基于多學科融合的物聯網控制技術課程教學改革研究

摘 要：“物聯網控制技術”是物聯網工程專業一門專業限定必修課程，該課程對培養物聯網工程創新型人才發揮著重要作用。由于物聯網工程專業尚屬新興前沿學科，針對該課程的教學改革研究仍在探索階段，教學方式偏重基礎理論教學，缺乏對學生實踐能力的培養。以培養學生工程應用能力和創新實踐能力為主線，探索引導學生開展自主學習與創新實踐的物聯網控制技術課程教學改革的有效途徑。

關鍵詞：物聯網控制;創新實踐能力;課程教學改革

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.077

1 概述

物聯網，即物物相連的互聯網，是新一代IT技術的重要組成部分，也是信息化時代的重要發展階段，它是將各種信息傳感裝置，如射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等與互聯網結合起來形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品（不僅僅是人）都與網絡連接在一起，系統可以自動地、實時地對物體進行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應的事件。物聯網概念的問世，打破了之前的傳統思維，過去一直是將物理基礎設施與IT設施分開：一方面是機場、公路等物理基礎設施;另一方面是數據中心、計算機和寬帶等等，二者沒有有機的結合，但是在物聯網時代，“物聯網”是跨學科的技術綜合，物理實體與芯片和互聯網是統一的整體。同時要實現智能型的物聯網，需要多種支撐技術，其中物聯網控制技術就是其中之一。如果說物聯網是最終的外在表現形式，那么物聯網控制技術就是使其高效運作的內在核心技術。

2 《物聯網控制技術》課程特點

“物聯網控制技術”是物聯網工程本科專業的一門專業方向限定選修課，是一門融合多學科交叉、基礎理論性強，同時又要求實踐能力的課程，其先修課程包括高等數學、電路分析、數字電子技術、信號與系統等理論課程，后續課程有傳感器技術、無線通信技術等等，主要任務是使學生能夠根據控制系統中性能指標等各項要求進行計算、分析，最終達到設計符合要求的物聯網控制系統的目的。本門課程在夯實經典控制原理的基礎上，著重培養學生的控制工程思維，達到靈活運用所學知識來解決控制系統中問題的能力，主要包括以下兩個方面的特點：

（1）多學科融合交叉性強。物聯網控制技術涉及高等數學、通信、控制理論與控制工程等多個學科，要求學生從宏觀上明確各學科之間的聯系與區別。

（2）工程實踐性強。“物聯網控制技術”是一門為物聯網工程服務的專業課程。由于其對實踐能力的要求，在進行理論教學的同時，需要開設相應的實驗課程來培養學生的工程實踐能力，例如利用Matlab仿真驗證算法的有效性，綜合項目設計等等。完善的實驗仿真環境有利于幫助學生理解理論課程知識，同時培養學生創造性地解決物聯網工程實踐問題的能力。

3 教學方法改革及優化

高校專業教育課程建設必須主動適應區域經濟和社會發展的需要，有針對性的進行課程教學改革，物聯網工程專業致力于突出實踐能力目標，結合物聯網控制技術這門課程多學科交叉融合度高的特性，采用“做中學、做中教”、“訓中學、學中練”的教學方法，按照實際工程案例，尤其是結合歷屆物聯網工程專業學生的畢業設計案例，進行學習與訓練，使學生對位于聯網控制技術這門課程的理論知識理解能力、實際應用能力得到逐步提高。

物聯網控制技術的基礎理論部分主要以自動控制原理中的經典控制理論為主，充分考慮到學生的實際計算能力，抽象思維能力，推導能力等的水平，以“做中學、做中教”為主線，結合物聯網導論、無線傳感器網絡等課程應用實例，例如以一階RC濾波電路等為對象學習控制系統的基本概念及數學模型，帶領學生參觀智能家居的樣板間，讓學生親身感受到如何采集溫度、濕度、光照等信息，如何傳輸這些數據并對其進行控制等等。教師應轉變教學觀念，盡量做到“少教多學”，這樣能減輕學生負擔，提高教學效率，真正使學生成為學習的主人，發揮積極的作用。此外，還要在教學中充分利用多種教學方式方法，教學視頻、教學課件不能只以文字和公式為主，要用多樣化的教學方法、教學手段不斷提高學生學習興趣。通過各種教學方法的優化，讓學生對涉及的專業課知識及技術有了解、有興趣，又不會被龐大的課程內容嚇到，引導學生采用正確的學習方法開展學習，具備分析和設計物聯網控制系統的初步能力。

后續實踐仿真課程主要包括物聯網控制系統的建模、時域及頻域仿真實驗、自動控制原理試驗箱的電子模擬仿真等等，是物聯網控制技術課程的重要環節，是培養學生實際動手能力和創新實踐能力的重要手段。在教學方式上，采用“訓中學、學中練”的方法，以網絡課程平臺為依托、利用物聯網與控制技術開放實驗室，不斷豐富實驗教學內容，帶動理論課堂的生動性，激發學生的學習熱情，進而提高學生實際動手及仿真的能力。

4 結論

本文首先根據物聯網控制技術的課程特點及專業學生理論基礎水平入手，討論了物聯網控制技術專業課程教學中存在的若干問題，從理論和實踐教學模式方法等方面給出了課程教學改革的新思考和新方向，對提高學生學習興趣，培養出具有自主學習、創新思維和較強實踐能力的物聯網工程專業人才具有一定的實際意義。

參考文獻

[1]周璀.《物聯網概論》課程教學改革與研究[J].中國電力教育，2014，（14）：184-189.

[2]李巖，汪永生.應用型本科院校物聯網實踐教學改革與創新研究[J].產業與科技論壇，2015，14（3）：128-129.

[3]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育，2010，（21）：26-29.

[4]柏榮鋼，張海燕，蔡祥，等.物聯網應用課程教學改革探索[J].計算機教育，2015，（5）：25-28.

[5]張秋菊，李麗芬，宋曉華.“教―學―做―賽”一體化模式在單片機教學中的應用[J].中國電力教育，2014，（4）：89-90.

[6]萬勇，王從慶.基于多學科交叉的物聯網控制技術教學改革研究[J].科技創新導報，2015，（27）：19-21.