傳感網應用開發課程教學改革與實踐探究

周茉

［摘 要］物聯網作為戰略性新興產業，其發展繁榮需要大量精通物聯網技術的專業人才。對此，高職院校應順應時代發展需要，抓住物聯網產業發展機遇，適時調整電子信息類專業人才培養目標，做好電子信息類專業課程建設，爭取為物聯網行業發展培養更多優秀人才。文章以武漢船舶職業技術學院傳感網應用開發課程為例，結合物聯網產業發展需要，提出重構人才培養模式、探索多元化教學方法、建立多層次的實訓教學平臺、多途徑加強師資培訓等人才培養策略。

［關鍵詞］傳感網；電子信息；教學改革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.18.078

［中圖分類號］G712；TP212.9［文獻標識碼］A［文章編號］1673-0194（2023）18-0239-03

0? ? ?引 言

“物聯網概念”是利用信息傳感設備，將任意物體與網絡連接，進行信息交換和通信的一種網絡概念。物聯網概念的問世，打破了人們的傳統思維，伴隨其近年來的快速發展，已經逐漸成為新一代信息技術的重要組成部分，被世界公認為是繼計算機、互聯網、移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮。2021年，人力資源社會保障部發布的《新職業——物聯網工程技術員就業景氣現狀分析報告》顯示，未來5年物聯網行業人才需求缺口總量超過1 600萬人［1］。為了抓住這一機遇，滿足物聯網產業的發展需要，許多本科及職業院校都加大了專業建設投入，開設了物聯網相關專業。

目前，武漢船舶職業技術學院還沒有開設物聯網工程專業，為了滿足行業發展需要，可依托現有的電子信息類專業開展物聯網技術人才培養工作。以下將以武漢船舶職業技術學院電子信息技術專業中的傳感網應用開發課程為例，結合現代互聯網信息技術探究教學改革措施，希望能為物聯網產業發展培養更多電子信息專業人才提供參考。

1? ? ?課程教學存在的問題

1.1? ?學生學習主動性不強

高職階段學生的學習節奏與高中有所不同，高中學習多是教師講解，學生通過反復練習加深知識記憶；高職院校則大多是大班授課，需要學生能夠在理解理論知識基礎上，在課下自主學習相關專業技能知識。然而，剛經過高考洗禮的高職學生面對高職“輕松”的課堂學習氛圍，難免會有所放松，加之信息時代智能手機的廣泛應用，課堂上常會出現學生玩手機不認真聽講的現象，而傳感網應用開發課程技術性、專業性較強，理解掌握上確實存在一定難度，若課上不認真聽講，課下練習則會步履維艱，長此以往，學生在專業課學習上會產生厭煩、畏難情緒，會對學習缺乏積極主動性［2］。

1.2? ?課程內容多且復雜

以傳感網應用開發課程內容為例，該課程涉及多種綜合技術，如傳感技術、計算機網絡技術、嵌入式技術、通信技術等，理論涵蓋方向多且技術內容龐雜，學生學習起來難度較大，教學難度較高。

2? ? ?課程教學改革

針對以上教學中存在的問題，筆者從以下幾個方面著手提出改革方案，希望能夠幫助學生更好地學習這門專業課程。

2.1? ?根據市場需求，調整課程體系

職業院校的教學內容和進度一般是根據專業標準按照既定內容開展的，而物聯網行業技術發展與應用前景日新月異，為了使學生所學專業技能符合市場需求，職業院校應結合區域內行業發展對人才的需求，及時調整人才培養方案，構建與之對應的課程教學體系和內容。武漢船舶職業技術學院電子信息專業每年年末會邀請物聯網相關企業工程師到學校來一起探討專業培養方案。針對每年企業對人才的不同需求，優化課程標準，更新專業課程，調整新學年的課程體系和教學內容，確保課程教學和實習實訓課緊跟新技術發展步伐［3］，讓學生學習的專業技能有用武之地。

2.2? ?課堂教學內容和教學方法

2.2.1? ?結合案例開展教學

傳感網應用開發課程理論難度較大，教師在教學中不能只注重理論分析，還要重點講授基于傳感技術搭建的系統應用，結合實例幫助學生理解物理概念和工程概念。例如，教師在講授數據采集時，可以選用智能家居設備作為交互場景來解釋傳感網的應用場合。要實現智能設備的萬物互聯目標，需要對家居內的環境參數進行數據采集及處理，在此可以給學生設置“需要用到哪些類型的傳感設備”等問題，幫助學生理解并記憶相關知識點；在講授Wi-Fi通信的3種工作模式——station、soft-AP和station+soft-AP時，僅灌輸概念，學生難以理解，若讓學生自己使用手機連接Wi-Fi上網，依次分析3種工作狀態，則會達到事半功倍的效果。通過這些深入淺出的例子，加深學生對概念的理解。另外，為開闊學生的視野，課堂教學案例不應局限于電子工程問題，應輻射到生物、經濟、社會等各學科領域。

