物聯網專業課程體驗式教學模式探索

文/劉杰

隨著物聯網專業技術不斷的蓬勃發展，國內高校也開啟了物聯網專業建設的高潮，以滿足工業界對物聯網專業人才的大量需求。由于物聯網專業屬于復合學科，結合了計算機技術、傳感器技術、嵌入式技術、RFID電子標簽技術等多種技術知識，具有學科融合性高，綜合應用強，授課難度大的特點。目前大多教育研究者認為采用傳統的教學模式無法達到較好的教學效果，在這樣的背景下，針對物聯網專業教學難的現狀，一些新的教學模式被提出，劉尚旺、王燕等提出通過項目比賽為主導或項目驅動的方式提升物聯網專業的教學效果[1－2];盧少平等人利用物聯網技術建設新一代的物流管理教學實驗室平臺來強化物流管理專業的教學實踐環節 [3];羅賢利用開源平臺arduino構建空氣質量監測系統充實物聯網專業教學模型[4]。以上教學方式都利用了客觀環境，創設新的教學情境和專業實踐體驗來加強物聯網專業教學，是目前物聯網專業教學模式改進的主要方向。因此，如何利用好當前校企協同大環境優勢，將實踐教學的精髓加入到當前物聯網專業教學體系中，強化學生的實踐體驗和動手操作能力，成為目前的物聯網專業教改的熱點問題。

一、校企協同環境下的物聯網專業體驗式教學

1.物聯網專業課程的體驗式教學模式分析

體驗式教學源自于夸美紐斯的教學思想、盧梭自然主義教學思想以及杜威經驗主義教學思想，學生在創設的體驗式情境中進行親歷體驗活動，產生知識的自我建構，最終獲得更為直接的學習經驗。體驗式教學法應用廣泛，一般適用于操作性和實踐性較強的專業，包括工科門類下的大部分學科、醫學、管理學、會計金融等等都適用。

由于物聯網專業課程知識龐雜，涉及到網絡技術、傳感器、嵌入式電子技術等硬件方面的知識，還涉及到諸如軟件工程、算法等軟件方面的知識，專業課程不僅要求學生掌握較深的理論專業知識，還需要熟練的操作和知識運用能力，高校普遍采取理論授課+實踐實訓的方式進行，部分物聯網專業課程在教學內容上跨度較大，很多學生還沒弄清楚相關技術知識，對物聯網產品內涵、實用性和拓展性概念模糊就開始進入實踐開發階段，體會不到物聯網產品的應用和生命力所在。因此，增加體驗式課程教學能夠讓學生加深對理論的理解，并在后續的開發實踐中對最終形成的物聯網產品產生感知聯系，有利于激發學生的實踐熱情，讓學生快速形成“做中學”的實踐視角，培養學生獨立思考解決問題的能力。

物聯網專業要成功的開展體驗式課程教學，必然要經歷三個階段。(1)教學場景的創設階段:利用物聯網產品展示平臺和體驗實驗室，創設實踐體驗教學情境;(2)教學活動的設計階段:教師根據體驗場景組織和引導學生進行物聯網產品的教學體驗活動;(3)教學效果的評估階段:對體驗活動的教學總結與評價。

2.結合校企協同環境下的體驗式教學模式創新

物聯網專業體驗式課程的順利開展，離不開與企業的協同合作，尤其是第一個教學情境的創設階段，需要物聯網體驗式產品實驗室作為重要支撐。物聯網體驗式產品實驗室的搭建需要技術上的指導維護，而這方面在高校普遍存在一定的短板。因此，需要采取校企協同合作的模式來搭建物聯網的體驗實驗室。

由于在國內的物聯網產業的發展呈現不均衡的現象，東部沿海地區和中部地區物聯網產業發展速度快，且物聯網產品種類較多，而物聯網專業課程又要求具有一定的理論和實踐的覆蓋面，因此在合作企業的選擇上要考慮到體驗式產品的種類，同時要兼顧體驗式產品的質量。企業負責提供與當前生活緊密聯系的具有高新技術的物聯網設備，并提供設備的開發使用等技術性服務，配合當前的物聯網教學課程將設備有機的串連整合，形成新的教學資源平臺，并對教師加以一定的培訓和指導，而教師可以把專業課程的體驗式教學組織思路反饋給企業，形成教學與技術上的有效溝通，有助于教師開展和修正體驗式教學活動過程和教學評價。

