《物聯網技術概論》教學的幾點探索

陳捷

二十一世紀是網絡信息化大爆發的時代，而物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是信息化時代的重要發展階段。近幾年，我國物聯網技術的應用水平得到飛速的發展，二維碼、智能家居、智慧農業、無人超市和車聯網等隨處可見。技術的發展帶來的是相應人才培養的需要。為了適應社會發展的需要和對物聯網應用人才的需求，福州第一技師學院開設了物聯網技術專業。《物聯網技術概論》作為物聯網專業的啟蒙課程，對于學生在物聯網專業后續學習起到奠基石的作用。《物聯網技術概論》是一門介紹物聯網基本理論、基礎技術及其實際應用的課程,它與自動控制、信息技術、微電子和計算機等學科有著密切聯系。如何讓這樣一門以多種學科相關聯的以理論知識為主的課程內容，轉換成讓學生感興趣并能夠容易理解并吸收的知識點？這是教好《物聯網技術概論》這門課程的關鍵。筆者通過教學改革，認為可以以下六方面做好教學工作。

一、根據學生自身特點進行合理的職業定位，安排相應的教學內容

技工院校教育的目標是把學生培養成具備一定理論基礎知識并且能夠進行生產操作的技術工人。結合現代物聯網發展的趨勢，筆者認為技工院校物聯網專業學生未來工作的方向主要是掌握不同場景應用中物聯網設備的安裝、調試與維護。根據《物聯網技術概論》的教學目標，學習通過課程的學習，能夠理解物聯網的三個層次：感知層、網絡層、應用層及其結構體系。要求學生能夠認識感知層上常用設備、了解設備功能并能夠安裝這些設備。掌握網絡層中網絡的組網方式、理解不同類型的網絡傳輸協議和傳輸模式。了解應用層中物聯網的支撐技術和物聯網的實際應用。根據技工院校學生學習的實際情況，《物聯網技術概論》教學的指導思想是理論知識適用和夠用。因此，在教學中對課本的教學內容進行了適當安排。簡化物聯網的發展史、物聯網安全以及對應用技術的介紹，只要讓學生知道物聯網的演變和物聯網安全的必要性，了解何為物聯網中間件和云計算；主要對物聯網相關概念、物聯網體系架構、感知技術、通信技術以及相關技術在物聯網中的綜合應用進行了解和掌握。

二、必要的理論知識融入實物認知，有利于學生專業能力的拓展

在技工教育中，通常存在的誤區是“輕理論重實踐”，認為技工院校學生作為技術工人會操作就好，原理是什么不重要。筆者在對已畢業學生（不分專業）跟蹤管理中發現，理論知識扎實的學生在工作中的后期發展普遍比理論知識薄弱的學生發展的好。缺乏理論的支撐學生的工作能力很難持續提升，在工作中會出現個人專業發展的瓶頸，具有同樣工作原理的設備一旦更新換代就無法操作。因此，在《物聯網技術概論》教學中，我們對于感知技術中的傳感器、無線傳感器、RFID、條形碼技術，通信技術中的數字通信、移動通信和ZigBee無線接入技術以及微控制器這些物聯網的核心技術的工作原理進行了重點介紹。在教學過程中，我們使用實物教具配合教學講解提高了學生的專業認知。例如，在介紹傳感器基本原理時，我們將各種不同的類型的傳感器通過投影設備投影在大屏幕上，讓學生可以仔細地觀察到傳感器的基本構造，對傳感器產生直觀認識。通過對多種類型傳感器基本原理的講解，加深學生對不同傳感器功能的理解，有利于學生在未來工作中專業能力的拓展。

三、使用案例教學法融入認知性實踐教學，通過師生互動加深學生對知識的認知程度，激發學生的求知欲

什么是物聯網？用來做什么？這些問題常常讓初次接觸物聯網的學生感到困惑。在《物聯網技術概論》教學過程中遇到的第一個問題也是最大的一個問題就是，物物相連的物聯網概念讓學生困惑，最能激發學生學習興趣的就是生活中的例子。比如，學校樓道中為了綠色節能而設置的自動感應燈。為了讓學生更直觀地認識到身邊就存在的物聯網產品，可以使用物聯網實訓平臺給學生現場演示人體紅外開關控制燈的開關的安裝與調試。

