與智能校園生活相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)課程改革

摘要：學(xué)習(xí)興趣是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的最佳導(dǎo)師，本論文在探討了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)所需要的知識體系、教學(xué)體系和師資力量后，提出了一種以構(gòu)建智能化校園生活為目標(biāo)的新教學(xué)方式，以案例演示法、任務(wù)驅(qū)動法、項目引導(dǎo)法逐步引導(dǎo)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)提高掌握知識的能力和實踐動手能力。

關(guān)鍵詞：智能校園生活；物聯(lián)網(wǎng)；案例演示法；任務(wù)驅(qū)動法；項目引導(dǎo)法

中圖分類號：G420 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-864X（2014）08-0106-01

一、物聯(lián)網(wǎng)的概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過無線射頻識別電子標(biāo)簽、無線傳感器等信息傳感設(shè)備，按照傳輸協(xié)議，以有線和無線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，運用“云計算”等技術(shù)，進行信息交換、通信等處理，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。

物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從下到上可以分為感知層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層四個層次[2]。感知層負責(zé)獲取物體所處環(huán)境周圍的信息，進行數(shù)據(jù)采集。傳輸層負責(zé)將感知層采集到的信息傳遞到處理層，它面對的是互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)等3大類網(wǎng)絡(luò)。處理層將傳輸層送過來的數(shù)據(jù)進行存儲、查詢、分析、挖掘、理解，通過分析計算，最終做出決策和行為。位于最上面的是應(yīng)用層，它根據(jù)處理層提供的決策行為向社會提供豐富的服務(wù)。從用戶的角度看，這便是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，電網(wǎng)行業(yè)、交通行業(yè)、物流行業(yè)、國防軍事，幾乎每一個領(lǐng)域都會因為物聯(lián)網(wǎng)的涉入而更加智能化[3]。

二、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)課程所需的知識體系、教學(xué)體系和師資力量

物聯(lián)網(wǎng)屬于計算機、通信、電子等多個領(lǐng)域的交叉學(xué)科。這門課程要求學(xué)生已經(jīng)具備計算機系統(tǒng)等專業(yè)基礎(chǔ)知識，通過課程學(xué)習(xí)能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)通信等專業(yè)核心知識，完成課程學(xué)習(xí)后，在實踐中進一步掌握領(lǐng)域應(yīng)用知識。

課程應(yīng)該分為理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩部分，理論教學(xué)以教師講授為主，實驗教學(xué)以學(xué)生動手為主。這就要求教材、參考資料的選擇上、實驗室的建設(shè)上乃至師資隊伍的培養(yǎng)上都必須符合課程要求，具有物聯(lián)網(wǎng)的特色。教材應(yīng)該選用高質(zhì)量有特色的中英文教材，充分利用教材配備的網(wǎng)絡(luò)課程資源引導(dǎo)學(xué)生進行課后學(xué)習(xí)。實驗室除了要求設(shè)備齊全完好外，還應(yīng)該具備實驗大綱、實驗指導(dǎo)書、任務(wù)書等材料，保證學(xué)生有明確的實驗?zāi)康呐c實驗任務(wù)。實驗室還應(yīng)該配備足夠的實驗技術(shù)人員，技術(shù)人員不僅要求能管理維護實驗設(shè)備，還要求具有熟練的操作技能，可以指導(dǎo)學(xué)生進行實驗活動。有條件的學(xué)校還應(yīng)該建設(shè)實習(xí)實訓(xùn)基地，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。物聯(lián)網(wǎng)課程需要雙師型人才擔(dān)負起教學(xué)的任務(wù)，教師既要有較高的學(xué)術(shù)水平，又要具有工程實踐經(jīng)驗和科研經(jīng)歷。

三、與智能校園生活相結(jié)合的教學(xué)方式

傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式一直是課程改革不斷探討的主題。改革教學(xué)方法，為教學(xué)注入新的活力也是物聯(lián)網(wǎng)課程必須面對的問題。

（一）案例演示法。

課堂教學(xué)以案例演示為主要方式，系統(tǒng)教授相關(guān)的知識點，讓學(xué)生加深對基本概念、原理的理解，為實驗課程和課后實踐環(huán)節(jié)奠定堅實的基礎(chǔ)。

