基于“賽教融合”的高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學模式探究

（重慶城市職業(yè)學院，重慶 402160）

0 引言

隨著無線通訊技術、大數(shù)據(jù)、云計算的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來前所未有的機遇，高職院校積極設立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或方向的課程。“普通教育有高考，職業(yè)教育有技能大賽”是我國職業(yè)教育的一項重大創(chuàng)新，職業(yè)技能大賽是職業(yè)院校教育改革的風向標，通過競賽，展示職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)應用技術及相關專業(yè)改革成果及師生良好風貌，提高社會對物聯(lián)網(wǎng)應用技術及相關專業(yè)人才的認知度，提高學生的就業(yè)水平[1]。

高職師生通過參加和指導技能比賽，教師可了解和學習本專業(yè)的前沿技術動態(tài)、行業(yè)發(fā)展趨勢、最新實踐技能等，提高教育信息化技術應用水平和專業(yè)實踐教學質量[2]。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程設置概況

根據(jù)重慶C學院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)2019級人才培養(yǎng)方案，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程要求是通過學習使學生掌握典型物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的設計、組裝與調試技能，具備進行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的調試、維護、開發(fā)和技術服務的能力。其主要課程主要有“C程序設計”“單片機原理與嵌入式技術”“傳感器與無線組網(wǎng)技術”“自動識別與RFID技術”“物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)”等。這些課程主要培養(yǎng)學生具備一定的C語言編程能力、單片機基礎開發(fā)能力、無線傳感網(wǎng)組建能力、上位機軟件開發(fā)能力和物聯(lián)網(wǎng)工程設計與部署能力，部分專業(yè)課程與職業(yè)能力如表1所示。

2 教學現(xiàn)狀及問題探討

通過對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)生的工作內容調研和部分企業(yè)的需求發(fā)現(xiàn)，一些專業(yè)課程的教學內容對學生的工作崗位的影響有下降的趨勢，學生進入企業(yè)后從事相關工作的時候往往發(fā)現(xiàn)學校教授的課程已經(jīng)不能滿足實際崗位的需求，顯然課堂的教學內容已經(jīng)無法滿足社會對該專業(yè)的要求[3]，課程內容的改革已經(jīng)勢在必行了。

（1）教學內容滯后。

隨著NB-IoT、LoRa、5G等新興傳輸技術的出現(xiàn)，大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正面臨著翻天覆地的變化，由傳統(tǒng)的“傳感器-有線網(wǎng)絡-服務器”結構模型向“傳感器-多途徑傳輸媒介-物聯(lián)網(wǎng)云平臺-大數(shù)據(jù)分析-用戶”復雜結構模型發(fā)展。

表1 專業(yè)學習領域核心課程設置

原有教學內容在網(wǎng)絡傳輸部分主要介紹以CC2530單片機為主的ZigZee無線傳感網(wǎng)，并未涉及如NB-IoT、LoRA等無線網(wǎng)絡技術，上位機開發(fā)方面只是側重于服務器端和APP的開發(fā)，對目前流行的云平臺和大數(shù)據(jù)分析這一塊基本沒有涉及，因此導致課堂教學內容與行業(yè)的發(fā)展相脫節(jié)。

（2）教學模式固化。

原有教學模式傳統(tǒng)僵化，老師往往先對理論進行一番長篇大論，然后進行演示操作，接著再讓學生按照實驗說明書的過程按部就班地完成實驗，整個教學過程采用灌輸式教學方式，這種被動方式使得課堂上學生的學習興趣低下，實驗操作以應付任務為主，最終導致學生并沒有完全理解知識內容。

比如“傳感器與無線組網(wǎng)技術”這門核心專業(yè)課程的教學，由于門檻較高，老師必須首先要對教材的知識點進行理論講授，但由于ZigBee協(xié)議部分比較晦澀難懂，理論課程往往收效甚微，而學生無法理解知識點將不利于指導做實驗，因此老師必須要以通俗的語言結合生活實際的例子來協(xié)助學生理解知識要點，同時改變先理論后實驗的教學思想，將實驗穿插于理論講解中，以幫助學生達到融會貫通的地步。

3 賽教結合目前存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關的競賽通常涵括了應用層、網(wǎng)絡層、感知層三大領域的軟硬件知識，包括了用戶APP、云平臺服務器、移動網(wǎng)絡接入、無線傳感器網(wǎng)絡的組建和數(shù)據(jù)傳輸、傳感器的安裝和使用等，通常考核了參賽學生及其團隊在整個領域內從上到下的所有知識的掌握程度，因此要求頗多且較高，但由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學與物聯(lián)網(wǎng)技術應用賽項側重點不同等方面的原因，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)賽教結合還存在一些問題，具體如下：

（1）目標不一致。

物聯(lián)網(wǎng)的應用賽項一般會圍繞一個完整的應用場景來展開，比如智能家居、智慧安防等，對整個知識體系從上而下都有一個明確的要求，強調各個學科之間的融會貫通，但在教學的過程中往往會把各個相關學科獨立開來而不是整合成一個統(tǒng)一的目標用于服務于某一個應用，從而使得各個相關學科容易形成信息孤島，使得學生不容易舉一反三。