2.2.2? ?采用多元化教學手段

互聯網時代，傳統的“填鴨式”“滿堂灌”的教學方式已不再適用，應結合“互聯網+”，采用多元化的教學手段調動學生的積極性。教師可以充分利用多媒體播放實拍的傳感網應用實例，如基于控制器局域網絡（Controller Area Network，CAN）線的汽車工業生產線、基于485總線的智能安防系統；還可以將枯燥、難懂的專業知識編輯成5～10分鐘的視頻短片，幫助學生理解有難度的專業知識，加強學生對物聯網的了解，增強學科自信，使學生自主學習。例如，在課堂上播放物聯網技術用于船舶生產到運營的視頻：物聯網在船舶行業的應用實現了數據共享與數據處理，從船舶生產角度來講，物聯網技術的使用優化了生產流程，提高了產品質量與生產效率；從船舶運營角度來看，在船舶的關鍵設備上按照物聯網技術要求嵌入傳感器，實現了船舶的智能化處理，利用全球定位系統（Global Positioning System，GPS）、衛星通信、自動雷達標繪儀（Automatic Radar Plotting Aids，ARPA）、電子海圖顯示等技術，使基地管理人員能在線對整船或者某一關鍵設備進行監控［4］。通過現實案例的講解，學生能深入了解物聯網技術的應用，增強對專業知識的認可，提高學科自信。

課堂教學中可以將灌注式教學改為啟發式教學，打破教材內容的局限，將與專業相關的最新技術、工藝、設備內容引入課堂，圍繞專題，采用提問、討論等方式，激發學生的即興思維；借助科普視頻、提問搶答、學生自主演講等方式豐富課堂教學形式，提高課堂教學效果；利用線上線下相結合的方式，打造“互聯網+”網絡化、數字化、個性化、終身化學習形態。2021—2022學年第一學期，傳感網應用開發課程在實訓室進行，在課程組負責人帶領下，教研室全員上陣，以學習通為平臺，組建線上學習資源庫，內容涵蓋課程所需微課、PPT、數字化教材、習題庫、仿真軟件和實操視頻等，學生可以根據自己的學習情況調整學習進度，拓展了學習的時間和空間。

2.3? ?建立層次化的實訓實踐平臺

2021年武漢船舶職業技術學院和唯眾物聯網公司合作投資建設了物聯網綜合實訓室，實訓環境大大改善，實驗內容靈活豐富，有效提升了學生的編程能力和工程綜合能力。實訓教學平臺為兩個層次，分別為基礎性實驗平臺與創新性實踐平臺。基礎性實驗平臺致力于鞏固學生課堂專業理論知識，多為驗證型實驗；創新性實踐平臺致力于培養學生的工程創新能力和綜合素養的興趣，多為項目開發型實驗。

2.3.1? ?基礎性實驗平臺

基礎性實驗平臺的實訓內容按照自下而上的內容設計思路，從單片機、傳感器、無線傳感網三方面覆蓋物聯網嵌入式開發的關鍵技術。利用物聯網融合平臺創建一個可體驗的應用場景，加深初學者對物聯網感知、網絡、應用的三層體系結構及相關技術的認知和理解。通過一個簡單工程的創建、編譯、下載過程，學生可以掌握目前傳感層開發環境主流軟件的安裝、配置、操作方法。另外，實訓內容還包含圖像化編輯工具及物聯網融合云平臺。對于零編程基礎或編程較弱的學生來說，可以通過圖像化編輯工具去理解程序語言。這種編程環境是學習程序設計較有利的工具，解決了絕大多數學生編程語法入門難的痛點。

在基礎實驗課堂上采用分組式項目驅動教學，以學生為主體、教師為主導推進教學實施。所有項目中，學生任務分工明確，需要根據教師設定的步驟，循序漸進地完成電路原理分析、軟件調試、硬件實物連接及故障檢測等。同時，小組內和小組間引入競爭機制，激發學生的進取意識和集體榮譽感。

2.3.2? ?創新性實踐平臺

創新性實踐平臺形式多種多樣：①利用教師的科研與學術活動，開闊學生的視野，拓展學生的思維空間，擴大信息交換來源。在教師指導下，參加不同層次的科學研究項目，在實踐中得到鍛煉。②鼓勵學生參加學術研討會和學術報告會，擴大學生的知識面，增加知識深度，增加對行業的了解。③建設學生工作室，實行開放式管理，吸引學生在課外實驗室選做實驗或自行設計實驗，學生根據自己設計的實驗方案進行項目開發。創新性實踐平臺的建立既可以為學科競賽活動儲備生力軍，又可以培養學生運用知識、融合知識、創新知識的綜合能力，有利于提升學院信息類專業畢業生的社會競爭力。

