物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)模式改革策略探析

封帥博

(河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院,河南 鄭州 450000)

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)工程的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬,其應(yīng)用發(fā)展前景也越來越好。我國高校一直被視為培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的重要場所,為了培養(yǎng)出符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會所需且具備高水平專業(yè)技能的優(yōu)秀人才,應(yīng)積極探索物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的改革之路。在遇到問題時(shí),結(jié)合發(fā)展實(shí)際,大膽進(jìn)行改革,合理改進(jìn)專業(yè)課程,進(jìn)一步強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐性。只有這樣,才能讓課程、實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐三者相結(jié)合,使物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在人才培養(yǎng)上取得良好的教學(xué)效果。

1 工程教育概述

隨著經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展,社會對創(chuàng)新型、專業(yè)化的工程教育專業(yè)優(yōu)秀人才的需求變大。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一個(gè)新工科專業(yè),已經(jīng)逐漸成為工程教育創(chuàng)新和改革的重點(diǎn)專業(yè)之一。立足于新工科建設(shè)的背景之下,針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐,所面臨的一個(gè)重要課題就是如何進(jìn)一步提升工程教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量。這就要求針對傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行改造,在融入云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的同時(shí),重點(diǎn)改造以往傳統(tǒng)工科專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式以及教學(xué)評價(jià)體系。并且不斷深化產(chǎn)教融合和協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程面臨的實(shí)際問題

現(xiàn)如今,隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,在各種類型的工程領(lǐng)域之中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)也受到了各個(gè)高校重視。當(dāng)前,在高校中,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程設(shè)置,皆是從基礎(chǔ)理論知識、硬件以及軟件等角度對其進(jìn)行組織與歸類。其中,硬件方面一般包括電路設(shè)計(jì)、電路調(diào)試、單片機(jī)和傳感器等內(nèi)容;軟件則包括軟件調(diào)試、開發(fā)環(huán)境等內(nèi)容。其所用到的開發(fā)語言主要有Android程序設(shè)計(jì)和C語言等多種語言,因此所面對的開發(fā)環(huán)境也不盡相同。多樣化的開發(fā)環(huán)境以及應(yīng)用環(huán)境使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所涉及的領(lǐng)域較為廣泛。因此,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)以及改革難度也極為巨大。針對此種情況,在對該專業(yè)的課程進(jìn)行實(shí)際建設(shè)和改革中,教育工作者必須對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的“應(yīng)用”進(jìn)行充分考慮,這樣不僅能夠讓課程教學(xué)具有有效性,還能夠使其具有較強(qiáng)針對性[1]。

應(yīng)用型本科物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置必須將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)自身所具備的“應(yīng)用”價(jià)值顯現(xiàn)出來。但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)伴隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步在不斷更新,涌現(xiàn)出的新型技術(shù)讓基礎(chǔ)教材難以做出及時(shí)更新。同時(shí),在傳統(tǒng)教材中,為了進(jìn)一步保障基礎(chǔ)知識在傳授時(shí)的連貫性和完整性,導(dǎo)致在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中,各門課程教材的基礎(chǔ)內(nèi)容重疊情況經(jīng)常發(fā)生。例如:在多門課程教材中,傳感器原理知識點(diǎn)的講解就曾重復(fù)出現(xiàn)。數(shù)字電路以及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等相關(guān)課程內(nèi)容出現(xiàn)高重疊率。這些問題會導(dǎo)致在實(shí)際課程教學(xué)的過程中,無法有效理順課程內(nèi)容,從而構(gòu)建出一個(gè)完整、清晰、高校的課程框架。

對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)而言,其歸屬于新型工程教育專業(yè)。其所需要的師資隊(duì)伍以及教學(xué)資源嚴(yán)重匱乏。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容涉及多學(xué)科的融合穿插,且隨著培養(yǎng)優(yōu)秀人才需求的多樣化使得課堂教學(xué)內(nèi)容多樣化,這些都對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了較高要求。同時(shí),高校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)踐課程所需教師基數(shù)較大。再加上各個(gè)高校在專業(yè)建設(shè)的前期,對基礎(chǔ)性教學(xué)資源的準(zhǔn)備并不完善。因此導(dǎo)致當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師資力量嚴(yán)重匱乏、教學(xué)資源有限的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。同時(shí),課程資源匱乏使得各專業(yè)課程的學(xué)時(shí)分配極易出現(xiàn)矛盾,這也從其他方面進(jìn)一步表明因師資力量不足以及課程資源匱乏等問題會對課程建設(shè)產(chǎn)生重大影響[2]。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)模式的改革策略

