徐兵 吳憲君
(廣東石油化工學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院 廣東省茂名市 525000)
2010年我國(guó)首批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)通過(guò)教育部審批開(kāi)設(shè),近年來(lái)國(guó)內(nèi)許多高校都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),為我國(guó)新一代信息技術(shù)的發(fā)展培養(yǎng)了大量的專業(yè)人才。廣東石油化工學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)自2017年開(kāi)始正式招收本科生,該專業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)。盡管經(jīng)過(guò)了幾年的努力發(fā)展,但是和國(guó)內(nèi)辦學(xué)較早的院校相比,我們?cè)趯I(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)方面尚存在不足,實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)還在不斷完善過(guò)程中,尤其是相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)還比較薄弱,依托自身教師隊(duì)伍開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程的教學(xué)資源建設(shè)進(jìn)度較為緩慢,不能很好地滿足師生教學(xué)科研工作的需求。近年來(lái),隨著物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程的相關(guān)技術(shù)文檔、視頻、案例、課程等教學(xué)資源也越來(lái)越豐富,且大部分資源是開(kāi)發(fā)共享的,為了更好地輔助我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師生開(kāi)展教學(xué)科研活動(dòng),本文探討基于網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的思路和方法,以期為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐課程資源庫(kù)建設(shè)提供具體的解決方案,為增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量提供技術(shù)支撐。
我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)目前開(kāi)出的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課等課程涉及到專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的包括程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、路由交換技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP 協(xié)議、Python 設(shè)計(jì)與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)安全等20 多門(mén)課程,累計(jì)1700 多學(xué)時(shí)。由于是新專業(yè)開(kāi)課,前期專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源主要依靠任課教師自己積累,已有的實(shí)踐教學(xué)資源均以課程教學(xué)所需為主,在專業(yè)層面考慮通識(shí)性、認(rèn)知性、整體性方面的教學(xué)資源開(kāi)發(fā)明顯不足,且尚未建立起專業(yè)層面的實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)體系,也缺少針對(duì)不同類型、不同層次學(xué)生的個(gè)性化特色實(shí)踐教學(xué)資源的規(guī)劃。因此,本文提出在加強(qiáng)自身實(shí)踐教學(xué)資源開(kāi)發(fā)建設(shè)的基礎(chǔ)上,基于網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)共享的教學(xué)資源,采用爬蟲(chóng)技術(shù)進(jìn)行采集和整合,并開(kāi)展二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)作,形成適合自身專業(yè)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù),為實(shí)踐教學(xué)提供資源支撐。
圖1:實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)思路
圖2:爬蟲(chóng)抓取流程圖
物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)基于“前期規(guī)劃->需求牽引->資源開(kāi)發(fā)->教學(xué)實(shí)踐”的實(shí)施方案。本文采用的資源庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用模型如圖1所示,在分析我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方案和人才培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上,結(jié)合專業(yè)實(shí)踐特點(diǎn),摸清實(shí)踐教學(xué)資源開(kāi)發(fā)和資源庫(kù)建設(shè)的需求,按照課程和專業(yè)體系兩個(gè)層面進(jìn)行資源的開(kāi)發(fā)創(chuàng)作,既能充分利用教師自己創(chuàng)作的教學(xué)資源,又能高效整合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源,并進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)作,形成包含網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)資源、教師課程資源和專業(yè)特色資源的多維學(xué)習(xí)資源體系。同時(shí),建立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù),堅(jiān)持開(kāi)放共享的原則,對(duì)各類實(shí)踐教學(xué)資源進(jìn)行綜合管理,并對(duì)資源開(kāi)展動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),不斷完善優(yōu)化資源庫(kù)的開(kāi)發(fā)和建設(shè),并在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用推廣。
本文研究的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)不僅可以提供豐富的實(shí)踐教學(xué)資源,還可以隨時(shí)把相關(guān)的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和創(chuàng)作,并通過(guò)開(kāi)發(fā)共享形式集成到學(xué)校的教學(xué)管理平臺(tái)上,學(xué)生可以及時(shí)得到更全面、高效的教學(xué)資源支持,通過(guò)它完成自主學(xué)習(xí)。
網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)主要是通過(guò)自己開(kāi)發(fā)的爬蟲(chóng)程序模擬瀏覽器的站點(diǎn)請(qǐng)求,把站點(diǎn)返回的相關(guān)數(shù)據(jù)抓取到本地服務(wù)器,進(jìn)而通過(guò)分析提取自己需要的相關(guān)數(shù)據(jù)資源,并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他形式保存起來(lái),以便后續(xù)的使用和二次開(kāi)發(fā)。本文在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用的網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的主要工作流程如圖2所示。
首先,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索分析相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)踐教學(xué)資源,確定適合抓取的資源網(wǎng)站,分析抓取的URL,建立抓取任務(wù)列表,再通過(guò)爬蟲(chóng)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,采集的資源包括物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)等,采集的數(shù)據(jù)形式包括HTML、JSON、圖片、視頻等,再將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗,轉(zhuǎn)化后基于數(shù)據(jù)庫(kù)或者文件形式進(jìn)行數(shù)據(jù)保存,最后再通過(guò)二次開(kāi)發(fā)等方式對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入應(yīng)用。
資源爬蟲(chóng)程序開(kāi)發(fā)主要采用Python 程序,資源庫(kù)建設(shè)主要采用php+MySql,爬蟲(chóng)所需工具包括:請(qǐng)求庫(kù)(requests 等)、解析庫(kù)(正則表達(dá)式等)、存儲(chǔ)庫(kù)(文件,MySQL 等)。
本文以物聯(lián)網(wǎng)工程《無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)》專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)資源的抓取為例來(lái)說(shuō)明爬蟲(chóng)抓取和資源庫(kù)建設(shè)的過(guò)程。首先在分析網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的基礎(chǔ)上,確定了互聯(lián)網(wǎng)中的幾個(gè)主要學(xué)習(xí)資源網(wǎng)站,建立了網(wǎng)站的URL 列表和任務(wù)列表,設(shè)計(jì)好爬蟲(chóng)程序后,啟動(dòng)視頻資源抓取程序,以下為爬蟲(chóng)程序的示例代碼和抓取結(jié)果。
近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才在就業(yè)市場(chǎng)較受歡迎,同時(shí)企業(yè)對(duì)相關(guān)人才的實(shí)踐能力要求也越來(lái)越高。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)而言,建立豐富的實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)系統(tǒng),能夠?yàn)閹熒峁┍憬荨⒏咝?、豐富的學(xué)習(xí)資源,有利于學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)踐,提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,也有利于學(xué)生開(kāi)展基于網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)。本文通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)和應(yīng)用,能夠深入積累課程教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)水平有較好促進(jìn)作用。