產教融合背景下林業高校信息類課程的改革與探索

摘要：《中共中央關于進一步全面深化改革推進中國式現代化的決定》為深化教育科技人才體制機制改革指明了方向。為了培養出切實符合林業行業需求的高素質信息技術人才，本文在審視傳統教學難點的基礎上，堅決貫徹“產教融合、科教融匯”理念，對林業高校物聯網工程專業課程“物聯網架構和技術”的教學改革進行了深入探討。通過更新實踐工程項目和優化評測反饋機制，顯著提升了學生的動手操作能力，為行業特色高校信息類課程的建設提供了寶貴的參考經驗，更為智慧農林行業高素質專業人才的培養奠定了工作基礎。

關鍵詞：產教融合；林業高校；物聯網架構和技術

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A

ReformandExplorationofInformationCoursesinForestryCollegesunder

theBackgroundofIntegrationofIndustryandEducation

—TaketheCourseof"InternetofThingsArchitectureandTechnology"asanExample

Wu YinSuoLongJiaoWanguo

SchoolofInformationScienceandTechnology，SchoolofArtificialIntelligence，NanjingForestryUniversity

JiangsuNanjing210037

Abstract：TheDecisionoftheCentralCommitteeoftheCommunistPartyofChinaonFurtherComprehensivelyDeepeningReformandPromotingChineseStyleModernizationhaspointedoutthedirectionfordeepeningthereformofthesystemandmechanismoftalentsineducationandscienceandtechnology.Inordertocultivatehighqualityinformationtechnologytalentsthatcanmeettheneedsofforestryindustry，thispaper，onthebasisofreviewingthetraditionalteachingdifficulties，resolutelycarriesouttheconceptof"integrationofproductionandeducation，integrationofscienceandeducation"，anddeeplydiscussestheteachingreformoftheInternetofThingsengineeringmajorcourse"InternetofThingsArchitectureandTechnology"inforestryuniversities.Byupdatingpracticalengineeringprojectsandoptimizingevaluationfeedbackmechanism，thepracticaloperationabilityofstudentshasbeensignificantlyimproved，whichprovidesvaluablereferenceexperiencefortheconstructionofinformationcoursesincollegesanduniversitieswithindustrycharacteristics，andlaysafoundationforthetrainingofhighqualityprofessionalsintheintelligentagricultureandforestryindustry.

Keywords：Integrationofproductionandeducation；Forestryuniversities；ArchitectureandTechnologyoftheInternetofThings

一、概述

物聯網工程融合了計算機、電子、通信和控制等多個學科領域，其廣泛的應用場景使得社會對物聯網行業人才的需求日益增大，特別是在農林行業中表現尤為明顯。然而，由于物聯網工程涉及多個學科的知識交叉，不僅對學生的綜合素質提出了更高的要求，也對高校的人才培養模式帶來了新的挑戰［1］。針對這一現狀，本文聚焦林科高校中的“物聯網架構和技術”課程，提出以“產教融合、科教融匯”為核心的教學改革方案。通過引入特色項目驅動法，結合課程考核標準的同步優化，旨在更有效地培育學生的應用能力和創新精神，為林業院校的物聯網課程教學改革提供有益的參考，以滿足行業對信息領域專業人才的需求。

我校“物聯網架構和技術”課程是物聯網工程和電子信息工程專業的核心課程，共計32學時，含24理論學時和8實驗學時。該課程在“電路與模擬電子技術”“信號與系統”“數據結構”等專業基礎課后開設，秉持循序漸進教學理念；同時，它也是“傳感器原理及測量技術”“通信原理”“計算機網絡”等專業特色課的先導，為后續學習做好充分鋪墊。課程的核心目標是為學生建立起物聯網系統的完整體系架構概念，并簡單介紹各種相關的先進工程技術方法，需深入淺出、面面俱到，是一門相當重要的承前啟后的專業基礎課程。

二、當前教學存在的問題

物聯網工程專業課程一般具有實踐性強的特點，學生不僅要掌握基本的傳感、通信及計算知識，還要擁有一定的解決實際問題的能力，具備較高的綜合素質［2］。隨著“江蘇省級產教融合型品牌專業”［3］建設的深入，我校已與相關企業合作共建了部分實踐教學場地、共同開展了前期實踐教學，但與此同時也存在一些問題。

