淺談物聯網綜合實訓教學改革

文/李惠娜

物聯網技術廣泛應用于無人超市、智能家居等產業，人們的生產與生活結合得越來越密切。為適應時代發展的需要，筆者所在的技工院校開設了物聯網應用技術專業。物聯網綜合實訓是學生在完成相關專業課程的理論學習和技能實訓后,綜合運用所學的專業知識與技能完成并驗證物聯網應用技術的完整性、綜合性的系統化訓練。其教學目的是學生通過物聯網應用系統的安裝部署與應用，提升學生團隊協作完成物聯網應用系統設備的安裝、調試與維護的綜合實踐運用能力，利用所學的知識與技能深刻理解物聯網應用系統的設計原理，以確保實現物聯網應用系統的正常運作。筆者從改進物聯網綜合實訓的教學方式[1]、選擇合適的實訓項目強化教學效果、校企合作提升學生實踐能力和職業素養等方面淺談個人的看法。

一、結合學生實際情況將理論知識與實踐教學相融合，實現課程目標

物聯網綜合實訓是技工院校物聯網專業學生在高年級的實訓課程，側重培養學生具備獨立完成物聯網應用系統的安裝、調試和維護的能力。技工院校學生動手能力強，可以根據教師布置的實訓任務，參照教材的實訓操作步驟的要求，能夠很好地完成設備的安裝以及系統的調試。但是，學生在實踐過程中，缺乏創新思維以及缺乏對實訓任務的思考和理解，過度依賴實訓教材中的操作步驟和內容，更多是“依葫蘆畫瓢”被動接受實訓教材中的設計思路。雖然大多數學生能夠完成實訓任務，但因原來所學基礎知識掌握得不扎實，并且對理論知識理解得不夠透徹，導致無法真正領會物聯網應用系統的設計思想。當應用系統的需求及應用場景發生變化的時候，往往無法做到融會貫通運用所學知識來完成設備安裝及系統調試任務，不利于綜合實踐能力的提升，無法滿足現代企業對物聯網人才的需要，從而影響學生日后職業生涯的發展。開設物聯網綜合實訓課程的目的就是要鞏固學生所學過的專業知識與技能，并讓其轉化為實踐能力，培養學生對物聯網技術綜合應用的能力。在實訓中應當將理論知識與實踐教學相結合，在對應的實訓環節適當穿插相關的理論知識點，加深學生對于當前實訓環節中關鍵技術內容的理解，培養學生的自主思考和實踐能力。通過實踐到理論再到實踐，這一系列的環節，讓學生在實踐過程中深刻理解并掌握理論知識[2]。

二、選擇適當的實訓項目，提升學生物聯網項目綜合應用能力

實訓教學主要采用以項目為核心的組織方式，實訓內容須與前序課程教學內容保持一致，確保理論知識與實訓內容不脫節，所設計的實訓項目需要覆蓋物聯網技術應用專業典型的專業知識點。實訓項目所涉及的知識點是以物聯網體系結構為核心，涵蓋了感知層、網絡層以及應用層。實訓項目教學的目的是讓學生能夠綜合應用所學的物聯網知識完成物聯網設備的安裝以及系統的調試和維護，達到企業對技工院校物聯網專業學生的基本要求。實訓項目的選擇會直接影響到學生實訓的效果。綜上所述，筆者認為所選實訓項目首先應該是具備典型性的物聯網應用系統，最常見的有智慧商超、智慧社區、智能家居等；其次需要具備完整性的項目，涉及的知識點應包含物聯網體系結構三個層次，即感知層、網絡層、應用層。通過項目部署，讓學生對物聯網體系結構的三層次的具體應用有深刻的了解，掌握項目的各個環節分別屬于物聯網體系結構的哪個層次，培養學生對物聯網應用系統的整體認知；再次需要具備應用性，指項目應有具體的應用場景并貼近學生的日常生活易于激發學生的學習興趣，比如智能環境監測、智能家居、智慧社區、基于RFID的智慧商超等物聯網經典應用。最后結合學院物聯網實訓室的設備最終確定了智慧商超、智慧社區、智能空氣環境監測、智能倉儲等四個基礎綜合實訓項目。通過以上四個物聯網項目實訓的教學，夯實學生專業知識和專業技能，進一步提高了學生的學習興趣，切實提升學生在物聯網應用項目中的綜合實踐能力。

