物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程實踐教學(xué)模式的探索與研究

李新路 李國斌 張艷明

摘要：隨著科技的發(fā)展，特別是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式以及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)逐漸發(fā)展成為一門全新的綜合性課程。然而對于這一新型的課程，現(xiàn)階段實踐教學(xué)中存在著一些薄弱環(huán)節(jié)。本文通過對都柏林科技大學(xué)實踐教學(xué)模式的解讀，從中獲得啟示，對國內(nèi)應(yīng)用型高等學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程實踐教學(xué)模式進(jìn)行研究，針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程的特點，在實踐教學(xué)模式和評價體系方面提出探索性思考。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué);物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用;模式探索

中圖分類號：G424? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）17-0137-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

應(yīng)用型高校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程主要圍繞培養(yǎng)學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中采集、傳輸、處理和應(yīng)用開發(fā)能力的培養(yǎng)[1]，努力將當(dāng)前最新和最實用的技術(shù)和案例融入教學(xué)中，在課程教學(xué)實施過程中，以項目為導(dǎo)向，針對常見的技術(shù)要求，組織若干個難度循序漸進(jìn)的獨立項目，以“項目分析-相關(guān)知識-項目實施”這一思路，將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新技術(shù)及其他開源技術(shù)融入具體任務(wù)的實現(xiàn)中。課程打破傳統(tǒng)理論和實踐分割的教學(xué)方法，將課程實踐融入理論教學(xué)中，引入大量的自主學(xué)習(xí)作為課程實施的補(bǔ)充。

自2014年至2019年，筆者在都柏林科技大學(xué)（Technological University Dublin， TUDublin）攻讀博士學(xué)位，并擔(dān)任都柏林理工學(xué)院計算機(jī)學(xué)院兼職講師，主要從事計算機(jī)科學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)工作，指導(dǎo)TUDublin學(xué)生的實驗課、畢業(yè)論文及團(tuán)隊實踐項目，對TU Dublin的實踐教學(xué)有較深的了解和體會。本文旨在通過梳理、分析TU Dublin計算機(jī)專業(yè)實踐教學(xué)的培養(yǎng)模式和教學(xué)方法，為應(yīng)用型高校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供一定的啟示和借鑒。

1 都柏林科技大學(xué)介紹

都柏林科技大學(xué)由都柏林理工學(xué)院（Dublin Institute of Technology， DIT）、塔拉理工學(xué)院（Institute of Technology Tallaght， ITT）和布蘭察斯理工學(xué)院（Institute of Technology Blanchardstown， ITB）三所理工學(xué)院于2019年初合并而成，是愛爾蘭第一個科技大學(xué)。這幾所理工學(xué)院在應(yīng)用型理工人才的培養(yǎng)方面在歐洲工業(yè)界和社會服務(wù)領(lǐng)域久負(fù)盛名，他們的辦學(xué)定位聚焦于應(yīng)用技術(shù)和行業(yè)導(dǎo)向的教育和研究，緊跟市場發(fā)脹，為企業(yè)和行業(yè)發(fā)展提供支持，尤其是支持學(xué)院所在的地區(qū)的發(fā)展[2]。其中，都柏林理工學(xué)院于2010年和2016年被“星期日泰晤士報”評選為“最佳技術(shù)學(xué)院”[3]，是愛爾蘭工程教育的范。

2 都柏林科技大學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)模式

圍繞其培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向的應(yīng)用型、創(chuàng)新型科技人才的定位，都柏林科技大學(xué)的學(xué)科及課程設(shè)置都隨著產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變化而及時做出調(diào)整。在課程設(shè)置上，科技大學(xué)十分重視實效性，而不過分強(qiáng)調(diào)課程門類的齊全和理論深度[4]。在人才培養(yǎng)上，科技大學(xué)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)以及分析問題和解決問題的綜合能力，在教學(xué)中安排了大量實踐內(nèi)容，而且以企業(yè)實地實習(xí)為特色，幾乎所有專業(yè)都安排3-12個月的企業(yè)實地實習(xí)，且一般安排在三年級下學(xué)期。教師通過在實習(xí)期間巡訪學(xué)生來了解企業(yè)界對人才技能需求的變化以及學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的不足，不斷調(diào)整各相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容。

表1是TU Dublin計算機(jī)學(xué)院三年級專業(yè)課程模塊的設(shè)置（加粗字體課程模塊為獨立實踐課程模塊名稱、模塊學(xué)分），可以看出模塊涉及的內(nèi)容非常新，如Cloud computing（云計算）， Mobile Software Development（移動軟件開發(fā)）及Artificial intelligence（人工智能導(dǎo)論） 都是計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展前沿的領(lǐng)域。在課程內(nèi)容的安排上，教學(xué)內(nèi)容比較全面，幾乎每門課程都設(shè)置有理論課及實驗課部分，側(cè)重寬度而對基礎(chǔ)理論要求不高，強(qiáng)調(diào)理論和實踐并行發(fā)展。

同時，從表1中可以看出，TU Dublin計算機(jī)專業(yè)對于實踐教學(xué)的模塊安排比重非常大，除了課程的實驗教學(xué)之外，另外增加了Individual Project（個人項目）、Team Project（團(tuán)隊項目）和 Work Placement（企業(yè)實習(xí)項目）等，所占學(xué)分及學(xué)習(xí)時長在整個培養(yǎng)方案中占據(jù)很大比例。此外，TU Dublin為了指導(dǎo)學(xué)生的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在大一的課程設(shè)置中增加了一門必修模塊（Communications for Comp Tech/商業(yè)溝通）， 指導(dǎo)學(xué)生如何適應(yīng)實習(xí)工作環(huán)境，如何進(jìn)行團(tuán)隊溝通等。