（一）教學內容與現場脫節

當前課堂仍側重于傳統理論講授，教學內容未能緊密跟隨AI技術發展的脈搏，導致林業現場廣泛應用的新技術如低功耗廣域網、無人機通信等僅獲得有限關注。而實踐教學的開展是與教學內容息息相關的，使得本系組在實訓課程、實訓設備、教學水平等方面趕不上智能物聯網新技術的發展。

（二）產教融合機制未真正建立

我校目前的人才培養模式仍處于高水平校企協作階段，尚未實現產學研的深度融合。這主要體現在兩方面：一是企業追求經濟效益，缺乏與高校深化合作的動力；二是地方政府政策缺乏剛性約束，導致校企合作關系不夠穩固［4］。

因此，為深化產教融合在本科教育中的落地實施，必須確保行業尖端技術、企業最新規范和生產一線實例充分融入課堂教學及其考評體系。此舉不僅是對OBE教育理念本真特質的全面體現［5］，更是提升教育質量、培養符合社會需求人才的必要路徑。

三、課程教學改革實施

本課程開設于大二上學期，授課教師由3位“雙師型”教師和1位企業工程師組成教學團隊共同指導，其中，企業導師可將林場一線經驗與前沿技術、工藝和規范融合，為學生構建仿真的實踐場景。這種沉浸式的學習環境有助于學生將理論知識應用于工程實踐，促進其綜合能力的提升，表現在其解決問題的能力、團隊協作與創新思維等多方面：

（1）通過融合林業、測量和計算機等多學科理論知識，并引入活立木生理參數智能檢測診斷等新技術于實訓中，本課程顯著提升了學生解決復雜工程問題的綜合能力。

（2）通過實施“項目探究”“案例點評”“實驗驗證”等創新型教學模式，校內外導師的協同指導顯著提升了學生的自主學習能力和參與課程的積極性。

（3）校企合作共建“產學研”實驗實習平臺，充分發揮智慧農林信息行業優勢，提供貼近實戰的頂崗環境，聯動性培養學生的創新實踐能力。

（一）實踐項目融合示例

如教學項目示例1以“遠程無線林業數據采集系統”為首選目標：

本項目的內容與所涉及的課程知識點緊密相連，項目的成功完成不僅可以為智能樓宇、智能交通等相關領域提供參考解決方案，更與當前市場的需求高度契合。項目主要包含無線傳感網絡的組網技術，如ZigBee、WiFi的組網技術及數據傳輸技術，同時還囊括了溫濕度、光敏、氣體、雨滴、聲音、煙霧、人體紅外等各類傳感器的應用。為了更好地完成教學任務，教學團隊將項目細化為8個任務：①任務1：基于CC2530的程序設計。這一設計旨在讓學生掌握開發環境的搭建、CC2530的程序設計、編譯、調試及下載等基礎技能。這一任務對于企業工程師而言，相當于項目的前期選型及預研工作，為后續的開發打下堅實的基石。②任務2：CC2530的ZigBee協議棧組網技術。這一部分涉及Zstack協議的工作原理、程序設計及無線組網功能，是整個課程內容的重點和難點。對于企業工程師來說，這也是項目實施過程中的關鍵一環，因其涉及ZigBee的組網通信，是實現傳感器數據傳輸的基礎。③任務3至6則基于CC2530的Zstack協議棧，深入研究傳感器的應用開發。此部分任務涵蓋了Zstack協議的程序設計及無線傳輸、IO類傳感器、ADC類傳感器、溫濕度等傳感器的程序設計。對于工程師來說，這一環節相當于詳細的功能設計，確保每一個功能都可滿足實際需求。④任務7：基于ESP8266的WiFi遠程數據傳輸。這一任務的知識點涵蓋了云平臺的使用、WiFi組網技術和數據遠程傳送。對于工程師而言，這一環節是實現遠程控制和監控功能的關鍵，也是項目的攻堅部分。⑤任務8：ZigBee數據與WiFi數據的交換。針對CC2530和ESP8266進行綜合設計，實現傳感數據從局域網到互聯網的交換。這是整個項目的整合階段，也是工程應用發布前的最后準備。

通過實施以項目為導向、任務為驅動的教學策略，確保學生在完成8個獨立而又相互關聯的任務后，可親身體驗企業項目開發的完整流程。本教學方式不僅提升了學生的實踐能力，也更加貼近林業物聯網的實際需求，從而更好地實現了本專業的人才培養目標。

