《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》教學(xué)的幾點(diǎn)探索

陳捷

二十一世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)信息化大爆發(fā)的時(shí)代，而物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是信息化時(shí)代的重要發(fā)展階段。近幾年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用水平得到飛速的發(fā)展，二維碼、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、無人超市和車聯(lián)網(wǎng)等隨處可見。技術(shù)的發(fā)展帶來的是相應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要和對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用人才的需求，福州第一技師學(xué)院開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)。《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的啟蒙課程，對(duì)于學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)后續(xù)學(xué)習(xí)起到奠基石的作用。《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》是一門介紹物聯(lián)網(wǎng)基本理論、基礎(chǔ)技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用的課程,它與自動(dòng)控制、信息技術(shù)、微電子和計(jì)算機(jī)等學(xué)科有著密切聯(lián)系。如何讓這樣一門以多種學(xué)科相關(guān)聯(lián)的以理論知識(shí)為主的課程內(nèi)容，轉(zhuǎn)換成讓學(xué)生感興趣并能夠容易理解并吸收的知識(shí)點(diǎn)？這是教好《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》這門課程的關(guān)鍵。筆者通過教學(xué)改革，認(rèn)為可以以下六方面做好教學(xué)工作。

一、根據(jù)學(xué)生自身特點(diǎn)進(jìn)行合理的職業(yè)定位，安排相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容

技工院校教育的目標(biāo)是把學(xué)生培養(yǎng)成具備一定理論基礎(chǔ)知識(shí)并且能夠進(jìn)行生產(chǎn)操作的技術(shù)工人。結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，筆者認(rèn)為技工院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生未來工作的方向主要是掌握不同場(chǎng)景應(yīng)用中物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝、調(diào)試與維護(hù)。根據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)習(xí)通過課程的學(xué)習(xí)，能夠理解物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層及其結(jié)構(gòu)體系。要求學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)感知層上常用設(shè)備、了解設(shè)備功能并能夠安裝這些設(shè)備。掌握網(wǎng)絡(luò)層中網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式、理解不同類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和傳輸模式。了解應(yīng)用層中物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用。根據(jù)技工院校學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》教學(xué)的指導(dǎo)思想是理論知識(shí)適用和夠用。因此，在教學(xué)中對(duì)課本的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)安排。簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史、物聯(lián)網(wǎng)安全以及對(duì)應(yīng)用技術(shù)的介紹，只要讓學(xué)生知道物聯(lián)網(wǎng)的演變和物聯(lián)網(wǎng)安全的必要性，了解何為物聯(lián)網(wǎng)中間件和云計(jì)算；主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)概念、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、感知技術(shù)、通信技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的綜合應(yīng)用進(jìn)行了解和掌握。

二、必要的理論知識(shí)融入實(shí)物認(rèn)知，有利于學(xué)生專業(yè)能力的拓展

在技工教育中，通常存在的誤區(qū)是“輕理論重實(shí)踐”，認(rèn)為技工院校學(xué)生作為技術(shù)工人會(huì)操作就好，原理是什么不重要。筆者在對(duì)已畢業(yè)學(xué)生（不分專業(yè)）跟蹤管理中發(fā)現(xiàn)，理論知識(shí)扎實(shí)的學(xué)生在工作中的后期發(fā)展普遍比理論知識(shí)薄弱的學(xué)生發(fā)展的好。缺乏理論的支撐學(xué)生的工作能力很難持續(xù)提升，在工作中會(huì)出現(xiàn)個(gè)人專業(yè)發(fā)展的瓶頸，具有同樣工作原理的設(shè)備一旦更新?lián)Q代就無法操作。因此，在《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》教學(xué)中，我們對(duì)于感知技術(shù)中的傳感器、無線傳感器、RFID、條形碼技術(shù)，通信技術(shù)中的數(shù)字通信、移動(dòng)通信和ZigBee無線接入技術(shù)以及微控制器這些物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)的工作原理進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。在教學(xué)過程中，我們使用實(shí)物教具配合教學(xué)講解提高了學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知。例如，在介紹傳感器基本原理時(shí)，我們將各種不同的類型的傳感器通過投影設(shè)備投影在大屏幕上，讓學(xué)生可以仔細(xì)地觀察到傳感器的基本構(gòu)造，對(duì)傳感器產(chǎn)生直觀認(rèn)識(shí)。通過對(duì)多種類型傳感器基本原理的講解，加深學(xué)生對(duì)不同傳感器功能的理解，有利于學(xué)生在未來工作中專業(yè)能力的拓展。

三、使用案例教學(xué)法融入認(rèn)知性實(shí)踐教學(xué)，通過師生互動(dòng)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知程度，激發(fā)學(xué)生的求知欲

什么是物聯(lián)網(wǎng)？用來做什么？這些問題常常讓初次接觸物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生感到困惑。在《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》教學(xué)過程中遇到的第一個(gè)問題也是最大的一個(gè)問題就是，物物相連的物聯(lián)網(wǎng)概念讓學(xué)生困惑，最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的就是生活中的例子。比如，學(xué)校樓道中為了綠色節(jié)能而設(shè)置的自動(dòng)感應(yīng)燈。為了讓學(xué)生更直觀地認(rèn)識(shí)到身邊就存在的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，可以使用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)給學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)演示人體紅外開關(guān)控制燈的開關(guān)的安裝與調(diào)試。