實物演示后給學生介紹人體紅外感應開關的基本工作原理：在光線較暗的環境中人體紅外傳感器能檢測到人體移動，當行人進入其感應范圍時候自動開啟負載通過繼電器點亮燈，離開后自動延時15秒左右關閉負載進而滅燈。通過這個簡單的案例學生就很容易理解物聯網中感應技術，通過傳感器采集被感應物的變化來控制物體做出相應的反應。原理講解之后讓學生動手實踐完成人體紅外開關的安裝與調試，進一步加深認知。在學生實踐過程中，教師應仔細觀察學生的操作過程，一旦發現問題及時記錄并進行相應的指導。學生操作完畢后，在課堂上對學生的操作進行點評和總結。通過實例演示講解實踐小結這一系列的師生互動環節，讓課本上枯燥的知識點生動化、實例化。讓學生在動手實踐過程中掌握知識點。根據不同章節的知識點引入不同的實驗項目，通過豐富的案例充分調動學生的探索欲望。

四、引入項目教學、引導教學，培養學生合作能力

項目教學法是以“項目”的形式進行教學。為了讓學生在解決問題中使用一個完整的方式，所設置的“項目”包含多門學科的知識。一個完整的物聯網項目就是包含傳感技術、網絡通信技術等多學科的綜合應用。項目教學法就是在教師的指導下,由一個團隊的學生處理一個相對獨立的項目，進行信息收集、方案設計、項目實施及最終評價。學生通過該項目的進行,了解并把握整個過 程及每一個環節中的基本要求。教學過程中，教師可以給學生布置“通過計算機獲取光照度參數”的項目、根據學生的實際情況將設計方案（如下圖）提供給學生。學生根據教師所提供的方案，通過互聯網查詢到該項目各個模塊的基本信息，利用已經學過的布線知識進行設備連接安裝與調試。操作完畢后讓各個團隊的學生交叉檢查，并進行相互評價，指出所實施項目是否存在問題？問題如何解決？最后教師進行點評。

在技工教育中，項目教學法應著重培養學生的合作意識，學生在完成“項目”的過程中，會積極地去思考、探索。每個人的思路、想法不盡相同，教師要引導他們進行討論和交流，并適當地給予點評和鼓勵，使他們相互取長補短，既調動學生的積極性，又培養了他們的合作意識。

五、培養學生嚴謹的職業態度和職業習慣，樹立工匠精神

物聯網技術概論作為物聯網技術專業的概括性導論，對于物聯網專業學生未來的專業學習有著導向性的作用。日常教學實踐中要培養學生嚴謹的工作態度。不僅要讓學生通過實踐深刻理解知識點，還要讓學生在實踐中養成良好的工作態度和工作習慣。在教學實踐中，遇到學生只追求設備安裝的準確性，對于設備布線以及需要連線的接頭部分的處理不夠嚴謹的問題可以在教學點評中舉例1992年我國“長征二號”火箭發射失敗的例子。這次失敗的原因就是程序配電器上一個僅為0．15毫克的鋁質多余物導致電爆管爆炸。這樣的例子讓學生深刻體會到因為操作的隨意性可能導致無法預料的后果。設置嚴格的實操評價體系，讓學生不僅要做得對，還要做得好，更要追求精益求精的工匠精神。

六、加強校企合作,建立工學結合的人才培養模式

技工院校可積極與相關的物聯網企業開展密切的校企合作，實現課程的共同建設。充分利用校外實訓基地開展有針對性的教學實踐活動，建立由企業與學校共同參與、專兼結合的教學團隊，形成 “階梯式”的專業素質培養、“模塊化和項目化”技能訓練、到企業中接受“仿真式”實踐相融合的新型人才培養模式。在學習《物聯網技術概論》的“物聯網技術的應用”章節的過程中，應該安排學生到企業中進行物聯網應用項目的專業認知實踐，讓學生從專業角度認識物聯網的組建和維護全過程，使學生對于物聯網技術的具體應用有更加深刻的理解、而不是停留于課本上對物聯網應用描述的認識，進一步了解物聯網專業的職業規范。

針對《物聯網技術概論》這門理論性較強的物聯網專業導論課程，在教學中應采用適用于技工院校學生學習特點的教學方法和教學模式來調動學生的學習興趣，通過物聯網實訓平臺的教學演示，讓理論教學更加直觀，通過實例激發學生學習的探索欲，給學生充分的空間和時間進行實踐，提高學生動手操作的能力。教學過程中要堅持以學生為主體，以教師為主導，引入項目教學法，通過分組實踐，學習反思讓學生從學會技能轉變為會學技能。培養學生發現問題、解決問題的能力和團隊協作的能力，讓學生走上社會時能夠達到從事物聯網相關工作的要求。