物聯網應用開發課程實踐教學模式的探索與研究

李新路 李國斌 張艷明

摘要：隨著科技的發展，特別是無線傳感器網絡、嵌入式以及移動互聯網技術的發展，物聯網應用開發逐漸發展成為一門全新的綜合性課程。然而對于這一新型的課程，現階段實踐教學中存在著一些薄弱環節。本文通過對都柏林科技大學實踐教學模式的解讀，從中獲得啟示，對國內應用型高等學校的物聯網應用開發課程實踐教學模式進行研究，針對物聯網應用開發課程的特點，在實踐教學模式和評價體系方面提出探索性思考。

關鍵詞：實踐教學;物聯網應用;模式探索

中圖分類號：G424? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）17-0137-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

應用型高校的物聯網應用開發課程主要圍繞培養學生在物聯網應用開發中采集、傳輸、處理和應用開發能力的培養[1]，努力將當前最新和最實用的技術和案例融入教學中，在課程教學實施過程中，以項目為導向，針對常見的技術要求，組織若干個難度循序漸進的獨立項目，以“項目分析-相關知識-項目實施”這一思路，將物聯網行業新技術及其他開源技術融入具體任務的實現中。課程打破傳統理論和實踐分割的教學方法，將課程實踐融入理論教學中，引入大量的自主學習作為課程實施的補充。

自2014年至2019年，筆者在都柏林科技大學（Technological University Dublin， TUDublin）攻讀博士學位，并擔任都柏林理工學院計算機學院兼職講師，主要從事計算機科學專業的實踐教學工作，指導TUDublin學生的實驗課、畢業論文及團隊實踐項目，對TU Dublin的實踐教學有較深的了解和體會。本文旨在通過梳理、分析TU Dublin計算機專業實踐教學的培養模式和教學方法，為應用型高校的物聯網應用開發課程實踐教學環節提供一定的啟示和借鑒。

1 都柏林科技大學介紹

都柏林科技大學由都柏林理工學院（Dublin Institute of Technology， DIT）、塔拉理工學院（Institute of Technology Tallaght， ITT）和布蘭察斯理工學院（Institute of Technology Blanchardstown， ITB）三所理工學院于2019年初合并而成，是愛爾蘭第一個科技大學。這幾所理工學院在應用型理工人才的培養方面在歐洲工業界和社會服務領域久負盛名，他們的辦學定位聚焦于應用技術和行業導向的教育和研究，緊跟市場發脹，為企業和行業發展提供支持，尤其是支持學院所在的地區的發展[2]。其中，都柏林理工學院于2010年和2016年被“星期日泰晤士報”評選為“最佳技術學院”[3]，是愛爾蘭工程教育的范。

2 都柏林科技大學專業實踐教學模式

圍繞其培養產業導向的應用型、創新型科技人才的定位，都柏林科技大學的學科及課程設置都隨著產業經濟的發展變化而及時做出調整。在課程設置上，科技大學十分重視實效性，而不過分強調課程門類的齊全和理論深度[4]。在人才培養上，科技大學強調培養學生自我學習以及分析問題和解決問題的綜合能力，在教學中安排了大量實踐內容，而且以企業實地實習為特色，幾乎所有專業都安排3-12個月的企業實地實習，且一般安排在三年級下學期。教師通過在實習期間巡訪學生來了解企業界對人才技能需求的變化以及學生知識結構的不足，不斷調整各相關課程的教學內容。

表1是TU Dublin計算機學院三年級專業課程模塊的設置（加粗字體課程模塊為獨立實踐課程模塊名稱、模塊學分），可以看出模塊涉及的內容非常新，如Cloud computing（云計算）， Mobile Software Development（移動軟件開發）及Artificial intelligence（人工智能導論） 都是計算機應用發展前沿的領域。在課程內容的安排上，教學內容比較全面，幾乎每門課程都設置有理論課及實驗課部分，側重寬度而對基礎理論要求不高，強調理論和實踐并行發展。

同時，從表1中可以看出，TU Dublin計算機專業對于實踐教學的模塊安排比重非常大，除了課程的實驗教學之外，另外增加了Individual Project（個人項目）、Team Project（團隊項目）和 Work Placement（企業實習項目）等，所占學分及學習時長在整個培養方案中占據很大比例。此外，TU Dublin為了指導學生的實踐教學環節，在大一的課程設置中增加了一門必修模塊（Communications for Comp Tech/商業溝通）， 指導學生如何適應實習工作環境，如何進行團隊溝通等。

3 實踐教學模式的探索

在應用型高校中的物聯網應用開發課程培養方案中，應注重學生的實踐能力的培養，使得學生掌握自我學習的技能。強調培養學生在遇到問題時，通過查閱文獻、與他人交流，最終找出解決方案的能力，而不是由教師灌輸過多現成的只是;鼓勵學生盡早接觸物聯網行業，培養學生適應環境、與人交流、與人合作、協調各方面關系的綜合能力。