智能化的校園生活涉及到學(xué)習(xí)、消費、住宿、交通等多個方面。在這個智能化的校園里，學(xué)生去食堂就餐，在超市商店內(nèi)購物都無需攜帶與支付現(xiàn)金，宿舍的電費、水費都可以通過學(xué)生的賬戶自動支付。在圖書館借書時無須辦理手續(xù)，書籍會自動記錄被哪一位同學(xué)在什么時候帶離了圖書館，什么時候被歸還回圖書館，甚至?xí)诮栝喥谙藿Y(jié)束時“提醒”那位同學(xué)按時還書。學(xué)生們不再需要攜帶宿舍鑰匙，每一間宿舍都“認(rèn)識”居住在里面的學(xué)生，對不居住在這間宿舍內(nèi)的人員“拒之門外”。宿舍樓的電梯知道每一位學(xué)生所住的宿舍，可以自動將學(xué)生送抵他們要去的樓層。

要在校園生活內(nèi)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，首先要建立智能終端系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)用戶需要配備帶有RFID標(biāo)簽的證件或申請將自己的個人信息以RFID電子標(biāo)簽的形式存儲在手機SIM卡中，網(wǎng)內(nèi)每一個物品都要標(biāo)識屬性。所以教師必須在課堂教學(xué)中系統(tǒng)地講授傳感器的知識，介紹射頻識別技術(shù)；在此基礎(chǔ)上構(gòu)建傳輸層時要讓學(xué)生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理和安全等知識；構(gòu)建處理層時學(xué)生需要詳細了解MEMS技術(shù)和云計算等知識。

（二）任務(wù)驅(qū)動法。

在實驗教學(xué)之前，教師將實驗任務(wù)布置給學(xué)生，讓學(xué)生明確實驗?zāi)康摹W(xué)生通過查找資料、思考、探索、分組討論等方式理清自己應(yīng)該如何完成這個任務(wù)的思路，才能更積極、更有效地投入實驗課程的學(xué)習(xí)中來[4]。

自行車和電瓶車是學(xué)生在校園內(nèi)主要的交通工具，這些工具平時都需要上鎖以防偷竊。教師可以指導(dǎo)學(xué)生利用已經(jīng)掌握的物聯(lián)網(wǎng)知識建立一個小型車輛安保系統(tǒng)，構(gòu)建完成后車輛都“認(rèn)識”自己的主人。當(dāng)車主需要用車時無須攜帶鑰匙，利用帶有RFID標(biāo)簽的證件或手機將信息傳遞給車輛的感應(yīng)器便可順利開啟車輛。當(dāng)車輛感應(yīng)到被破壞或偷竊的威脅時會自動向校園警衛(wèi)處和車主報告信息。

（三）項目引導(dǎo)法。

當(dāng)學(xué)生系統(tǒng)掌握了物聯(lián)網(wǎng)的原理和知識，經(jīng)過實驗過程具備了一定的動手能力后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生研究完整的物聯(lián)網(wǎng)項目。教師在其中只負責(zé)掌控項目的總體運作，輔助學(xué)生。學(xué)生作為項目開發(fā)的主體必須充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，依靠團隊合作完成研究與設(shè)計。

教師可以引導(dǎo)學(xué)生研究一個實驗室智能管理系統(tǒng)。在智能化的實驗室里，每位學(xué)生會被記錄下抵達實驗室的時間和離開的時間，從這些數(shù)據(jù)中可以獲取學(xué)生出勤的信息，教師便無需占用課堂時間對學(xué)生進行考勤。在實驗室開放期間，每位進入實驗室的學(xué)生必須經(jīng)過身份識別過程，以確保實驗室設(shè)備的安全。每一件實驗設(shè)備都能記錄下任何時間段被哪一位學(xué)生使用過，確保當(dāng)出現(xiàn)丟失設(shè)備的情況時能盡快解決問題、減少損失。當(dāng)實驗設(shè)備出現(xiàn)損壞時，會自動向管理人員報備，提醒管理員及時維護或更新。

四、結(jié)束語

本文以構(gòu)建智能校園生活為目標(biāo)，探索了發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)課程所需要具備的因素，重點討論并提出一種與目標(biāo)密切結(jié)合的教學(xué)方式，逐步引導(dǎo)學(xué)生對課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生掌握知識的能力和實踐動手能力，力爭通過課程改革將學(xué)生培養(yǎng)為能勝任物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計、實施等工作的應(yīng)用型人才。

參考文獻：

[1]武奇生，劉盼芝. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.2

[2]韓毅剛等. 物聯(lián)網(wǎng)概論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012.7-13

[3]王志良，王粉花. 物聯(lián)網(wǎng)工程概論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012.11-14

[4]楊冰等. 基于物聯(lián)網(wǎng)市場需求的“計算機網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)改革[J].中國電力教育.2013，1.83-84

作者簡介：梁菁（1982- ），女，廣西梧州人，梧州學(xué)院計算機科學(xué)系教師，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)、圖像處理。

基金項目：廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2012JGA213）。