基于綜合智能車平臺的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)模塊化課程設(shè)計

摘要：本文通過分析模塊化智能車的研究成果和實踐經(jīng)驗，提出了一種基于智能車的模塊化課程設(shè)計框架，并介紹了該框架的實施步驟和評價方法。最后，作者總結(jié)了基于智能車的模塊化課程設(shè)計的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，并展望了未來的研究方向。

關(guān)鍵詞：模塊化課程；智能車綜合平臺；無線通信模塊

中圖分類號：G434" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" 論文編號：1674-2117（2024）08-0091-03

引言

隨著科技的快速發(fā)展，智能車作為一種新興技術(shù)，在改變教育的方式和方法方面具有巨大的潛力。因此，本文將探討如何以智能車為載體，根據(jù)智能車的技能要點進(jìn)行課程體系重構(gòu)[1-2]，開發(fā)模塊化課程，以提供更加個性化、實踐性和跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗。

綜合智能車平臺技術(shù)

借鑒最新智能車架結(jié)構(gòu)，筆者所在團(tuán)隊開發(fā)出一款能夠全向運動的大功率車架。在此車架上安裝控制核心，實現(xiàn)車輛環(huán)境和狀態(tài)的檢測，搭載無線傳輸平臺模塊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，并結(jié)合云存儲和移動端開發(fā)，實現(xiàn)技術(shù)的綜合貫通。[3]

綜合智能車平臺采用分布式控制技術(shù)，即驅(qū)動模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊采用獨立的控制器，所有控制器采用總線連接。移動終端與綜合平臺之間通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，綜合系統(tǒng)如下頁圖1所示。

智能車單臺由三大模塊構(gòu)成，各模塊有一個獨立的控制器，能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。各模塊之間采用CAN bus連接在一起，可以實現(xiàn)車輛的單獨運行和自主控制。在單獨運行時，環(huán)境監(jiān)測模塊能夠?qū)崿F(xiàn)自動運動路線規(guī)劃，驅(qū)動模塊采用PID技術(shù)實現(xiàn)電機的速度調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)處理模塊的觸摸屏上實現(xiàn)狀態(tài)顯示和狀態(tài)控制。開發(fā)Android版本的智能車控制界面，能夠?qū)崿F(xiàn)智能車檢測模塊數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和對智能車的遠(yuǎn)程控制。選擇合適的云平臺進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鎯Γ匍_發(fā)小型的APP程序，可以實現(xiàn)云平臺數(shù)據(jù)的下載和對智能車控制模塊的遠(yuǎn)程控制。

模塊化課程設(shè)計理論與方法

1.模塊化課程設(shè)計理論

模塊化課程設(shè)計理論是一種以學(xué)生為中心，強調(diào)實踐和創(chuàng)新的教學(xué)方法。它通過將課程內(nèi)容分解為一系列相互關(guān)聯(lián)的模塊，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣和需求選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容和順序，從而提高學(xué)習(xí)的靈活性和效率。[4-5]模塊化課程設(shè)計通常需要經(jīng)過以下五個步驟：確定課程目標(biāo)、分析課程內(nèi)容、設(shè)計模塊、組織模塊、實施和評估課程。

在確定課程目標(biāo)時，需要明確課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求；在分析課程內(nèi)容時，需要確定哪些部分的內(nèi)容可以作為獨立的模塊；在設(shè)計模塊時，需要根據(jù)課程內(nèi)容的分析結(jié)果，設(shè)計出一系列的模塊，每個模塊都應(yīng)包含一定的學(xué)習(xí)內(nèi)容和活動，并有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)；在組織模塊時，需要將設(shè)計的模塊按照一定的邏輯順序進(jìn)行組織，形成一個完整的課程結(jié)構(gòu)；在實施課程時，需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋，對課程進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化；在評估課程時，通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評估，檢查課程目標(biāo)是否達(dá)成，以及課程設(shè)計的有效性。