其余教學項目示例分別為基于RFID的學院實驗室門禁系統設計、藍牙室內定位算法探索、基于LoRa的森林土壤含水率測量裝置和無線心電信號傳感系統。

（二）課程體系構建

所有的項目驅動實踐教學內容大致分三個階段進行：

（1）為了構建高效的物聯網應用系統，須要審慎地搭建工作環境并選取應用場景。在此過程中，我們將搭建軟硬件環境、深入分析系統需求、性能指標及應用場景。待系統架構確定后，各小組將輪流展示其技術應用領域和關鍵技術優勢，并接受指導教師的質詢（2課時）。

（2）方案設計階段，各小組需在其選定的應用領域內提出具有創新性和實用性的方案：深入設計系統功能，細致規劃實施流程，并對每個步驟進行詳盡的設計和闡述。待設計完成，將進行報告展示，并接受其他團隊的提問，以確保方案的完善性和可行性（2課時）。

（3）系統的設計和實現階段。在這一環節中，各小組不僅要完成整體系統的實際構建，還要匯報具體實現過程，并展示其成果，與企業項目經理開展討論（2課時）。

為了深化對課堂知識的理解，學生還需要在課后投入足夠的時間進行自主學習。這種學習方式不僅是對傳統“灌輸式”教學的顛覆，更是提升學生自我探究能力的必要途徑。

（三）多層次立體化評測

課程的綜合評定由平時表現、期中與期末考核共同組成，它們在總成績中的占比為35%、15%和50%。其中，平時成績細化為作業完成度、出勤率、課堂互動和實際操作四個環節，分別占據20%、10%、20%和50%的比重。此外，為了培養學生的創新能力和實踐能力，我們還積極探索將技能考核、專業競賽、學術論文、專利申請與實際成果納入評價體系，創新性地實施“以賽代考、以證代考、以成果代考”的考核模式，旨在全面、客觀地評估學生的學業水平。

四、教學改革階段性成果

自本課程教學改革實施以來，物聯網工程專業與合作企業共建了“農林業物聯網關鍵技術創新工作室”“南京市工業大數據制造業創新中心”等。最重要的是，學生的實戰能力得到了很大的提升，如本專業學生主持的《基于圖像識別技術的智能灌溉小車》作品獲得了2023年全國大學生嵌入式芯片與系統設計競賽全國一等獎，《基于LoRa組網的超低功耗水土流失監測系統》作品獲得了2022年全國大學生物聯網設計競賽全國二等獎等，更激發了課程團隊繼續深化產教融合的信心和動力。

結語

為實現林業行業高校教學與實際人才崗位需求的快速接軌，本文以“物聯網架構和技術”為例，探索了產教融合背景下物聯網工程專業課程的改革路徑與方法，通過內容更新和考評改革，有效融入團隊合作和攻關意識，顯著提升了該課程的教學質量，為深入建設產教融合型課程提供了可借鑒的經驗。

參考文獻：

［1］李銀丹，李鈞敏，施建祥.產教融合視角下應用型本科高校一流課程建設策略研究［J］.中國大學教學，2020（5）：4651.

［2］孟性菊，余莉，楊昌容.應用型本科院校產教融合課程建設研究［J］.科教導刊，2022（10）：5659.

［3］江蘇省教育廳辦公室.關于公布2023年本科高校產教融合型品牌專業建設點遴選結果的通知：蘇教辦高函〔2023〕16號［EB/OL］.（20230612）.http：//jyt.jiangsu.gov.cn/art/2023/6/12/art_58320_10923437.html.

［4］曾文麗，陳繼鑫，石睿，等.產教融合背景下的網絡安全綜合實驗課程教學改革［J］.計算機教育，2024（3）：144147+153.

［5］王雨瀟，趙昱宇，李宗帥.工程教育專業認證背景下“自動控制原理”課程教學方法探索［J］.科教導刊，2024（15）：109111.

基金項目：2021年教育部產學合作協同育人項目：面向“工程教育+產學研用”的林業高校特色《物聯網架構和技術》課程教學改革與實踐（202102602018）

作者簡介：吳寅（1982—），男，漢族，江西玉山縣人，博士，副教授，研究方向：智能感知技術。