應(yīng)用型本科物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程教學(xué)改革與實(shí)踐

潘俊虹，余文森

（武夷學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，福建 武夷山354300）

物聯(lián)網(wǎng)是指通過全面感知、可靠信息傳輸和智能信息處理，形成物物相聯(lián)、人物相聯(lián)的一種智能信息服務(wù)系統(tǒng)，是信息化發(fā)展的新階段。近年來，為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展需求，各大專院校相繼開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋了傳感器、網(wǎng)絡(luò)、通信、計(jì)算機(jī)、中間件、自動(dòng)化、嵌入式、互聯(lián)網(wǎng)等眾多技術(shù)領(lǐng)域，涉及的行業(yè)更是繁多，產(chǎn)品應(yīng)用多種多樣，滲透到生產(chǎn)生活各個(gè)角落[1]。這些新的專業(yè)屬性決定了該專業(yè)在人才培養(yǎng)定位、專業(yè)課程設(shè)置以及教學(xué)方式方法上都不能照搬現(xiàn)有專業(yè)教學(xué)模式。

《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，其主要目的是要學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)基本概念、典型應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，明確所設(shè)各專業(yè)課的意義與內(nèi)在關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，使其能夠形成對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”基本模型和基本問題初步和宏觀認(rèn)知，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。作為一門專業(yè)啟蒙課程，《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》在專業(yè)課程體系中具有重要意義。

1 《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》教學(xué)現(xiàn)狀分析

首先是學(xué)生方面。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門全新的專業(yè)，新入學(xué)的學(xué)生沒有任何物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的概念，可參考資料也極少，入學(xué)后幾乎是一張白紙，許多同學(xué)問得最多的問題便是“這個(gè)專業(yè)到底學(xué)的是什么？”。

其次是師資結(jié)構(gòu)方面。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新設(shè)專業(yè)，之前并沒有專門從事此方面教學(xué)研究的專業(yè)教師。眾多高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)其實(shí)都脫胎于原來的計(jì)算機(jī)或者電子類相關(guān)專業(yè)。許多從事物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)的教師都由計(jì)算機(jī)、電子通信類專業(yè)轉(zhuǎn)型而來，這就使得教師在把握物聯(lián)網(wǎng)整體概念和體系結(jié)構(gòu)，以及綜合知識(shí)方面往往顯得捉襟見肘。

再者是《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程內(nèi)容構(gòu)成。物聯(lián)網(wǎng)涉及計(jì)算機(jī)、微電子、RFID、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算機(jī)、信息系統(tǒng)安全等眾多領(lǐng)域和學(xué)科方向。許多教材只是簡單地將這些知識(shí)點(diǎn)堆砌在一起，沒有一條清晰的脈絡(luò)[3]。導(dǎo)論課程通常是以物聯(lián)的層級(jí)架構(gòu)展開講解，但是由于內(nèi)容繁雜，包羅萬象，如果沒有詳略取舍的話，很容易給學(xué)生造成困惑和迷惘，無法正確認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的性質(zhì)，給后續(xù)專業(yè)的學(xué)習(xí)造成極大的心理壓力。

第四是教學(xué)方式。物聯(lián)網(wǎng)工程是既有理論，實(shí)踐性又很強(qiáng)的專業(yè)。且由于實(shí)踐教學(xué)資源有限，現(xiàn)有教學(xué)方式都比較單一，通常是使用多媒體課堂演示教學(xué)為主，以教師為中心，學(xué)生成為被動(dòng)接受者。再加上該門課程涉及的知識(shí)面寬廣，由于缺乏基礎(chǔ)，一味地填鴨式教學(xué)，往往會(huì)給學(xué)生造成學(xué)習(xí)壓力，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。單一的講授式教學(xué)也無法適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)多學(xué)科交叉，和行業(yè)密切聯(lián)系的專業(yè)特性[4]。

最后是考核評(píng)價(jià)方式。當(dāng)前的《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程多數(shù)采用傳統(tǒng)的課程考核評(píng)價(jià)方式，例如我校導(dǎo)論課程綜合成績由平時(shí)成績和期末考試成績各占一定比例構(gòu)成。平時(shí)成績主要包含出勤、作業(yè)等構(gòu)成占綜合成績比例占40%；期末采用閉卷考試，考試成績占綜合成績比例60%。這種一考定定成績的方法，往往會(huì)造成考前突襲，且由于導(dǎo)論課程知識(shí)繁雜，多數(shù)學(xué)生都是死記硬背，雖然這種考核方式簡單，但卻無法科學(xué)合理地評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程的認(rèn)知程度。