3.1 學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案建立,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)教學(xué)

為了讓自適應(yīng)教學(xué)能夠快速實(shí)現(xiàn),需建立學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案。對于物聯(lián)網(wǎng)工程而言,在其實(shí)踐教學(xué)的模式當(dāng)中,可以對隱馬爾可夫的自適應(yīng)模型加以利用,讓學(xué)生通過該模型獲取專屬于自身的學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案。這個(gè)模型作為一種統(tǒng)計(jì)類的模型,其在一般情況下多數(shù)用來針對一個(gè)內(nèi)部具有隱含未知參數(shù)的馬爾可夫過程進(jìn)行描述。在高校學(xué)生進(jìn)入大學(xué)的第一個(gè)學(xué)期,在學(xué)生中開展網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷,并通過各種基礎(chǔ)考試進(jìn)行綜合分析,從中獲取學(xué)生所具備的初始學(xué)習(xí)風(fēng)格。并且將獲取的初始學(xué)習(xí)風(fēng)格作為衡量該模型是否真正準(zhǔn)確的一個(gè)基準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)之上,構(gòu)建出該模型的實(shí)現(xiàn)過程。首先教育工作者可以隨機(jī)初始化基本參數(shù),從而可以得到一個(gè)并未全部完成訓(xùn)練的模型,緊接著在大一第二學(xué)期依然根據(jù)基礎(chǔ)考試和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的形式對學(xué)生進(jìn)行重復(fù)分析。教師將收集到的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)輸入該模型當(dāng)中,將得到的結(jié)果同基準(zhǔn)進(jìn)行比較,若得出的準(zhǔn)確率不夠高,則需繼續(xù)校準(zhǔn),直至該模型能夠獲得相對較高的準(zhǔn)確率。最終建立一個(gè)準(zhǔn)確而又經(jīng)過訓(xùn)練的模型。對經(jīng)過訓(xùn)練的模型加以使用,可以幫助學(xué)生建立專屬于自身的學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案,而且該檔案還會服務(wù)于后續(xù)學(xué)年,并在實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中持續(xù)發(fā)揮著指導(dǎo)作用。同時(shí)通過實(shí)踐而得出的教學(xué)結(jié)果也會持續(xù)更新到該檔案,從而推動自適應(yīng)教學(xué)的形成,并對實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行促進(jìn)和反饋[3]。

3.2 設(shè)計(jì)出一個(gè)多學(xué)科相互交叉融合的基礎(chǔ)課程體系,進(jìn)一步夯實(shí)知識基礎(chǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)專業(yè)當(dāng)中,為了進(jìn)一步夯實(shí)高校學(xué)生的基礎(chǔ)知識,需要設(shè)計(jì)一個(gè)科學(xué)合理的教學(xué)課程體系。這個(gè)體系總共分為4個(gè)學(xué)年,從大一到大四,隨著學(xué)生年級的提高,逐步加深所學(xué)課程的困難程度。整個(gè)過程涵蓋了多門學(xué)科的基礎(chǔ)知識,便于高校學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中深入淺出、環(huán)環(huán)相扣地學(xué)習(xí)。整個(gè)體系將學(xué)習(xí)內(nèi)容從易到難進(jìn)行安排。針對每個(gè)環(huán)節(jié),設(shè)置大量實(shí)踐操作,能夠培養(yǎng)學(xué)生將課堂所學(xué)基礎(chǔ)理論知識逐步應(yīng)用到實(shí)踐操作中的能力,從而大幅度提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。首先,在第一學(xué)年,為了讓學(xué)生更加了解物聯(lián)網(wǎng)工程的相關(guān)理論基礎(chǔ)知識,教師需要利用物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程中的基礎(chǔ)篇,為學(xué)生講授理論基礎(chǔ)知識,主要目的是為了讓學(xué)生能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)專業(yè)產(chǎn)生一個(gè)初步的認(rèn)知。教師帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè),進(jìn)行實(shí)地考察,激發(fā)學(xué)生對于學(xué)習(xí)這門專業(yè)的興趣。其次,還可以設(shè)置電路原理的搭配等大量實(shí)踐環(huán)節(jié),以此來提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力。最后,概率論與統(tǒng)計(jì)學(xué)這兩門學(xué)科也需要學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí),為后續(xù)所學(xué)科目打下一個(gè)邏輯分析基礎(chǔ)。在第二學(xué)年,所學(xué)課程的難度將會有所提升,同時(shí)涉及的學(xué)科也會增加。在學(xué)習(xí)電工電子學(xué)的同時(shí),學(xué)生還將學(xué)習(xí)傳感器原理,從而充實(shí)基礎(chǔ)硬件知識。針對一些硬件設(shè)備將設(shè)置相應(yīng)的課堂實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力。在這個(gè)基礎(chǔ)之上,學(xué)習(xí)軟件開發(fā)以及嵌入式課程等相關(guān)課程,從而逐漸打下關(guān)于軟件知識方面的基礎(chǔ),為第三學(xué)年更加復(fù)雜的課程打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在第三學(xué)年,所學(xué)課程難度也將會進(jìn)一步提升,課程主要分為通信技術(shù)和信息處理技術(shù)。學(xué)生可以依據(jù)自身檔案風(fēng)格對這兩門課程進(jìn)行自由選擇。在第四學(xué)年,專業(yè)知識基本學(xué)完,學(xué)生會通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對四年所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)歸納,在學(xué)生已有的知識上,著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[4]。

