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程以項目為主導，實戰(zhàn)性較強，貫穿需求分析、硬件設(shè)計與優(yōu)化、軟件系統(tǒng)開發(fā)與測試等全流程。該課程要求授課教師具有豐富的工程經(jīng)驗，否則授課時勢必以描述性內(nèi)容居多，容易使學生產(chǎn)生厭倦情緒。在強調(diào)授課老師指導學習的同時，課程也要求學生具有一定的動手能力和創(chuàng)新能力，否則容易導致學生在某個環(huán)節(jié)產(chǎn)生挫敗感。

（3）課程課時“相對”不足

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的理論課時為16學時，實驗課時為24學時。由于課程牽涉的內(nèi)容較多，使得課程學時較為緊湊?？紤]到學生對前導課的部分知識還未掌握或已遺忘，如果按照傳統(tǒng)的授課方式，對全部知識點進行講解則顯得課程學時 “相對”不足，很多內(nèi)容只能如蜻蜓點水般一帶而過，導致部分內(nèi)容講解不夠透徹，學生未完全理解，始終只有一些模糊的概念，達不到良好的教學效果。

2 課程教學改革的探索與實踐

針對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程教學中面臨的主要問題，結(jié)合實際情況和學生特點，對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用課程的教學進行了探索和實踐，提出了以學生為主體、教師為主導、項目為主線，進行分層次、導向性強和強化實踐等方面的探索，涵蓋課程內(nèi)容、授課方式等。

2.1 合理設(shè)置課程內(nèi)容體系

物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵豐富，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，這三部分相對獨立又相互聯(lián)系，每一部分都蘊含著豐富的內(nèi)容，在較短的學時內(nèi)無法融會貫通。為了使授課不至于因?qū)挿憾饔谀w淺，在講解各部分內(nèi)容時都應(yīng)盡量結(jié)合實際情況合理編排教學內(nèi)容。理論課程按需求分析、嵌入式開發(fā)、無線傳感網(wǎng)組建和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)四部分展開，每部分分配3～4個學時，可根據(jù)課堂效果進行適當調(diào)整。由于前導課已對理論部分進行了較為詳細的講解，因此，教學內(nèi)容應(yīng)摒棄單純的理論知識講授，避免使學生感到枯燥而失去興趣。課堂內(nèi)容側(cè)重于理論知識的應(yīng)用，每一部分的知識點以實物案例的形式展現(xiàn)，一方面可以激發(fā)學生的聽課熱情和積極性，另一方面基于實例模仿可以提高學生的實踐和動手能力。

2.2 理論環(huán)節(jié)教學模式的改革

授課方式的改革采用“慕課”教學模式。傳統(tǒng)的課堂教學模式以教師講授為主，對學生而言是“被動式”聽講，缺乏互動性和新鮮感。此外，常出現(xiàn)因課程課時不足導致很多知識點無法通過課堂講授方式完成的情況，尤其對于前導課知識點掌握不牢固的學生而言，無法通過課堂講授全面掌握。為提高學生的學習主動性和學習效果，特采用慕課（MOOC）教學模式[3]將課程所需的知識點和經(jīng)典項目案例拆分制作成PPT、微視頻。在課前將學習資料發(fā)給學生或發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)供學生下載學習，學生對前導課沒掌握或遺忘的部分知識進行補習。將理論課堂分為個人學習匯報、分組討論、共性問題引導式講解等環(huán)節(jié)，在實踐實驗課堂上踐行實現(xiàn)。這種教學方式可加深學生對知識點的理解，有效培養(yǎng)學生分析問題的能力和表達能力，有助于增加師生間的了解和教學工作的開展。

2.3 項目引導式的實驗環(huán)節(jié)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的方法是從眾多現(xiàn)實項目開發(fā)實踐中總結(jié)出來的，實驗課程的教學重在實踐[4]。需要收集和總結(jié)一些物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的典型案例，如在智能家居、環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用。學生上實驗課時按5～10人進行分組，利用校外企業(yè)已完成或準備開展的實際項目，基于校企聯(lián)合實驗室，讓學生以不同的角色參與項目全流程[5]。通過實例項目的開發(fā)強調(diào)知識體系的實踐性和可操作性，提高學生的學習興趣。在實驗教學的全過程，鼓勵學生查閱文獻和資料，培養(yǎng)學生的學習主動性，引導學生積極思考并參與項目歷練，使學生由被動式學習變成主動探索知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力。

2.4 合理設(shè)置考核方式

課程的考核方式應(yīng)隨著教學內(nèi)容、教學方法的變化而變化，使學生發(fā)揮出所掌握的知識和個人技能水平。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用是一門實用開發(fā)類的課程，其考核應(yīng)突出學生物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)知識的掌握程度、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程考核以提交的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)和文檔材料為主，依據(jù)開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的可用性、撰寫文檔的詳實度和規(guī)范性進行評判，突出答辯環(huán)節(jié)，采用學生自評、小組互評、教師評價相結(jié)合的多元化評價體系。

3 結(jié) 語

《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》課程具有綜合性強、實戰(zhàn)性強等特點，對授課教師和學生的綜合要求較高，其教學還處于摸索和創(chuàng)新階段，需要教師對課程的多個方面進行探索創(chuàng)新。針對《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》課程教學中面臨的主要問題，提出了以學生為主體、教師為主導、項目為主線，采用慕課教學模式，較好地解決課程教學中存在的學生對前導課知識掌握不足等問題，同時在培養(yǎng)學習興趣、啟發(fā)自主學習、提高學生的專業(yè)能力，以及創(chuàng)新意識和團隊精神等方面，使教學效果得到了一定提升。

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