（2）內容不一致。

賽教目標不一致就必然會導致內容的不一致。物聯(lián)網(wǎng)是一個綜合性的學科，涵蓋了電子技術、計算機科學、通信技術、控制科學、軟件等多個學科的專業(yè)知識[4]，知識體系比較碎片化，如果不去研究如何以一些熱門的應用場景為切入點，一味地閉門授課，就會導致教學內容滯后于實際應用，以至嚴重偏離競賽的要求。

4 “以賽促學、賽教融合”的深度融合

要實現(xiàn)賽教融合的教學模式，則需要抽取或整理技能大賽的目標、內容、過程等，然后與專業(yè)課程相銜接，形成以賽促教、以賽促學、以賽促建的賽教一體化模式[5]，如圖1所示。

（1）目標的深度融合。

高等職業(yè)教育的本質是育人。之所以要通過職業(yè)技能競賽來提高高等職業(yè)教育的質量，就是因為它可以調動學生的學生興趣，增強學生的學習主動性[6]。

物聯(lián)網(wǎng)技術應用賽項側重于對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)主流技術的考查，強調實踐操作能力和團隊協(xié)作，這與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對于高職院校畢業(yè)生的人才需求是完全吻合的，因此物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學目標必須根據(jù)應用賽項的要求進行深度融合，才能滿足行業(yè)的需求，提高畢業(yè)生的專業(yè)素質[7]。

對教學目標進行項目化改造。通過引入賽項中常見的物聯(lián)網(wǎng)應用場景，從中提煉通用的考核目標，并將這些目標轉換為教學目標，力求并將知識、能力、素質目標融入賽項。

圖1 以賽促學、賽教融合

對已有的教學目標進行深化改進。比如“單片機原理與嵌入式技術”這門課程，教學目標本是培養(yǎng)學生對微控制器的了解和應用，教學時通常采用簡單易用的CC2530單片機作為入門控制器，但還有些職業(yè)技能大賽通常以Cortex-M3系列 STM32單片機或主控制器，這些32位為控制器雖然相對于51單片機來說難度要高很多，但由于芯片廠商往往配套了大量的實例代碼和應用模板，同時增加不少的中間組件，十分方便用戶開發(fā)大型的應用程序，因此建議增加STM32微控制器作為教學目標，從長遠的角度來看既有利于提供學生的綜合素質，又有利于貼近物聯(lián)網(wǎng)賽項的競賽目標。

（2）內容的深度融合。

多年來，全國職業(yè)院校技能大賽高職組“物聯(lián)網(wǎng)技術應用”賽項緊緊圍繞物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)典型應用開展，包含智慧安防、智慧家居等應用項目，其賽項內容涵括了物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡層和應用層的相關知識，包括傳感器的安裝使用、傳感器網(wǎng)絡的組建和數(shù)據(jù)傳輸、移動網(wǎng)絡的接入、云平臺和APP的開發(fā)等幾個方面，因此物聯(lián)網(wǎng)課程的教學內容應該結合多年競賽培訓經(jīng)驗，進行深度改革，從而加深學生對物聯(lián)網(wǎng)知識體系的認知。

因此，在感知層應該增加物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的相關課程，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)往往集成了常見的傳感器驅動和云平臺的接入?yún)f(xié)議比如http/mqtt協(xié)議等；在傳感器網(wǎng)絡方面除了深化ZigBee網(wǎng)絡的教學外，還需要適當?shù)脑黾覮oRA這些新興的傳感器傳輸網(wǎng)絡課程；在移動接入網(wǎng)方面應該增加WiFi/NB-IoT/5G等常見或者代表未來發(fā)展趨勢的技術；在云平臺/服務器方面，可考慮使用開放的企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)云平臺，比如華為、BAT或者中國移動的OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺，實現(xiàn)傳感設備數(shù)據(jù)云端監(jiān)控，使用這種方式可以降低學生開發(fā)服務器的工作量，同時可以彌補原有教學內容的滯后性，讓課堂項目更加貼近實際生產(chǎn)開發(fā)，提高學生課堂學習興趣。

（3）實訓條件與競賽環(huán)境融合。

實踐教學是大學教學中與理論教學相對應的教學方式,它以問題探討、深度體驗和批判反思為基本特征[8]。所以本著邊教學邊實踐的原則，在教學條件允許的情況下，競賽相關的所有課堂教學均要求在物聯(lián)網(wǎng)實訓室內完成，物聯(lián)網(wǎng)實訓室應該配套該課程要求的全套實驗設備以及實訓資源；經(jīng)調查，一些學校設備落后，競賽相關的師資條件緊缺，所以，如果條件許可，實驗室最好可以按照物聯(lián)網(wǎng)大賽的要求購買并更新相關的設備，力求給學生提供一個良好的競賽環(huán)境。

5 結語

通過促進產(chǎn)教融合、校企合作，增強物聯(lián)網(wǎng)應用技術及相關專業(yè)建設和課程教學的針對性，引領物聯(lián)網(wǎng)應用技術及相關專業(yè)建設和課程改革，豐富完善物聯(lián)網(wǎng)應用技術專業(yè)課程體系建設，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)崗位需求有效銜接，提升物聯(lián)網(wǎng)應用技術及相關專業(yè)人才培養(yǎng)水平，提高學校的產(chǎn)業(yè)貢獻率和社會吸引力。