3 實踐教學(xué)模式的探索

在應(yīng)用型高校中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程培養(yǎng)方案中，應(yīng)注重學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)，使得學(xué)生掌握自我學(xué)習(xí)的技能。強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生在遇到問題時，通過查閱文獻(xiàn)、與他人交流，最終找出解決方案的能力，而不是由教師灌輸過多現(xiàn)成的只是;鼓勵學(xué)生盡早接觸物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)環(huán)境、與人交流、與人合作、協(xié)調(diào)各方面關(guān)系的綜合能力。

3.1 實踐教學(xué)模式研究

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程的實踐教學(xué)過程中，結(jié)合當(dāng)前國際國內(nèi)的工程實踐教學(xué)形式，特別是都柏林科技大學(xué)的成功經(jīng)驗，在對當(dāng)前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程實踐教學(xué)模式的不足進(jìn)行分析總結(jié)狗，從合肥學(xué)院積累的如嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、單片機(jī)應(yīng)用、云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)等課程的基礎(chǔ)和優(yōu)勢出發(fā)，結(jié)合都柏林科技大學(xué)實踐教學(xué)的成功案例，主動尋找對物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)人才有需求的公司作為學(xué)生實訓(xùn)基地，提出豐富實踐教學(xué)形式，提高學(xué)生的實踐能力、溝通能力及組織協(xié)調(diào)能力。

1） 作業(yè)和實驗（Assignments）

在TU Dublin，Assignments主要指綜合性的實驗，需要通過閱讀大量文獻(xiàn)、上機(jī)編程驗證解決方案，經(jīng)過2-4周的時間完成。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)涉及大量的前沿技術(shù)，如大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)，跨學(xué)科技術(shù)，如單片機(jī)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等等，很多內(nèi)容并沒有在理論課程中開展。因而在實踐教學(xué)中開展類似Assignments的綜合性、開放性實驗項目，作為理論課程的補(bǔ)充和拓展。

2） 研究開發(fā)報告（Reports）

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究開發(fā)報告要求學(xué)生針對物聯(lián)網(wǎng)課程相關(guān)的技術(shù)通過大量的文獻(xiàn)學(xué)習(xí)撰寫研究報告，除了報告外還要求上交最主要的參考文獻(xiàn)和寫作過程的說明。開發(fā)報告是除Assignments外最常見的一種平時成績形式，可以是實踐活動最后都需要撰寫一份報告作為工作總結(jié)。

3） 進(jìn)駐企業(yè)實訓(xùn)（Work Placement）

進(jìn)駐企業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)主要安排到第五學(xué)期，即大二暑假階段，打散班級，安排1-2個月的企業(yè)實習(xí)，使得學(xué)生完全融入企業(yè)環(huán)境。與合作企業(yè)合作，請資深工程師或者項目經(jīng)理指導(dǎo)和管理。在實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，主要以接觸和了解新技術(shù)為主，讓學(xué)生接觸到更多的與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)的實踐知識而非簡單的課本理論知識。在實訓(xùn)過程中，不涉及產(chǎn)品的具體研究細(xì)節(jié)，鼓勵學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)查閱資料、動手實踐，提高學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新性思維。

此外，在物聯(lián)網(wǎng)課程實踐教學(xué)中，參考TU Dublin的教學(xué)模式，全部采用小班教學(xué)，理論課班級被劃分為若干個實驗班級，沒班不超過20人，為解決實驗課指導(dǎo)老師不足的問題，聘請高年級學(xué)生或研究生擔(dān)任指導(dǎo)老師，為保證每位實驗指導(dǎo)老師深入指導(dǎo)學(xué)生，每次實驗課錢，理論教師會與實驗指導(dǎo)老師通過各種方式充分溝通。另外，每門實驗課都會安排實驗答疑課，鼓勵學(xué)生基于課程基礎(chǔ)提出更加深入的問題。

3.2 實踐教學(xué)評價體系研究

TU Dublin的實踐評價體系非常細(xì)致嚴(yán)格。實驗課程中，由于采用小班教學(xué)，使得嚴(yán)格的考核成為可能，每次實驗都會進(jìn)行評分。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程中，實驗課的評分會直接加權(quán)計算計入課程的最終得分。

針對物聯(lián)網(wǎng)課程團(tuán)隊項目的評分，則依據(jù)團(tuán)隊項目的不同階段的表現(xiàn)分別打分，如：項目計劃：25%;設(shè)計文檔：25%;項目實現(xiàn)：25%;測試及結(jié)果：10%;演講表現(xiàn)：10%;團(tuán)隊管理：5%。

此外，團(tuán)隊成員之間互相打分，指導(dǎo)老師可根據(jù)這些打分情況，分別給團(tuán)隊成員打分。

同時在考核體系中，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程非常注重文檔的記錄和非專業(yè)技能的培養(yǎng)。在集中實踐環(huán)節(jié)中，每一個階段，如實施、測試階段等都要求有完整的迭代文檔記錄，工作日志的記錄等。此外，非常重視專業(yè)技能之外的能力培養(yǎng)，并從考核方式上予以確認(rèn)。如計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，算法設(shè)計及編碼工作僅僅占整個項目的25%，而項目計劃，項目文檔和測試同樣重要，此外，演講時的表現(xiàn)和團(tuán)隊的合作同樣也不容忽視。

4 總結(jié)

本文通過從都柏林科技大學(xué)實踐教學(xué)模式中獲得的啟示，對應(yīng)用型高等學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程實踐教學(xué)模式進(jìn)行研究，針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)課程的特點，在實踐教學(xué)模式和評價體系方面提出探索性思考，以期提高學(xué)生的實踐能力和綜合素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】