基于項目驅動下的物聯網通信技術教學改革初探

江煜 許飛云 楊忠 于繼明

摘 要：針對《物聯網通信技術》課程目前偏理論教學的實際情況，分析物聯網通信技術課程教學存在的問題和金陵科技學院應用型人才培養目標，本文提出以項目為驅動，結合分組學習，信息融合和結果導向教學手法，讓學生能夠系統地參與項目設計與管理，掌握物聯網通信的本質和內涵，熟悉在實際場景中綜合選擇合適的通信技術，為解決物聯網的實際應用打下堅實的基礎。

關鍵詞：物聯網 物聯網通信 項目驅動

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（b）-0215-02

物聯網是智能感知與識別技術、普適計算、云計算、泛在網絡系統的融合應用，被稱為是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮[1]。物聯網的系統架構主要分為四層：感知層、網絡層、智能數據處理層和應用層。網絡層承上啟下，是實現物物互聯、協同和互動的關鍵；物聯網通信技術是網絡層傳輸的核心技術，是物聯網工程專業人才必須掌握的相關知識和基本技能。

1 物聯網通信技術課程教學中存在的問題

物聯網工程專業作為一個處于摸索階段的新興專業，其教學方式也處于摸索階段。物聯網通信是解決具有智能的物體在局域或者廣域范圍內信息傳遞，讓分布在不同地域的物體能夠協同工作的技術。因此，《物聯網通信技術》課程是一門實踐性很強的課程，包括理論教學和實驗教學。學生不僅僅需要理解基礎的理論知識，還要具有解決實際問題的能力。目前的理論教學主要是借鑒了計算機類和其他專業的教學方式，以教師講授為主，學生被動接受。由于《物聯網通信技術》課程融入了有線通信、無線通信、近距離和長距離通信等，涵蓋了多領域的知識理論和多學科的知識技能，知識點多、涉及面廣，學生容易混淆所學內容，并且教學方式單一，學生很容易失去學習興趣。而實驗課程教學，既有軟件編程，又有硬件操作，現有的教授形式也多是教師直接將代碼給學生，然后連接硬件設備，調試程序，完成操作。

因此，基于上述教學現狀，有必要進行物聯網通信技術課程改革的研究，依據金陵科技學院物聯網工程專業建設的特點和人才培養需要設置的課堂教學和實驗教學內容，將現有無線通信、近域場通信和紅外移動通信等內容同物聯網傳輸層的前沿技術進行融合，探索基于項目驅動的教學方法在教學中的應用，確保學生知識結構的完善和實踐能力的培養。

2 物聯網通信技術教學改革方式

以幫助大學生實現更好的創新創業，物聯網通信技術打破傳統的教學模式，采用項目驅動的教學方式，即通過師生共同實施一個完整的項目工作而推進教學活動的一種教學模式。這種教學模式集合了探究式教學[2]、反轉式教學[3]、案例教學[4]等諸多教學模式的優點，既有利于學生的課堂參與和教學互動，又因為其結果導向的特點而使得學生能在理論學習的同時培養實踐能力，完成課題學習的創新。

2.1 項目驅動下的教學模式特點

2.1.1 分組學習

項目驅動教學是以小組學習為基礎，針對項目內容進行化分，每個小組及其成員都有其特定的分工，組員之間除了在課堂上交流之外，在課余也經常會就相應的項目問題進行探討和分析。

2.1.2 信息融合

在項目教學中，主要針對具體項目中需要解決的某一問題而展開研究，根據項目圍繞的內容，需要多種不同的知識結構，知識要點進行融合貫通。這種信息融合不僅僅體現為一門課程的知識點融合，還體現為不同課程、不同學科的知識點融合，甚至是當前最前沿知識的信息融合。

2.1.3 結果導向

項目教學是有結果導向的，其結果要么導向于對某一個問題的具體深入研究，要么導向對某一問題的具體解決方案。傳統的課堂教學則側重于讓學生在“聽中學”，就是通過老師告訴學生知識體系，但不需要明確地將這些知識指向某一個實際的問題或工作。項目驅動教學則意味著在“做中學”，通過做一個實際的項目將所學的知識串聯在一起。隨著項目教學的推進，學生不僅可以學習一門課程的知識體系，還可以獲得多門課程交叉學習的經歷和一個具體項目的研究成果。

2.2 基于項目驅動下的物聯網通信技術課程教學改革與案例分析

金陵科技學院目前選用屈軍鎖編著《物聯網通信技術》教材作為傳統的理論教學課程體系，主要內容包括物聯網體系架構、無線傳感網、無線局域網，短距離通信和移動通信等各種通信技術的原理、網絡通信體系的架構和網絡的分層協議標準介紹，理論性非常強，學生難以消化。為實現傳統模式下《物聯網通信技術》的教學改革，提出了以項目驅動的《物聯網通信技術》的課程教學方式，以無線通信WIFI技術為例的項目進行案例分析。