實(shí)物演示后給學(xué)生介紹人體紅外感應(yīng)開關(guān)的基本工作原理：在光線較暗的環(huán)境中人體紅外傳感器能檢測(cè)到人體移動(dòng)，當(dāng)行人進(jìn)入其感應(yīng)范圍時(shí)候自動(dòng)開啟負(fù)載通過繼電器點(diǎn)亮燈，離開后自動(dòng)延時(shí)15秒左右關(guān)閉負(fù)載進(jìn)而滅燈。通過這個(gè)簡(jiǎn)單的案例學(xué)生就很容易理解物聯(lián)網(wǎng)中感應(yīng)技術(shù)，通過傳感器采集被感應(yīng)物的變化來控制物體做出相應(yīng)的反應(yīng)。原理講解之后讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐完成人體紅外開關(guān)的安裝與調(diào)試，進(jìn)一步加深認(rèn)知。在學(xué)生實(shí)踐過程中，教師應(yīng)仔細(xì)觀察學(xué)生的操作過程，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)記錄并進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。學(xué)生操作完畢后，在課堂上對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。通過實(shí)例演示講解實(shí)踐小結(jié)這一系列的師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓課本上枯燥的知識(shí)點(diǎn)生動(dòng)化、實(shí)例化。讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐過程中掌握知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)不同章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)引入不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過豐富的案例充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索欲望。

四、引入項(xiàng)目教學(xué)、引導(dǎo)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生合作能力

項(xiàng)目教學(xué)法是以“項(xiàng)目”的形式進(jìn)行教學(xué)。為了讓學(xué)生在解決問題中使用一個(gè)完整的方式，所設(shè)置的“項(xiàng)目”包含多門學(xué)科的知識(shí)。一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目就是包含傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多學(xué)科的綜合應(yīng)用。項(xiàng)目教學(xué)法就是在教師的指導(dǎo)下,由一個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生處理一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目，進(jìn)行信息收集、方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)。學(xué)生通過該項(xiàng)目的進(jìn)行,了解并把握整個(gè)過 程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求。教學(xué)過程中，教師可以給學(xué)生布置“通過計(jì)算機(jī)獲取光照度參數(shù)”的項(xiàng)目、根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況將設(shè)計(jì)方案（如下圖）提供給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)教師所提供的方案，通過互聯(lián)網(wǎng)查詢到該項(xiàng)目各個(gè)模塊的基本信息，利用已經(jīng)學(xué)過的布線知識(shí)進(jìn)行設(shè)備連接安裝與調(diào)試。操作完畢后讓各個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生交叉檢查，并進(jìn)行相互評(píng)價(jià)，指出所實(shí)施項(xiàng)目是否存在問題？問題如何解決？最后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

在技工教育中，項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，學(xué)生在完成“項(xiàng)目”的過程中，會(huì)積極地去思考、探索。每個(gè)人的思路、想法不盡相同，教師要引導(dǎo)他們進(jìn)行討論和交流，并適當(dāng)?shù)亟o予點(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)，使他們相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，既調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，又培養(yǎng)了他們的合作意識(shí)。

五、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)態(tài)度和職業(yè)習(xí)慣，樹立工匠精神

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的概括性導(dǎo)論，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生未來的專業(yè)學(xué)習(xí)有著導(dǎo)向性的作用。日常教學(xué)實(shí)踐中要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。不僅要讓學(xué)生通過實(shí)踐深刻理解知識(shí)點(diǎn)，還要讓學(xué)生在實(shí)踐中養(yǎng)成良好的工作態(tài)度和工作習(xí)慣。在教學(xué)實(shí)踐中，遇到學(xué)生只追求設(shè)備安裝的準(zhǔn)確性，對(duì)于設(shè)備布線以及需要連線的接頭部分的處理不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}可以在教學(xué)點(diǎn)評(píng)中舉例1992年我國(guó)“長(zhǎng)征二號(hào)”火箭發(fā)射失敗的例子。這次失敗的原因就是程序配電器上一個(gè)僅為0．15毫克的鋁質(zhì)多余物導(dǎo)致電爆管爆炸。這樣的例子讓學(xué)生深刻體會(huì)到因?yàn)椴僮鞯碾S意性可能導(dǎo)致無法預(yù)料的后果。設(shè)置嚴(yán)格的實(shí)操評(píng)價(jià)體系，讓學(xué)生不僅要做得對(duì)，還要做得好，更要追求精益求精的工匠精神。

六、加強(qiáng)校企合作,建立工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式

技工院校可積極與相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開展密切的校企合作，實(shí)現(xiàn)課程的共同建設(shè)。充分利用校外實(shí)訓(xùn)基地開展有針對(duì)性的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，建立由企業(yè)與學(xué)校共同參與、專兼結(jié)合的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，形成 “階梯式”的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、“模塊化和項(xiàng)目化”技能訓(xùn)練、到企業(yè)中接受“仿真式”實(shí)踐相融合的新型人才培養(yǎng)模式。在學(xué)習(xí)《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》的“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用”章節(jié)的過程中，應(yīng)該安排學(xué)生到企業(yè)中進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目的專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐，讓學(xué)生從專業(yè)角度認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)的組建和維護(hù)全過程，使學(xué)生對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用有更加深刻的理解、而不是停留于課本上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用描述的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的職業(yè)規(guī)范。

針對(duì)《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》這門理論性較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)導(dǎo)論課程，在教學(xué)中應(yīng)采用適用于技工院校學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的教學(xué)方法和教學(xué)模式來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的教學(xué)演示，讓理論教學(xué)更加直觀，通過實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的探索欲，給學(xué)生充分的空間和時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐，提高學(xué)生動(dòng)手操作的能力。教學(xué)過程中要堅(jiān)持以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，引入項(xiàng)目教學(xué)法，通過分組實(shí)踐，學(xué)習(xí)反思讓學(xué)生從學(xué)會(huì)技能轉(zhuǎn)變?yōu)闀?huì)學(xué)技能。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，讓學(xué)生走上社會(huì)時(shí)能夠達(dá)到從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作的要求。