3.3 定制教學(xué)方案,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

定制教學(xué)方案,培養(yǎng)學(xué)生自身創(chuàng)新能力。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)之中,該方案應(yīng)用相對較為頻繁,方案的具體實(shí)施可以分為兩部分:第一,利用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)逐步培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)操能力,從而幫助學(xué)生在初始時(shí)期形成以及更新學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案。這主要針對第一學(xué)年和第二學(xué)年的學(xué)生。在這段時(shí)間之內(nèi),對于學(xué)生而言,其學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包含了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和知識框架。高校教師需為學(xué)生提供多個(gè)難度系數(shù)不等的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,讓學(xué)生有多種選擇,最后依據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程以及完成情況形成風(fēng)格檔案。第二,在教學(xué)方案之中,教師靈活利用課程設(shè)計(jì)逐漸培養(yǎng)學(xué)生的自身創(chuàng)新意識。該階段主要針對的是第二學(xué)年至第四學(xué)年的高校學(xué)生。學(xué)生通過不斷學(xué)習(xí)積累豐富的基礎(chǔ)理論知識,同時(shí)專業(yè)技能的掌握也已經(jīng)初現(xiàn)雛形。通過兩年時(shí)間的培養(yǎng),學(xué)生已經(jīng)具備設(shè)計(jì)能力,而自身學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案已經(jīng)保持在穩(wěn)定狀態(tài)。該階段讓學(xué)生參考自身學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案,提交一份關(guān)于課程設(shè)計(jì)的申報(bào)計(jì)劃書。其中主要內(nèi)容包括:課題類別、實(shí)施方案、預(yù)期成果等。教師對學(xué)生的課程申報(bào)計(jì)劃書進(jìn)行審核,并對其中的難易程度進(jìn)行把握,最終給出指導(dǎo)意見。最后,學(xué)生按照教師給出的相關(guān)指導(dǎo)建議,改進(jìn)自身提出的方案,并實(shí)施課程設(shè)計(jì)。在這個(gè)教學(xué)方案當(dāng)中,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)得出的實(shí)施結(jié)果全部都將應(yīng)用于學(xué)生自身學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案的更新之中,從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[5]。

4 結(jié)語

綜上所述,在當(dāng)前時(shí)代背景下,對于高校而言,應(yīng)用型本科在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際教學(xué)過程當(dāng)中的主要目標(biāo)是培養(yǎng)出具備綜合素養(yǎng)高、動手實(shí)操能力強(qiáng)的優(yōu)秀技術(shù)人才。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,課程設(shè)置具備一定難度,極易失去教學(xué)重點(diǎn)。基于此種情況,本文從實(shí)際出發(fā),幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)風(fēng)格檔案,快速實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自適應(yīng)教學(xué);同時(shí)為夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識,設(shè)計(jì)多學(xué)科相互交叉且融合的基礎(chǔ)課程體系;并針對教學(xué)方案加以利用,培養(yǎng)高校學(xué)生創(chuàng)新能力,提升教學(xué)效果。