2.4? ?加強師資培訓

職業教育目標是培養具有一定技術技能和基礎文化知識的勞動者，職業教育側重于實踐技能和實際工作能力的培養。國內大部分職業院校的教師來自更偏重專業知識的高校畢業生，而擁有扎實技術實操能力的“藍領”教師較為稀缺。對此，應鼓勵教師參加職業院校素質提高計劃及專業職業核心能力培訓，打造職業院校“雙師型”教師隊伍，選派教師與校外優質單位交流合作，利用假期和業余時間到企業中去，讓專業教師真正走到一線了解具體工程項目，更好地促進教產相長，提高教師的實際操作能力。

此外，教師可以積極參與職業技能等級證書培訓及開發，把行業、企業所需的最新知識、技術技能融入人才培養方案；利用課余時間，用學校的實驗室、自己的科研團隊等為行業企業提供技術支持，這樣既能實現學校和企業共同育人、合作雙贏，又能提高自身業務能力［5］。

2.5? ?建立“1+X”證書制度培訓體系

“1+X”證書制度中的“X”證書是與區域、行業、產業及時代特征緊密相連的，可以組織行業內的專家以及專任教師梳理相關職業技能等級標準與專業課程的關系，以“1+X”職業資格證書為標準，仔細分析相關“X”證書（傳感網應用開發職業技能證書）所需要的崗位職業能力、工作內容及需要具備的相應知識點和技能點，將行業新技術、新規范等融入已有的課程內容；利用模塊化組織課程內容中的知識點，便于以后靈活組合相應知識點來適應未來不斷變化的新形勢［6］。如傳感網應用開發職業技能等級證書，該證書主要考核的知識點包含數據采集，有線組網通信中的總線通信開發技術和短距離無線通信，通信協議開發中的讀寫配置參數指令開發和控制設備指令的開發等。該證書注重的是理論和實際的結合，主張學有所用，以實際的職業素養為導向，考查學生在實際工作過程中是否擁有專業技術技能水平［7］。

3? ? ?課程實施改革后的效果

課程改革實施面向電子信息技術及通信技術專業兩個年級8個班的課程內容，在此方案的指導下，教師的主導性和學生積極性都得到了明顯改善。教學過程中貫徹以學生為本的理念，教學內容從原理、仿真、實物制作到課后網上層層拓展，逐步破解教學重難點；實訓環節分組分工機制充分調動了學生學習的積極性，絕大部分學生在課上會主動完成角色分工任務，學生之間逐漸形成互學互助、合作共贏的良好氛圍。結合目前物聯網發展及省賽、國賽中知識技能點，學生熟悉實驗軟件搭建及設備，掌握了軟件拖曳組合方法和代碼上傳運行調試過程，也了解了單片機軟件控制電子器件的基本方法。對于學有余力的學生，鼓勵其著手實施拓展任務，嘗試探索物聯網典型應用開發。課程考核評價貫穿教學全過程，實時反饋考評結果，學生能第一時間感受到努力付出帶來的成就感和集體榮譽感，同時能及時彌補學習中的不足。

4? ? ?結束語

本文根據武漢船舶職業技術學院電子信息類人才培養定位，結合區域經濟發展對高級技術應用型人才的需求，通過學校與企業合作，探索與目前市場人才需求相對應的課程教學體系，針對物聯網課程教學作出了積極有效的嘗試，力求促進武漢船舶職業技術學院電子信息類專業物聯網課程建設和學生職業能力的培養，真正為技術性應用型人才培養服務。

主要參考文獻

［1］楊凱.讓青年科創人才在物聯網世界挑大梁當主角［N］.光明日報，2023-02-21（12）.

［2］王瑩.“互聯網+”背景下高職物聯網專業教學實踐［J］.科技資訊，2019（18）：141-143.

［3］徐磊.構建具有現代職業教育特征的應用型本科產學合作人才培養模式［J］.統計與管理，2015（11）：145-146.

［4］魏楊.物聯網技術在船舶智能制造中的應用［J］.船舶物資與市場，2019（12）：79-80.

［5］劉毅敏.淺議物聯網環境下電子信息類專業課程建設及人才培養［J］.現代計算機，2016（8）：47-49.

［6］劉敏等.基于1+X證書制度的校企協同本科層次職業人才培養模式研究［J］.職業教育，2021（3）：6-7，18.

［7］郭曉華.面向“1+X”證書制度的技術技能人才培養課程改革［D］.石家莊：河北師范大學，2021：26.