物聯網項目驅動式教學改革研究

湖南信息學院電子信息學院 陶曾杰 石 芳

隨著物聯網的大力發展，需要大量的物聯網專業人才。而作為一門開設不久的專業，在教學中還存在諸多問題，為了培養高能力高標準的應用型人才，實施了以創新應用能力培養為核心的物聯網項目驅動教學改革研究與探索。

0 引言

2017年：李克強總理表示，加快大數據、云計算、物聯網應用，以新技術新業態新模式，推動傳統產業生產、管理和營銷模式變革（新華社.政府工作報告(全文)[DB/OL].http://www.gov.cn/premier/2017-03/16/content_5177940.htm）；2018年：李克強總理表示，加快新舊發展動能接續轉換。深入開展“互聯網+”行動，推動大數據、云計算、物聯網廣泛應用，新興產業蓬勃發展，傳統產業深刻重塑（新華社.2018政府工作報告[DB/OL].http://www.gov.cn/zhuanti/2018lh/2018zfgzbg/zfgzbg.htm）。近幾年李克強總理在政府工作報告中都提到了物聯網，措辭也發生了變化，從“加快”到“推動”，從“應用”到“廣泛應用”，不難看出物聯網等技術的應用價值，物聯網現已深入各行各業。要推動物聯網的發展，就需要培養大量的物聯網專業人才，作為高校，義不容辭要為物聯網的發展提供生力軍，為其培養一批專業的物聯網專業人才。

1 物聯網概述

物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品通過物聯網域名相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念（物聯網概念[DB/OL].https://baike.baidu.com/item/物聯網概念）。從其定義不難得出，物聯網是一門綜合性學科，涉及到電子、通信、軟件等多個學科；一門以應用為導向的學科，即基于工程應用的學科，是綜合現有信息技術集成化的產物（歐陽志友,孫知信,許建真,王堃.物聯網實驗教學中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2013,32(11):125-127）。針對物聯網專業的上述特點，若要培養高能力的物聯網專業人才，除了傳授專業知識，更要加強實驗教學和工程素質的培養。

2 物聯網教學改革的意義

為了滿足社會對物聯網專業人才的需求，很多高校開設了物聯網工程專業，但現有的物聯網的教學方式中存在諸多問題，如教授的物聯網技術滯后于用人單位的需求，或培養的學生眼高手低，與實踐相差一大截。所以很多高校為了培養學生創新應用能力和具有實際工程能力的人才，在教學上采取了CDIO、TRIZ等各種方法，這些方法各有千秋，但這些方法都是按照各自學校的學生、師資和實驗平臺來量身定做的，比如大連理工大學的實驗平臺是在原有實驗室基礎上改造而成。而湖南信息學院作為一所地方型本科高校，師資、教學資源相對來講要比他們薄弱，但作為民辦高校在專業建設和人才培養上更要有自己的特色，我校物聯網工程專業以培養學生的嵌入式硬軟件開發能力、系統集成能力為主要培養目標。我校作為一所地方應用型本科高校，在扎實的計算機、通信等相關專業課程的基礎上，以培養學生的創新應用能力為長遠目標，為企業輸出既有過硬的理論知識又有創新能力的優秀人才。所以為了培養學生的創新應用能力和突出物聯網專業的學科特點，結合現有的實驗平臺對物聯網專業教學實行改革，采取了項目驅動法教學。

3 項目驅動式教學實施

3.1 項目驅動式教學定義

項目驅動式教學即基于項目的教學，是一種有系統的教學方法，是現在高校工科專業提高學生能力常用的教學法之一。項目式教學是由老師先設定具體項目任務，指出完成該任務的意義，讓學生去探討項目中的議題或者是完成某項工程。基于項目的教學時間可能是一周至一月，個別項目會延長至半年或一年。一般在實驗室里完成，或通過實踐環節完成?；陧椖康慕虒W主要包括厘清概念、搜尋信息、詢問與修正問題、計劃與設計實驗、進行實驗、解析數據、分享成果等幾個階段來實施。