2 《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》教學(xué)改革實(shí)踐

針對(duì)上文所述的《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程教學(xué)所面臨的一些問題，武夷學(xué)院（以下簡稱我校）依據(jù)學(xué)校應(yīng)用型本科定位，通過兩年的教學(xué)實(shí)踐摸索，在師資構(gòu)建、課程內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方式和教學(xué)資源改進(jìn)以及考核評(píng)價(jià)方式改進(jìn)等方面做了一些嘗試，并取得良好的教學(xué)效果。

2.1 積極轉(zhuǎn)換教師角色，提升教師隊(duì)伍綜合素質(zhì)

對(duì)于一門課程而言，最關(guān)鍵的莫過于任課教師。任課教師負(fù)責(zé)課堂組織、講授、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等各項(xiàng)具體工作。教師的素質(zhì)直接決定了教學(xué)效果。由于《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》任課教師多從相關(guān)專業(yè)轉(zhuǎn)型而來，教師對(duì)物聯(lián)概念和體系結(jié)構(gòu)以及各層的關(guān)鍵技術(shù)了解并不是很充分。針對(duì)這一問題，我校的做法主要從三個(gè)方面入手：

首先是分批送老師去較早辦物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的老本科院校和各大公司組織的短期培訓(xùn)班進(jìn)修學(xué)習(xí)，讓老師學(xué)習(xí)他們先進(jìn)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，了解和學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。

其次是專業(yè)教師每周組織例會(huì)，集中討論學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)方面的知識(shí)，每次由一位老師負(fù)責(zé)講解學(xué)習(xí)內(nèi)容，其他老師參與討論，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。這樣就迫使教師要不斷自我學(xué)習(xí)提高。

再者是積極倡導(dǎo)“雙師雙能”型教師，我校利用節(jié)假日組織教師參與校企合作，鼓勵(lì)教師進(jìn)入合作企業(yè)掛職學(xué)習(xí)，提升理論水平同時(shí)也加強(qiáng)動(dòng)手能力。不定期組織教師赴物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速的長三角和珠三角一帶參與業(yè)界研討會(huì)交流學(xué)習(xí)。目前我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“雙師雙能型”教師比例已經(jīng)超過70%，為專業(yè)課教學(xué)奠定強(qiáng)有力的師資基礎(chǔ)。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，厘清教學(xué)主線

新生中很多對(duì)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)還不了解，一些基本專業(yè)術(shù)語如客戶端、協(xié)議等也沒有具體概念，在講述RFID、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫等章節(jié)時(shí)，學(xué)生基本是一頭霧水，而這些知識(shí)是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)內(nèi)容，由于我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)不設(shè)“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程，筆者在教學(xué)中適當(dāng)增加計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，及時(shí)針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，補(bǔ)充計(jì)算機(jī)等專業(yè)的基礎(chǔ)內(nèi)容，最大程度排除學(xué)生的困惑。

如前所述，現(xiàn)在的《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》教材基本是將多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行籠統(tǒng)的堆砌，然而我們教學(xué)大綱必須按照學(xué)校的定位和專業(yè)設(shè)定的養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體的優(yōu)化。我校的定位是“應(yīng)用型本科”，專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)也定位在培養(yǎng)能夠分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，能設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)且具有一定創(chuàng)新能力的技能型人才。因此，應(yīng)用能力必須擺放在第一位。《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》應(yīng)該遵循“全局指導(dǎo)局部、以點(diǎn)帶面”的方針構(gòu)建基本知識(shí)框架，既強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)，又注重技術(shù)應(yīng)用。對(duì)各個(gè)章節(jié)內(nèi)容，尤其是原理性的內(nèi)容要盡量刪減，著重通用知識(shí)的介紹和功能應(yīng)用的講解，逐步形成物聯(lián)網(wǎng)概念、物聯(lián)網(wǎng)組成部分與相關(guān)技術(shù)再到物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用這條貫穿《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程的教學(xué)主線，避免陷入內(nèi)容大雜燴的誤區(qū)[5]。

以“傳感器網(wǎng)絡(luò)”這節(jié)為例，對(duì)于傳感器的基本原理以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議往往使人覺得枯燥無味難以理解，如果過分強(qiáng)調(diào)這方面的內(nèi)容，則容易給學(xué)生造成很大的壓力。這時(shí)要將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到具體的應(yīng)用，通過實(shí)際操作提高學(xué)生認(rèn)知能力，利用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生先掌握傳感器的應(yīng)用，讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、路由的配置等，然后再導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的概念，學(xué)生的思路更清晰，學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)更高。

