基于項目驅動的物聯網應用案例教學研究

晏細蘭 熊昕 楊震倫

為了提高物聯網技術與應用專業學生的物聯網應用系統開發實踐能力、創新能力和就業競爭力，以及提高學生的綜合應用知識的能力，根據物聯網應用系統工程項目的突出的實踐性，本文研究了案例教學法及其在基于項目驅動的物聯網綜合實踐項目中的應用，討論了實訓課程的內容設置和教學形式，詳細分析了基于項目驅動的案例教學的實施過程，介紹了案例教學的內容設計項目。實踐證明，基于案例教學的項目學習能深化學生對項目開發過程的理解，提高他們靈活運用知識及解決實際問題的能力，同時提高學生的實際編程能力和創新能力。

物聯網技術與應用專業主要培養工業應用、網絡應用等嵌入式與物聯網技術應用重點領域的人才需求，掌握物聯網系統應用開發、無線傳感器網絡技術及物聯網終端產品開發等新技術，提升學生嵌入式產品設計與物聯網項目開發、實施、管理能力的高素質的技術應用性人才。要求學生具有較強的工程實踐能力和團隊合作能力，能結合理論做實踐，能綜合運用各種方法、技術和工具解決復雜的物聯網應用開發問題。為了達到上述目標和要求，加強物聯網應用開發的綜合實踐教學勢在必行。在實踐教學中，只有不斷創新教學方法，才能培養學生的學習興趣，提高他們的創新能力與實踐能力。

1 物聯網應用案例教學綜述

為了使學生適應工作和時代的需要，在實施項目實踐之前，邀請物聯網應用方向的公司人員向教師展示企業的物聯網項目開發過程，同時幫助教師了解企業使用的各種物聯網項目開發方法，有利于老師設計和選擇實踐性強和可操作性強的物聯網應用項目。

1.1 案例教學內容設置

物聯網應用開發是一項綜合性的工程活動，其所設計的相關技術和軟硬件工具較多，因此應為學生學習一些關鍵且常用的技術和軟硬件的使用提供必要的實踐機會。目前，已編制的實訓內容包括Android應用開發、物聯網應用軟件開發、物聯網項目集成開發、智能家居應用等。

1.2 案例教學形式

聯網應用相關的實踐實訓都在信息工程學院嵌入式技術與應用綜合實訓室進行，實訓場所提供全天候的多媒體計算機實驗環境，每位教師和學生都獨自擁有一臺PC機，且每臺PC機均配備了必備的實踐環境。課程實踐以班級為單位，每期兩周，采用封閉式的企業性的物聯網應用開發項目培訓。主要采用基于驅動的案例教學形式，項目案例分為驗證型項目和設計型項目兩類。對于驗證型項目，教師利用多媒體演示案例實現過程，學生通過模仿實現類似的驗證型的實驗項目;在這個階段，注重工程實踐和案例教學的結合，教師在講授了相關重點知識及分析了案例后，即可結合實例程序展示其應用，再結合教學情況設置一些問題，同時安排任務，讓學生模仿案例程序做延伸練習。對于設計型項目，教師預先將企業開發的實際案例部署在服務器中，學生通過客戶端訪問、分析案例項目的功能，對學生進行分組，學生以組為單位，分析項目如何設計、編碼、測試，以完成完整的項目設計，該階段主要是通過模仿真實的項目開發過程，讓學生了解企業項目開發流程，提升實際項目開發能力。

2 物聯網應用案例教學實施過程

2.1驗證型項目案例教學過程

案例教學對培養學生創新能力和解決實際問題能力具有很明顯的優勢，因此案例教學在實踐訓練中的應用是必要的。項目驅動的案例教學法要求教師必須精心設計教學案例，注重理論聯系實際及教師課堂演示案例與學生實踐項目的統一。現以物聯網技術與應用課程的實踐情況為例，探討案例教學設計的應用。

物聯網技術與應用主要教學內容為物聯網體系架構設計、物聯網開發環境的構建和射頻識別技術應用與實踐等，包含的技術為RFID技術、Wi-Fi技術和ZigBee技術等。根據教學要求，教師首先介紹了射頻識別技術及無線傳感器網絡等技術的發展環境，然后構建一個物聯網開發環境—構建ZigBee開發環境和Android開發環境，并逐步將知識應用到各開發環境中，最終形成多個綜合驗證案例。教師演示完案例的操作過程后，由學生完成同樣的實踐項目。教學內容的具體實踐階段如表1所示。

2.2 設計型項目案例教學過程

設計型項目實踐過程主要采用的教學方法是項目驅動法。以基于物聯網的公交車收費系統設計為案例，首先對該案例進行概括總結，介紹背景，多層架構，系統硬件，系統軟件，使用Android數據網關，利用試驗箱配套的豐富硬件資源，模擬實現公交車收費系統。從需求分析到總體設計，詳細設計和編碼，演示其實現過程，使學生模仿實現相關模塊的功能，一邊看一邊練習。最后將學生分為幾個項目小組;教師將項目功能分解，將分解的任務分配到每組。一般要求每個組獨立完成一個子系統，該項目具有一定的難度，包括分析、設計、代碼、測試等。學生設計完成后，應演示其結果并報告設計中所參考的內容。

最后各組提交項目設計報告，教師和學生一起總結項目，幫助學生鞏固學習理論和實踐內容，進而提高學生分析問題和解決問題的能力。

3 結論

項目驅動案例教學法在物聯網應用開發與綜合實踐教學中取得了良好的教學效果，通過驗證型項目的學習和設計型項目的實踐，學生很好的掌握和理解了相關的技術，培養了其自主實踐能力和發現問題、分析問題和解決問題的能力。總之，通過項目驅動案例教學法教學，學生的基本素質和知識應用能力都得到極大提高，創新意識和實踐能力得到一定程度的訓練。

基金項目：廣州市高校第九批教育教學改革項目：基于項目式教學法的物聯網技術與應用專業課程改革與實踐（項目編號2017F36）。

（作者單位：1.廣州番禺職業技術學院信息工程學院2.廣州番禺職業技術學院機電工程學院）