二、物聯網專業課程體驗式教學模式實施探索

1.體驗式課程設計

物聯網相關專業課程，應包含一定量的理論課時和實踐課時，而體驗式課程可根據該門課程的具體情況進行設定，一般三者的比例關系可以按照2:1:2的比例來進行，體驗式課程在整個課程體系中扮演過渡角色，起到將理論授課與實踐課穿針引線的作用，在授課過程中不僅要讓學生體驗到物聯網產品的使用魅力，激發學生后續的實踐開發熱情，同時也為后續的實踐開發成品提供了成果校驗的平臺和方式。

2.物聯網專業體驗式教學實驗室建設

物聯網體驗式教學實驗室作為體驗式課程創設教學情境的重要場所，其建設和維護具有非常重要的意義。我院在根據物聯網專業課程教學內容的涵蓋面上，建立了智慧商城、智慧農業、智能家居三個體驗實驗室教學平臺，以滿足教師和學生在專業上的課程實踐體驗要求。

以智慧商城體驗實驗室為例，該實驗室以未來超市作為設定體驗場景，配備智慧商城管理控制臺、收銀接收控制臺、試穿統計控制臺、智能購物車終端、智慧網關、超高頻讀寫器、無線攝像頭等硬件設備。所有硬件設備采用無線傳感網絡WSN連接，并配備了商城管理系統、試穿統計系統、商品追溯系統、商品收銀系統、購物車自助購物系統等5大軟件系統。商城管理系統負責調度實驗室所有設備的狀態，試穿統計系統作為用戶的商品體驗區，當用戶試穿了智能貨架上的某個鞋子或衣服就會被統計記錄下來，并為以后的大數據分析提供依據，店主可根據試穿率數據將試穿率長時間太低的商品下架，換上試穿率高的商品。購物車自助系統部署在電子購物車上的智能終端，當顧客從智能貨架加入商品到購物車，智能終端自動顯示產品信息和價格累計，而當顧客將電子購物車推到結算區，收銀系統會自動對電子購物車中的所有商品進行結算;每個商品在隱蔽部分貼有RFID標簽，當顧客或店主對某件商品有疑問，可通過RFID到商品追溯系統查詢商品的產地、尺寸等商品信息。智慧商場體驗式教學實驗室基本涵蓋了物聯網專業中的RFID、無線傳感網絡技術、物體目標跟蹤定位等技術，為體驗式課程提供了較好的教學情境創設基礎。

3.物聯網專業課程體驗式教學活動設計

體驗式課程最關鍵的階段在于如何成功的創建出體驗式的教學活動情境，而物聯網專業體驗式教學要根據教學內容，依賴教學實驗室的物聯網設備創設出符合課程內容實際的現實情境，在教學過程中，教師可以讓學生扮演物聯網產品的“使用者”角色，在產品的使用過程中思考技術的亮點以及產品為什么要這樣實現而不是那樣實現，產品開發的難度和現實可行性等等問題，一款物聯網產品從研發到測試再到最后的投入使用和推廣，實際上需要一個相當長的過程，而這個過程至始至終伴隨著用戶體驗的反饋信息，只有質量過硬、用戶體驗好的物聯網產品才具有較強的生命力。教師在物聯網體驗課程中充當引導角色，引導學生在物聯網產品的思考過程中達到對理論知識的進一步理解和升華，并激發學生在后續的開發實驗的熱情。

4.物聯網專業課程體驗式教學效果評估

在體驗式教學活動結束后，教師可通過以下三方面評估其體驗式教學課程的效果，1.學生是否深入的理解了物聯網產品的內涵和外延，并將體驗式課程的產品認知帶入到實踐開發訓練過程;2.在后續的實踐階段，學生是否能通過實踐內容感知到最后的開發成品，形成感知聯系;3.對學生后續的學習狀態方面的考查 (積極性、探究性等)，并根據教學效果的好壞調整體驗式教學的課程內容和活動設計方案，形成有效的教學反饋，進一步增強體驗式課程的感染力。

三、結論與展望

我們對物聯網專業一個班級的《物聯網應用開發》課程加入了部分體驗課程，受到學生的歡迎，激發了學生對物聯網專業深入學習的興趣和熱情，收到了較好的教學效果。在后續的教學研究中，還需要探索如何將物聯網專業課程的教學實踐開發結果融入到體驗式實驗室的產品使用檢驗中去，以進一步增強學生對物聯網專業課程的掌握程度，提高學生的實踐水平。

[1]劉尚旺.基于項目比賽的物聯網教學模式研究 [J].計算機時代，2015，(4):52－54.

[2]王燕.以綜合型項目開發為驅動的物聯網教學模式探索[J].信息通信，2014，(10):281.

[3]盧少平.面向物流管理專業的物聯網教學實驗平臺研究[J].物流技術，2014，(33):462－466.

[4]羅賢.職業院校物聯網教學模型開發 [J].科技視界，2012，(2):180－181.