3.2 項目驅動式教學具體實施方案

為了提高學生的創新能力，項目驅動式教學的物聯網教學改革，主要從以下幾個方面進行：

（1）打破常規的章節教學，專業知識融合于項目的教學

基于項目的教學要幫助學生跨越理論與實務的鴻溝，打破傳統的章節學習，只需圍繞課程大綱中的核心概念、理論或技術，合理的開展項目，以項目的方式來學習。比如在學物聯網技術課程時，根據大綱基本概念按照表1設計了教學內容。各個項目必須由教師精心設計，難易要適中，學生通過完成這些項目，從而提升了解決問題的能力和工程實踐的能力。

表1 課程項目設計

（2）開展“教師—學生—項目”的教學模式

教師和學生都以項目為中心，教師是項目的領路人，學生是項目的執行人。在具體教學中，將授課班級分成了若干項目組，給大家布置了很多項目，如基于物聯網技術的火災報警控制系統、基于物聯網技術的智慧教室系統的設計、無人機控制系統設計、智能停車場等等，有些項目組通過前期的調研還申報了湖南省和學校的大學生創新項目。這種“教師—學生—項目”結合的方式，師生關系更加融洽，都以項目的推進為目的。一個項目的完成需要大家齊心協力，所以也加強了學生之間的團結互助，從而促進了教學質量的提高。

（3）實施以學生為中心的開放實踐教學方式

在傳統的實踐教學中，老師教什么學生就學什么，學生沒有自主權，學生的想象力和創造力得不到充分發揮，實驗室也沒有完全被使用。以項目驅動式的物聯網教學模式，以學生為中心，實行開放式實踐教學，學生可以不受時間、空間的限制，根據項目進展隨時到實驗室主動實踐，最大限度地調動了學生主動參與實踐教學的積極性和主動性。

（4）以賽促學，以活動促學的學習氛圍

積極組織學生參加物聯網相關競賽項目提高培養創新創業能力，與物聯網有關的全國性競賽項目有很多，比如全國高校物聯網應用創新大賽、物聯網感知創新大賽、嵌入式系統大賽、電子設計大賽、互聯網+創新大賽等，通過參加學科競賽，學生的能力可以很快的得以提升，同時也能認識到自己與國內外其他高校學生之間的差距，從而培育他們的斗志，也能提高分析問題和解決問題的能力。今年暑假，學生參加了湖南省電子設計競賽和“建行杯”互聯網+創新競賽等獲得了優異的成績。

（5）產學研相結合，豐富理論和實踐教學

允許學生根據自己的興趣與愛好，將源于科研課題、產品研發或物聯網工程項目中符合教學要求的內容提煉、轉化成適合教學的項目（秦磊華,石柯,甘早斌.基于CDIO的物聯網工程專業實踐教學體系[J].高等工程教育研究,2013(05):168-172），我們學院和北斗衛星實驗室聯合開展項目，請北斗衛星實驗室的高級工程師來校授課，同時也選送一些優秀的學生去北斗衛星實驗室學習。這樣，既能保證教學內容與時俱進，又能滿足學生的興趣愛好。基于興趣愛好而選擇或設計的教學項目，學生會更加主動去研究并認真完成，實踐教學效果也會得到大幅提升。

（6）完善考核機制

傳統的物聯網教學考核方式主要在每個學期期末以考試的形式進行，此種方式不能全面考察學生學習的好壞，而項目式教學項目化課程考核方式是該課程改革中的一個重要環節，要有完善的考核機制。物聯網作為一門應用性學科，那么其項目式教學的考核就以學生們提交的最終成果或制作的產品進行考核。如基于物聯網技術的火災報警控制系統，則這一組同學只要上交了實驗成品就算是合格，若要評到優秀，則須判斷其設計是否具有創新點。另外以項目組進行考核時，為避免吃大鍋飯的現象，每一個項目又劃分成若干小模塊對每個學生完成情況進行獨立考核。項目從開始到結束，不是一朝一夕，而是一個長期學習的過程，在項目進展期間，學生是否深入學習，可以觀察出來。

4 結束語

項目驅動式教學，強調學生學習的主動性，教師的引導性，學生之間的團結互助性，通過實際項目的開展讓學生有目的的學，由被動學到主動去探索，進而培養了學生自我學習的能力，提高了學生獨立思考的能力，教師與學生關系更融洽。但也存在一些問題如項目式教學與以往的教學方式有很大不同，教師和學生都要重新適應，對教師的要求更高，教師要花更多的時間去指導學生項目的實施等。