三、采用項目式教學法，提升學生的技能水平

技工院校學生自主學習的能力比較薄弱，學習興趣與熱情本來就不高。一味采用由教師為主體學生為客體的教學模式，就更難激活學生的學習興趣。項目教學法改變了傳統的以老師為主的教學模式，將一個相對獨立的項目交由學生處理，項目功能及需求、設計的方案、項目具體實施、項目總結評價等都由學生負責,教師引導學生了解并把握整個項目過程及每個環節中的目標要求，讓學生從被動接受變為主動地在老師指導下推進項目進程。項目教學法是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”, 教師與學生共同完成項目，注重理論與實踐相結合。采用項目式教學法，以工作任務為中心，讓學生在完成工作任務的過程中學習相關知識與技能，提升學生的綜合技能水平。在任務實施中強調對學生職業素養的滲透，改變學生被動的學習觀，由學會到會學。教師在教學過程以選定的項目為基礎通過應用情境的故事化來培養學生的學習興趣，在教學過程中根據項目的需求來學習，讓學生從被動地接受知識到主動地需求知識，通過情景化的應用實例來引導學生自主學習。例如，在智能空氣環境檢測項目中安裝煙霧和火焰傳感器的任務，教師就設置了一個圖書館閱覽區的屋頂情景，當煙霧和火焰躥入室內，煙霧傳感器和火焰傳感器發出警報。通過這個情景的實例應用，讓學生更容易掌握傳感器的工作原理，擯棄空洞的理論講解，借助大量的實踐操作來感知、體驗物聯網關鍵技術與應用。通過超過所學范圍的擴展模塊來激發學生的探索欲，提升學生的技能水平和創新能力，進一步提升學生的物聯網專業理論與技能的水平。

四、采用分組實訓和考核，提高學生團隊協作能力、強化學習效果

在目前企業的物聯網系統應用項目中，一般項目規模大、需求點比較復雜、功能點多，項目設計、部署及維護需要由一個團隊中的成員通過相互配合來分工完成。在傳統的實訓教學課堂上，教師安排的實訓任務相對簡單而獨立，通常由單個學生可以獨立完成，學生之間缺乏交流、互動與協作，無法培養學生團隊合作的能力，走上工作崗位后難以適應需要團隊協作的項目要求。項目選定后，由教師根據學生的特點進行分組，每組4～5名同學，組長由專業綜合能力強的同學來擔任，并實行組長負責制。由教師設計考核評價表、任務完成度評價表、項目總結三張表格，用以個人評價、小組項目評價以及學習反思。教師指導組長根據成員的能力特點，進行項目任務分解。在任務執行過程，由組長協調小組成員在項目各個模塊的進度以保證項目順利完成。鼓勵小組成員在項目執行中多交流、多溝通，發揮好團隊合作的作用。遇到技術問題的時候，由組長負責召開討論會解決問題，而不是直接詢問教師。通過討論會使組員的想法通過碰撞產生了智慧的火花，激發學生學習的興趣，增強了學生分析問題和解決問題的能力，培養了團隊合作的精神。在實訓過程中，教師巡視每個小組，全程跟蹤每位同學在項目組中的工作情況，仔細觀察學生的操作過程，填寫考核評價表并進行相應的指導。單個項目完成后，根據每個小組項目任務完成的情況，教師填寫任務完成度評價表并對各小組的實訓情況進行總體評價。教師利用考核評價表的記錄對學生的個人實訓情況進行點評和小結。學生通過填寫項目總結進行學習反思，發現問題解決問題，提高自身實踐能力。

五、發揮校企合作的作用，提升學生實戰能力及職業素養

學校應主動與省內知名物聯網企業建立良好的校企合作關系，引入企業技術員作為行業專家實現物聯網綜合實訓課程的共同建設。與企業共建校外教學實踐基地，充分利用企業的項目資源優勢開展針對性教學實踐活動，同時建立一支由學校牽頭、企業參與的專兼結合的教學團隊，形成以“分層次”素質培養、“模塊化、項目化”技能實踐、下企業接受理論實踐相融合的工學結合一體化教學模式[3]。在物聯網綜合實訓教學過程中，適時安排學生到企業中進行物聯網應用項目開發的實踐，讓學生全面接觸商用物聯網應用項目，有利于學生在強化實踐能力的同時，能積累寶貴的實踐經驗，使學生對物聯網技術應用項目部署有更加直觀的理解，以便日后就業時能夠適應相關崗位的工作要求。通過企業實踐，使學生進一步了解企業項目開發部署的規范并提升了個人的職業素養。

針對物聯網綜合實訓這門實踐性很強的物聯網專業課程，在教學過程中應該針對技工院校學生的學習特質，用深入淺出的教學方式灌輸理論知識，加深學生對知識點的理解，用理論指導實踐，通過理論和實踐的結合調動學生的學習興趣。引入項目教學法，堅持學生為主體，教師為主導，通過分組實踐培養學生團隊協作解決問題的能力，通過考核評價、項目總結讓學生從學會技能轉變成會學技能，并能夠總結反思。培養學生在遇到新的應用系統需求、新的應用場景下能夠利用所學物聯網知識融會貫通、靈活應變解決新問題的能力。通過校企合作讓學生到項目部署一線接觸企業的實際工程項目，強化學生實踐能力同時積累寶貴的實踐經驗，讓學生能夠滿足現代企業對于物聯網應用技術人才的需要。