（1）項目理論學習。

無線通信包含遠場通信和近場通信，WIFI技術屬于典型的近場通信技術。基于WIFI的項目研究，首先需要了解和掌握WIFI的理論知識及其應用方式和場所，在課堂上，教師需要通過以實際項目背景如“基于WIFI無線傳感網系統設計”，講解項目的系統功能和整體架構，突出項目所涉及到物聯網通信的關鍵技術WIFI，然后根據學生的前期基礎和對無線網絡WIFI的興趣特征進行項目理論分組學習，根據不同的小組劃分查閱WIFI通信功能，WIFI通信模塊的電路原理圖，WIFI組網等理論知識，要求不同小組學生根據自己的實際掌握WIFI知識的能力，進行WIFI傳感網絡的設計、通信協議、WIFI接口程序編程以及WIFI無線傳輸網絡的系統架構的再次細分工，積極鼓勵學生通過系統學習而習得的理論知識在課堂上進行講解，突出重點和設計目標，完成課堂理論學習。

（2）項目實施過程。

項目驅動的教學本身就是一種教師和學生之間的合作關系，是學生和教師之間就某一項目之間達成的合約[5]。項目實施的過程就是學生學習的過程以及教師教學項目計劃的推進過程[6]。實施項目教學，不僅需要教師對項目的細心規劃，合理分解，而且還要調動學生的積極性和主動性。因此，根據課堂的理論學習成果，制定項目“基于WIFI無線傳感網系統設計”可行性研究計劃，通過系統模塊的劃分和小組成員的分工合作，仿真模擬該項目的實際應用場景，制定系統開發的總體方案和運行環境，給出系統性能指標、可靠性和接口標準設計功能，完成需求分析；

在項目教學實施過程中，教師就是項目的負責人和項目執行的幕后軍師，隨時跟進每個項目的階段性進展，檢查項目小組和團隊的工作計劃是否順利推進，工作方法是否科學合理，小組和團隊成員是否協調有序，并在項目實施過程中及時發現問題，在項目團隊需要支持時給予指導和幫助，真正做到讓學生在“做中學”，實現各門課程和學科知識的信息融合以及理論和實踐的統一。

（3）項目成果評價。

在項目結束以后，建立一套合理的評價體系對項目成果進行系統評價，評價方式可以通過師生共評和小組互評等形式開展，甚至也可以和具體項目合作方一起進行。項目教學評價和常規的教學評價是有區別的，傳統教學評價側重于學生對書本知識包括基本概念和基本原理、基本規律的掌握，而項目教學則側重于對學生在項目實施過程中參與的各個環節的評價，并且按照項目評價的標準和創新程度，對項目成果進行界定。

3 結語

物聯網專業的培養目標之一就是自主創新能力的明顯提高，并能攻克一批核心技術。物聯網通信技術是物聯網體系架構的關鍵技術，是實現物聯網“網絡一切”的核心內容。本文通過基于項目驅動的《物聯網通信技術》課程教學改革的研究，摒棄了傳統的“學中做”教學模式，成功地探索出了一套以項目為核心，采用分組分工學習，信息融合和結果導向的教學手段，實現集項目理論學習、教學過程實施、項目教學成果評價于一體的創新教學模式。

致謝

感謝國家自然科學基金項目（51575101），金陵科技學院高層次人才引進基金項目（JIT6201623），金陵科技學院科研孵化基金項目（JITFHXM201608）支持！

參考文獻

[1] 項慧慧，邵星，孟海濤，等.基于物聯網應用驅動的《物聯網通信技術》課程教學改革研究與探索[J].科技與創新，2017（11）：145-147.

[2] 牛磊.物聯網通信相關課程設置存在的問題與對策[J].福建電腦，2016（6）：83-84.

[3] 史艷翠，郝宇，楊巨成，等.探究式教學模式在《物聯網通信技術》課程中的應用[J].科技與創新，2017（1）：137-138.

[4] 毛彩菊.淺談基于項目驅動的教學模式改革[J].創業人才與教育，2017（13）：77-79.

[5] 趙翠芹，黃星壽，吳啟明.基于應用型人才培養的“物聯網通信技術”課程教學改革[J].物聯網技術，2017（6）：112-114.

[6] 石柯，秦磊華.物聯網通信技術課程建設研究[J].計算機教育，2014（11）：64-67.