王恩亮，李文謹

（安徽新華學院 電子通信工程學院，安徽 合肥230088）

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展，已被正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，說明了國家對物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的重視和人才培養(yǎng)的迫切性［1］。基于未來對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的需求，很多高校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，該專業(yè)是教育部允許高校增設(shè)新專業(yè)后，高校申請最多的專業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)涉及領(lǐng)域廣泛，與高?，F(xiàn)有專業(yè)如通信工程、電子信息工程、計算機科學與技術(shù)、自動化等有著密切的聯(lián)系［2］。隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)將目光投向先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，各高校也正式建立符合自身特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為新興專業(yè)，目前處于探索階段，沒有很好的經(jīng)驗可以借鑒。一方面學科建設(shè)不成熟、課程體系有待完善，教師隊伍大都從相關(guān)交叉學科轉(zhuǎn)型而來，師資力量相對匱乏［3］。另一方面很多高校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建設(shè)也明顯落后于專業(yè)的招生規(guī)模，導致學生理論知識與實踐環(huán)節(jié)相脫節(jié)。掌握物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識和基本概念是學習物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)知識的前提，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)必須掌握的基礎(chǔ)課程，也是學生的專業(yè)啟蒙課程，為后續(xù)專業(yè)課程的學習提供理論基礎(chǔ)。

一、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方面的作用及教學中存在的問題

（一）在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方面的作用

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的先導性課程，課程的學習對學生認識專業(yè)、深入理解專業(yè)、學好專業(yè)有著深刻的意義。通過該課程的學習，學生需要掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本原理和概念，熟悉物聯(lián)網(wǎng)的基本組成，了解物聯(lián)網(wǎng)的背景、發(fā)展，掌握關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，為后續(xù)學習物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心課程建立體系架構(gòu)和深入學習物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)打下重要基礎(chǔ)［4］。

在強調(diào)理論的同時，注重培養(yǎng)學生養(yǎng)成一定的學習方法，提高自身的適應(yīng)能力和團隊協(xié)作能力。隨著知識的不斷更新，技術(shù)的進步，為物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展帶來了各種機遇。因此該課程的教學還應(yīng)注重培養(yǎng)學生學習新鮮事物的興趣，調(diào)動學生的學習激情，讓學生在學習理論的同時，能夠深入了解物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用模式，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)意思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力［5］。該課程在整個物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程體系中占有重要地位和作用。

（二）教學中存在的問題

開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程，是為了讓學生在專業(yè)開始階段就能從整體上把握物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的知識體系有一個整體、全面而清晰的認識，為后續(xù)其他課程的學習奠定良好的基礎(chǔ)，使學生具備運用物聯(lián)網(wǎng)理論分析、解決問題的能力，為將來從事物聯(lián)網(wǎng)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)奠定一定的基礎(chǔ)和實踐能力［6］。

在課程的教學過程中筆者發(fā)現(xiàn)存在著一些問題：第一，課程內(nèi)容多，知識面廣，學習難度大。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程教學內(nèi)容涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)后續(xù)課程的主要知識點，包括射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳感器技術(shù)、MTM、物聯(lián)網(wǎng)安全、云計算、大數(shù)據(jù)、智能處理等，涉及的知識面廣，內(nèi)容多而復雜。作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)概論性質(zhì)的課程，高校大多在培養(yǎng)方案中安排的課時為32學時，因課時有限而內(nèi)容多，這給教與學都帶來了較大的困難和挑戰(zhàn)。第二，學生知識儲備不足。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程普遍開設(shè)在第一學年第二學期，大一學生計算機網(wǎng)絡(luò)、電路等知識體系并不完備，由于學生知識儲備不夠，想要深入學懂、弄通該門課程較為困難，這也嚴重地打擊了學生的學習積極性。第三，缺乏學習興趣。物聯(lián)網(wǎng)是近幾年發(fā)展起來的新產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新專業(yè)，學生在入學前對該專業(yè)具體學習內(nèi)容，將來會從事工作等認識不夠。僅有少數(shù)學生是對新技術(shù)、新知識有著好奇心，大部分的學生都對物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容了解較少，因此缺乏學習興趣，學習熱情不足。針對這些問題，筆者對“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程進行教學改革，目標是調(diào)動學生學習的興趣，引導學生培養(yǎng)自主學習的積極態(tài)度，拓寬學生的知識面，在充分傳授物聯(lián)網(wǎng)理論知識的同時，注重應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學生今后從事物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)工作和學生自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

二、“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程的教學改革

（一）建立物聯(lián)網(wǎng)教學內(nèi)容的層次化概念模型

物聯(lián)網(wǎng)是多學科的交叉，本身結(jié)構(gòu)復雜，且物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，面向物聯(lián)網(wǎng)實際應(yīng)用建立一個可靠而完備的知識體系是較困難的。針對學生應(yīng)用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程課時短、內(nèi)容多的特點，建立物聯(lián)網(wǎng)的層次化概念模型，在教學中分感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層的三層次講解，每個層次選取若干關(guān)鍵技術(shù)進行分析，側(cè)重物聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用。感知層承載著信息采集，介紹一些主流的傳感器、RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、WSN和嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)傳輸層承載著信息的傳輸，主要介紹移動網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等和MTM技術(shù)相關(guān)知識；應(yīng)用層主要體現(xiàn)智能處理的作用，重點闡述云計算、智能處理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)安全及軟件相關(guān)知識。此外，還可介紹一些典型的物聯(lián)網(wǎng)的場景和應(yīng)用案例，如物聯(lián)網(wǎng)智能家居、智能農(nóng)業(yè)和智能公交等。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”教學內(nèi)容架構(gòu)，如圖1。