2.3 轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，活躍課堂教學(xué)

（1）上好新生的第一堂課程

從筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，一門課程的第一堂課尤其重要。上好第一堂課，不僅能明確學(xué)生的本門課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，還能激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，對(duì)于后續(xù)專業(yè)的學(xué)習(xí)往往能起到意想不到的效果。

學(xué)生入學(xué)伊始，對(duì)新專業(yè)往往充滿好奇，我們必須在專業(yè)的起步階段進(jìn)行很好的引導(dǎo)，讓學(xué)生順利跨進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)的大門。對(duì)于《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》來說，我們做法是第一課并不著急講授課程內(nèi)容，而是先給學(xué)生看一個(gè)具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用[6]。比如，向?qū)W生展示一套無線控制的照明燈具，并且讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行操作。然后將這套無線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致剖析，逐漸引入物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的整體框架組成，各部分主要功能，一步步地在學(xué)生的腦海當(dāng)中建立的物聯(lián)網(wǎng)的初步認(rèn)知。俗話說：“百聞不如一見”，通過這種方式近距離了解物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，直觀感受能夠讓學(xué)生較深刻和迅速地建立起物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念。

（2）優(yōu)化課堂教學(xué)方式

按照建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，知識(shí)不是靠老師傳授的，而是學(xué)習(xí)者在一定情境下通過其他人（教師或者學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式獲得[7]。因此，在教學(xué)過程中必須轉(zhuǎn)變以“教師為中心”為以“學(xué)生為中心”的教學(xué)方式。比如在講解“GPS定位”時(shí)，課前先由教師布置好任務(wù)，分給各個(gè)小組（3-5人組成），課堂上先有教師講解一些基本知識(shí)，隨后由各小組討論，把自己關(guān)于“GPS定位”搜集的信息進(jìn)行現(xiàn)場講解分享，并有其他小組給其打分，構(gòu)成平時(shí)成績的一部分，最后由老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，通過這種課堂翻轉(zhuǎn)的方式，活躍了教學(xué)氛圍，也激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了教學(xué)效果。

（3）注重互聯(lián)網(wǎng)、電子互動(dòng)在教學(xué)中的應(yīng)用

在講解社交網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，結(jié)合諸如微信、QQ、微博應(yīng)用，討論的氛圍很容易帶動(dòng)起來。在講解大數(shù)據(jù)、云計(jì)算章節(jié)的時(shí)候，可以介紹百度云盤、360云盤、華為網(wǎng)盤等云計(jì)算的產(chǎn)品，讓學(xué)生領(lǐng)略云計(jì)算的風(fēng)采。

物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科很多研究方向和技術(shù)領(lǐng)域與當(dāng)今最前沿的信息產(chǎn)業(yè)緊密相關(guān)，教材的內(nèi)容通常都會(huì)滯后物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展一段時(shí)間。教師需及時(shí)把最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息引入教學(xué)當(dāng)中。通過建立QQ、微信群等流行的交互平臺(tái)，既可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)不足，又可以分享當(dāng)下最前沿物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和最新應(yīng)用，拓展學(xué)生視野。貼近生活的最新技術(shù)能夠很好地激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.4 改進(jìn)教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境

對(duì)于初辦的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)來說，教學(xué)資源尤其實(shí)踐教學(xué)資源匱乏是一大難題。實(shí)踐教學(xué)資源的構(gòu)建需要學(xué)校給予資金和設(shè)備方面的支持。我校通過以下三個(gè)方面優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)資源：

一是專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)。兩年來，我校根據(jù)專業(yè)的方向定位并結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)特色，構(gòu)建了“智慧農(nóng)業(yè)”和“智慧城鎮(zhèn)”兩個(gè)方向?qū)I(yè)實(shí)訓(xùn)室[8]。《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》實(shí)驗(yàn)課將學(xué)生進(jìn)行3～5人一組分組教學(xué)。例如對(duì)于“智慧農(nóng)業(yè)”實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，首先由老師進(jìn)行講解，然后學(xué)生分組進(jìn)行簡單、初級(jí)的組裝和調(diào)試，教師隨時(shí)指導(dǎo)。

二是組織或者參與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)競賽。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課中設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組裝調(diào)試競賽環(huán)節(jié)，或者參加課外應(yīng)用創(chuàng)新競賽等方式提升學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力。