2.模塊化課程設(shè)計框架

結(jié)合智能車的硬件和軟件系統(tǒng)，筆者按照“硬件—結(jié)構(gòu)—控制程序—通信—云數(shù)據(jù)存儲—移動開發(fā)”的順序逆向設(shè)計模塊化課程（如圖2）。在課程內(nèi)再根據(jù)技術(shù)要點按照由簡單到復(fù)雜、從認(rèn)知到掌握的順序設(shè)計教學(xué)模塊。[6-7]通過智能車，學(xué)生可以更直觀地理解和掌握汽車的電子、控制、通信等方面的知識。同時，智能車是機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)集成的實踐平臺，有助于提升學(xué)生的動手能力和解決問題能力。

3.模塊化課程教學(xué)實施策略

模塊化課程教學(xué)是以學(xué)生需求和能力水平為基礎(chǔ)的教學(xué)方式，通過將課程內(nèi)容分解為多個模塊，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行學(xué)習(xí)。在開展模塊化課程教學(xué)時，需要確定目標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)。在模塊化教學(xué)中，每個模塊包含特定的主題或技能，要確保每個模塊的內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，并按照邏輯順序排列。

模塊化課程教學(xué)能夠根據(jù)學(xué)生的個體差異提供個性化的學(xué)習(xí)支持。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和能力為他們提供指導(dǎo)，幫助他們克服困難，從而提高學(xué)習(xí)效率。在模塊化課程教學(xué)中，通過定期的測驗、作業(yè)和項目評估，可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助教師及時調(diào)整教學(xué)策略，以確保學(xué)生達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。

基于智能車的模塊化課程設(shè)計分析

首先，通過智能車的模塊化課程設(shè)計，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。通過將課程內(nèi)容分解為多個模塊，學(xué)生可以更加深入地了解智能車的各個方面，從而激發(fā)并提升他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。[8-9]其次，這種課程設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，在智能車綜合實踐平臺完成后，通過與相關(guān)傳統(tǒng)企業(yè)的合作，可以開發(fā)出一套完整的實踐案例（如圖3）。最后，這種課程設(shè)計能夠滿足不同層次學(xué)生的需求。課程內(nèi)容被拆分成多個模塊，教師可以根據(jù)學(xué)生的水平和需求進(jìn)行個性化的教學(xué)。

當(dāng)然，基于智能車的模塊化課程設(shè)計也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，教師需要具備豐富的知識和經(jīng)驗才能有效地教授課程。其次，由于智能車的技術(shù)和理論在不斷發(fā)展和更新，課程內(nèi)容也需要不斷更新和完善。最后，由于該課程設(shè)計需要使用大量的設(shè)備和材料，因此學(xué)校需要投入大量的資金來購買和維護(hù)這些設(shè)備和材料。

結(jié)論

本文通過對智能車與模塊化課程的研究，發(fā)現(xiàn)以智能車為載體開發(fā)模塊化課程具有巨大的潛力和優(yōu)勢。這種創(chuàng)新的教育方法可以為學(xué)生提供更加個性化、實踐性和跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、解決問題能力和適應(yīng)未來社會的能力。然而，智能車與模塊化課程的推廣也面臨一些挑戰(zhàn)，需要政府、學(xué)校、教師和學(xué)生群體的共同努力和支持。未來，期待智能車與模塊化課程在教育領(lǐng)域能夠廣泛普及，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)機會和成長空間。

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基金項目：安徽省教育廳自然科學(xué)重點研究項目“基于無線通信技術(shù)的模塊化智能車綜合實訓(xùn)平臺研制（KJ2020A0954）”，主持人：李棚。中共安徽省教育工作委員會“2022年高校優(yōu)秀拔尖人才培育項目（gxbjZD2022123）”，主持人：李棚。安徽省教育廳自然科學(xué)重點研究項目“基于物聯(lián)網(wǎng)共享平臺下多功能老人智慧輪椅系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)（KJ2021A1302）”，主持人：孔健。安徽省教育廳自然科學(xué)重點研究項目“一種基于AutoML的時間序列數(shù)據(jù)預(yù)測AI模型設(shè)計與研究（2022AH052496）”，主持人：葉飛。