圖1 “物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”教學內(nèi)容架構(gòu)

（二）打破傳統(tǒng)教學模式，推進“探究式-分享式”課堂教學新模式

教師是課程的供給者，學生是課程的接受者，但學生不能盲目接受知識，更要主動參與學習，養(yǎng)成自學、自我重構(gòu)和創(chuàng)新知識的能力。改變傳統(tǒng)的教師講、學生聽的教學模式，讓學生成為課堂主體，教師飾演導演，引導學生積極思考并大膽表達自己的觀點，逐步養(yǎng)成良好的學習方法。采用“探究式-分享式”課堂教學新模式，實現(xiàn)學生主動學習傳感器、WSN、云計算等理論，有利于培養(yǎng)學生積極思考和創(chuàng)新思維。在教學過程中教師作為主導，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、參與協(xié)作、解決問題和總結(jié)分析，形成以教師為主導，學生為主體的教學模式。一是采用案例式教學法，以生活中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用如智能家居、智能抄表等為案例進行教學，通過案例的講解引導學生思考物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用；二是采用啟發(fā)式教學法，在講解物聯(lián)網(wǎng)案例中提出問題，啟發(fā)學生思考；三是采用交互式教學法，運用多媒體和計算機網(wǎng)絡(luò)如播放物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)視頻和短片來輔助教學，充分展示物聯(lián)網(wǎng)的背景、發(fā)展和未來可能的應(yīng)用等，有利于活躍課堂氛圍；四是采用演示性教學法，在講解完理論后，為了更直觀地體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用智能手機或是電腦等智能設(shè)備做一些簡單的演示，有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力；五是采用討論式教學法，針對某個問題，如智能售貨機的組成以及應(yīng)用的技術(shù)和功能創(chuàng)意的增加，組織學生討論，能調(diào)動學生的學習興趣和參與熱情。“探究式-分享式”教學模式，如圖2，這種新型教學模式有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)思想的形成。

圖2 “探究式-分享式”教學新模式

在此基礎(chǔ)上，依托學科競賽建設(shè)良好的大環(huán)境，引導學生參加物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用大賽和指導學生申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。積極開展第二課堂教學，讓學生自由組合，以小組形式對當前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和商業(yè)模式展開討論，學生課后可查閱資料、主動請教專家，深入掌握物聯(lián)網(wǎng)項目的技術(shù)知識，也可通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)嵉卣{(diào)研了解市場人才需求，不斷拓寬知識面并發(fā)揮創(chuàng)意形成自己的創(chuàng)新項目。鼓勵學生通過自己的努力完成自己的創(chuàng)意項目，在項目的實現(xiàn)過程中，一方面鍛煉了自主學習和應(yīng)用實踐能力，另一方面也培養(yǎng)了團隊協(xié)作能力。

（三）構(gòu)建“演示實驗—基礎(chǔ)實驗—設(shè)計性實驗”的實踐教學體系

學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開實踐教學，學生在實驗過程中必須動腦又動手，是主動的“探索者”，多數(shù)高?！拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程32學時的培養(yǎng)方案均為理論教學，并沒有安排實驗教學。然而，很多高校鼓勵實施實驗室對學生開放，鼓勵教師積極開展開放性實驗教學［8］?！拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程可依托物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)實驗室，實行開放實驗。實驗包括三個部分內(nèi)容，第一部分是演示性的實驗，由教師在課堂演示為主，學生思考、討論并回答問題，引導學生自主學習并理解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念；第二部分是基礎(chǔ)性的實驗，教師講解理論和實驗方法，學生動手完成實驗，培養(yǎng)學生的基本動手能力，目的是讓學生熟練掌握一些基本原理；第三部分是設(shè)計性實驗，適當安排綜合設(shè)計性實驗，一些學有余力的學生，可發(fā)揮其創(chuàng)造力動腦動手自己設(shè)計實驗，會有很大的成就感，激發(fā)其學習的動力。這種學生主動設(shè)計、教師輔導的方式有利于培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新的能力，進而引導學生積極參與課外的實踐活動和學科競賽等。

（四）建立更全面、綜合多樣化的考核評價方式

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程采用綜合多樣化的考核方式。一是筆記成績，要求學生自行整理每章節(jié)筆記，教師檢查并打分；二是作業(yè)成績，每章布置作業(yè)，在平時的作業(yè)中，我們發(fā)現(xiàn)學生對死記硬背的技術(shù)點掌握得尚可，但是碰到綜合應(yīng)用題，大部分同學就不知所措，針對以上情況，布置一些設(shè)計調(diào)查性的作業(yè)，如利用傳感器原理設(shè)計電子秤，重點考察學生關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合分析能力，培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力和分析能力；三是考試成績，采取開卷形式；四是引入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)意比賽及小組答辯考核成績，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程學生以小組形式自由組隊，每組三人，分工明確，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)方面的知識，遞交一份以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新性設(shè)計方案，旨在考查學生的綜合分析能力和創(chuàng)新及團隊合作能力，小組學生集體參加答辯，可以PPT匯報創(chuàng)意設(shè)計，也可實物演示；五是開放實驗成績，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程引入了開放性的實驗后，開放實驗成績計入總成績，包括動手操作和實驗報告成績兩個部分。

三、結(jié)語

課程的教學改革是一個不斷探索與創(chuàng)新的實踐過程。立足應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”的知識體系、教學模式、教學過程、實踐教學及考核評價方式都需要不斷創(chuàng)新與完善，綜合推進“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論”課程的改革與實踐，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，讓學生在掌握物聯(lián)網(wǎng)概念和技術(shù)的同時，擁有更寬的視野和更靈活的思維，也更具有競爭力。