3.1 實踐教學模式研究

在物聯網應用開發課程的實踐教學過程中，結合當前國際國內的工程實踐教學形式，特別是都柏林科技大學的成功經驗，在對當前國內物聯網應用開發課程實踐教學模式的不足進行分析總結狗，從合肥學院積累的如嵌入式系統開發、單片機應用、云計算和移動互聯網等課程的基礎和優勢出發，結合都柏林科技大學實踐教學的成功案例，主動尋找對物聯網研發人才有需求的公司作為學生實訓基地，提出豐富實踐教學形式，提高學生的實踐能力、溝通能力及組織協調能力。

1） 作業和實驗（Assignments）

在TU Dublin，Assignments主要指綜合性的實驗，需要通過閱讀大量文獻、上機編程驗證解決方案，經過2-4周的時間完成。物聯網應用開發涉及大量的前沿技術，如大數據云計算技術，跨學科技術，如單片機技術、移動互聯網技術等等，很多內容并沒有在理論課程中開展。因而在實踐教學中開展類似Assignments的綜合性、開放性實驗項目，作為理論課程的補充和拓展。

2） 研究開發報告（Reports）

物聯網應用研究開發報告要求學生針對物聯網課程相關的技術通過大量的文獻學習撰寫研究報告，除了報告外還要求上交最主要的參考文獻和寫作過程的說明。開發報告是除Assignments外最常見的一種平時成績形式，可以是實踐活動最后都需要撰寫一份報告作為工作總結。

3） 進駐企業實訓（Work Placement）

進駐企業實訓環節主要安排到第五學期，即大二暑假階段，打散班級，安排1-2個月的企業實習，使得學生完全融入企業環境。與合作企業合作，請資深工程師或者項目經理指導和管理。在實訓環節中，主要以接觸和了解新技術為主，讓學生接觸到更多的與物聯網應用相關的實踐知識而非簡單的課本理論知識。在實訓過程中，不涉及產品的具體研究細節，鼓勵學生通過互聯網查閱資料、動手實踐，提高學生的綜合實踐能力和創新性思維。

此外，在物聯網課程實踐教學中，參考TU Dublin的教學模式，全部采用小班教學，理論課班級被劃分為若干個實驗班級，沒班不超過20人，為解決實驗課指導老師不足的問題，聘請高年級學生或研究生擔任指導老師，為保證每位實驗指導老師深入指導學生，每次實驗課錢，理論教師會與實驗指導老師通過各種方式充分溝通。另外，每門實驗課都會安排實驗答疑課，鼓勵學生基于課程基礎提出更加深入的問題。

3.2 實踐教學評價體系研究

TU Dublin的實踐評價體系非常細致嚴格。實驗課程中，由于采用小班教學，使得嚴格的考核成為可能，每次實驗都會進行評分。在物聯網應用開發課程中，實驗課的評分會直接加權計算計入課程的最終得分。

針對物聯網課程團隊項目的評分，則依據團隊項目的不同階段的表現分別打分，如：項目計劃：25%;設計文檔：25%;項目實現：25%;測試及結果：10%;演講表現：10%;團隊管理：5%。

此外，團隊成員之間互相打分，指導老師可根據這些打分情況，分別給團隊成員打分。

同時在考核體系中，物聯網應用開發課程非常注重文檔的記錄和非專業技能的培養。在集中實踐環節中，每一個階段，如實施、測試階段等都要求有完整的迭代文檔記錄，工作日志的記錄等。此外，非常重視專業技能之外的能力培養，并從考核方式上予以確認。如計算機專業的學生，算法設計及編碼工作僅僅占整個項目的25%，而項目計劃，項目文檔和測試同樣重要，此外，演講時的表現和團隊的合作同樣也不容忽視。

4 總結

本文通過從都柏林科技大學實踐教學模式中獲得的啟示，對應用型高等學校的物聯網應用開發課程實踐教學模式進行研究，針對物聯網應用開發課程的特點，在實踐教學模式和評價體系方面提出探索性思考，以期提高學生的實踐能力和綜合素養，培養學生的自主創新能力。

參考文獻：

[1] 謝秋麗， 黃剛. 基于物聯網人才培養與教學實踐的研究[J].軟件導刊（教育技術）， 2011， 10（3）：44-46.

[2] 董衍美， 張祺午， 董衍勇. 愛爾蘭應用型高等教育的演變、現狀與變革趨勢[J].職業技術教育， 2016， 37（9）.

[3] 張紅寧， 李繁榮. 國外高等數學教學借鑒 ——以愛爾蘭都柏林理工大學為例[J].赤峰學院學報（自然版）， 2016， 32（21）：3-4.

[4] 王慧， 張常潔. 愛爾蘭國家資格框架質量保障體系探究[J].教育導刊，2016（4）：87-92.

【通聯編輯：唐一東】