三是校企合作開發(fā)實(shí)踐教學(xué)資源。我校通過與福建光速達(dá)公司合作，建設(shè)了智能家居實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)接觸實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)真實(shí)案例的感知和初步動(dòng)手實(shí)踐的能力。以物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為依托，通過引入業(yè)界工程師進(jìn)入課堂，聯(lián)合企業(yè)開發(fā)綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)等措施提升實(shí)踐教學(xué)資源深度。

2.5 建立綜合考核評(píng)價(jià)體系

放棄期末統(tǒng)一閉卷筆試的考核方式。課程的綜合成績按照理論成績50%+實(shí)踐成績40%+出勤成績10%確定。理論成績由平時(shí)課堂討論成績和期末論文兩部分組成，比例各占50%。其中，平時(shí)討論成績?cè)诂F(xiàn)場小組互相打分，教師再互評(píng)成績進(jìn)行審核，多次討論取其平均成績。期末論文需要每位學(xué)生提交一份正式論文，教師從運(yùn)用知識(shí)的能力、分析問題的能力和論文的綜合寫作能力等多個(gè)角度對(duì)論文的質(zhì)量進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。實(shí)踐教學(xué)部分主要考核學(xué)生的組裝調(diào)試能力，多次實(shí)驗(yàn)取其平均成績確定；此外若學(xué)生有參加競賽，按照獲獎(jiǎng)情況酌情加分。出勤成績按照考勤情況給出。

通過以上系統(tǒng)的考核方式，排除了一考定成績的現(xiàn)象，較為準(zhǔn)確地反應(yīng)出學(xué)生的綜合能力和真實(shí)水平。

3 《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》導(dǎo)論教學(xué)改革成效分析

通過兩年的努力，取得改革成效主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先在師資方面，經(jīng)過一系列的進(jìn)修、培訓(xùn)學(xué)習(xí)以及教師之間的傳幫帶，《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程從由個(gè)別教師擔(dān)任主講到現(xiàn)在已經(jīng)形成3人的固定教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為課程教學(xué)提供強(qiáng)有力的師資保障。其次是通過課程內(nèi)容的優(yōu)化以及從以教師為中心到以學(xué)生為中心開放式教學(xué)的轉(zhuǎn)變，顯著活躍了課堂氛圍，提高了學(xué)生們的主動(dòng)性和知識(shí)吸收效率。據(jù)筆者粗略統(tǒng)計(jì)，學(xué)生活躍度（活躍學(xué)生數(shù)/班級(jí)總?cè)藬?shù)）從改變教學(xué)方式前的10%左右提高到了50%以上。第三是新的實(shí)踐資源的構(gòu)建和實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)化，從一開始僅僅是基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)操作，到現(xiàn)在囊括了物聯(lián)網(wǎng)全過程實(shí)操訓(xùn)練，不僅增加了物聯(lián)網(wǎng)體系概念認(rèn)知，也提高了動(dòng)手能力。而且得到一定實(shí)踐鍛煉的同學(xué)參加各種競賽活動(dòng)的積極性也顯著提高，為以應(yīng)用為導(dǎo)向教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。第四是考核方式轉(zhuǎn)變使得考核學(xué)生更加全面合理，最初主要由期末筆試一考定成績的方式造成大多數(shù)學(xué)生只會(huì)死記硬背、概念理解不清晰、動(dòng)手能力差的現(xiàn)象得到好轉(zhuǎn)，班級(jí)及格率也從93.2%提高到97.9%。

4 結(jié)束語

《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的入門基礎(chǔ)課，由于其內(nèi)容交叉繁雜的特點(diǎn)，如何讓學(xué)生建立起物聯(lián)網(wǎng)體系概念，了解其基本技術(shù)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)建立其較為全面系統(tǒng)的認(rèn)知是目前教學(xué)難點(diǎn)所在。教學(xué)過程中，需要不斷摸索和總結(jié)，積極探索新的教學(xué)模式，逐步改善教學(xué)效果。筆者從應(yīng)用型本科教學(xué)實(shí)際出發(fā)，對(duì)《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》教學(xué)面所面臨的問題進(jìn)行了剖析，通過對(duì)應(yīng)用為導(dǎo)向的課程教學(xué)主線的把握，注重學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)課程教學(xué)模式進(jìn)行了有益的嘗試，收到預(yù)期教學(xué)效果，對(duì)于《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程教學(xué)有一定借鑒意義。

[1]郭亞軍，王亮，王彩梅.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013：1.

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