新媒體視域下物聯網工程專業課程教學體系改革實踐
——以“智慧生活”系統為案例＊

湖南應用技術學院信息工程學院 張莉 屠郡

目前基于在新媒體視域下高校學生培養與行業需求存在一定的“脫節”現象，需建立混合教學體系。以《物聯網移動應用開發》和《傳感器原理與應用》兩大課程體系融合為例，打破課程界限，摒棄傳統教學體系弊端、解決實驗模式單一等問題。以“智慧生活”系統為案例，使學生掌握物聯網感知層、云端、移動應用程序技術之間的關系。同時通過校企聯合的教學方式清楚企業對高校人才素養與技能的要求，更好的將專業課程內容融入到企業生產中，創新市場需求的教學體系，培養高素質創新型物聯網工程專業人才。

“十二五”期間，物聯網的提出，成為全球物聯網發展最活躍的技術之一。“十三五”期間，大數據、人工智能、物聯網技術的發展，培養創新型人才已經成為了國家長期發展戰略。隨著物聯網技術的發展，為擴大專業人才隊伍，構建以高校信息專業人才培養體系，需推進訂單式人才培養，建立信息化人才培養基地。支持與海外高水平機構的聯合人才培訓[1]。

物聯網技術作為大數據和人工智能的基礎技術。在新媒體視域下，學校培養的學生與行業需求存在一定的“脫節”現象，主要原因其一是教學內容和課程體系結構不符合行業發展的需求；其二是沒有把企業的需求融入到教學設計和教學過程中。如何在物聯網工程教學中融入創新元素，改變傳統的教學方式教學體系，把新鮮的教學內容融入課堂，培養出符合目前市場需要的物聯網創新型人才，已經成為許多高校教學體系改革的重要方向。

本研究以具體項目為開發實例，結合具體項目，解決物聯網工程專業課程體系中由于教學體系落后帶來的技能訓練不全、學生無法結合實際實現具體開發等問題。以任務競爭及創新項目驅動學習，構建物聯網工程專業課程教學新體系，加強在專業教師團隊指導下的實踐活動，加強校企雙向互動合作，實現從新媒體角度培養符合要求的高素質創新型物聯網工程專業人才。

1 目前物聯網人才培養存在的問題

物聯網工程專業核心課程包括各類軟件和硬件技術，內容多且雜，傳統的教學方式依賴于課堂理論教學結合實驗教學，不同課程界限分明，因此學生往往理論知識掌握片面，無法把重點學科知識串聯起來用于實際開發[2]。

在實驗課程部分，目前學校配套的實驗環境主要以傳統的嵌入式課程實驗箱套件為主，陳舊且不全面，實驗與理論邏輯不合理，沒有緊跟技術發展應用前沿而動態調整課程內容，造成脫節。同時學校實驗設施不配套，實驗比例低，并且很多是傳統專業實驗設備拼湊合并或簡單升級，實驗環境不成體系，不重視設備更新和調整；另一方面，受到教學體系不成熟的影響，學生在物聯網學習過程中做過的實驗，參與的產品設計少之又少。很多學校對于物聯網專業學生的實踐培養僅僅是紙上談兵。

高校培養體系實驗室條件有局限，學生動手的機會比較少。知識是學來的，能力是練出來的，智慧是思考出來的，缺少鍛煉機會，能力很難提高，智慧很難再上一個臺階，學校輸出人才也與企業需求不匹配，復合型應用型專業人才緊缺，行業里無統一的物聯網人才培養標準。

在智慧城市（智能交通、智能農業、智慧物流等九大智慧城市領域）、物聯網示范工程等龐大的項目方案面前，一般的其他計算機相關專業畢業生可以說只能是一知半解，或者只對自己專業涉及的領域有所認知。要最大化發揮物聯網人才的優勢，就必須讓物聯網專業學生全面了解這些項目方案。

因此本課程體系改革目標在新媒體視域下創新教學內容與課程體系，強調知識模塊的實用性。以服務地方經濟發展為主旨，培養應用型人才培養為目標，采用混合教學模式及校企合作優化人才培養方案，構建適合企業需求的課程體系結構，共建專業，創新實踐教育水平。

2 以“智慧生活”系統為案例的混合式課程融合教學

教學體系改革內容以項目案例為引導，將涉及到各知識模塊融入到教學的各個層面中，提高大學生的綜合應用能力。結合各級學科競賽和創新創業大賽，打造具有物聯網工程技術特色創新教學模式，并把此模式融入課程體系中。具體的做法以《物聯網移動應用開發》和《傳感器原理與應用》為例，將兩大課程體系知識模塊分階段重新進行整合，以“智慧生活”系統案例為導向找準聯系不同課程的知識點，提高了學生的自主學習、創新思維與綜合應用能力。

物聯網的關鍵技術主要包括無線傳感器網絡、ZigBee、M2M 技術、RFID 技術、NFC 技術、低能耗藍牙技術。物聯網技術包括三層體系結構，底層是用來感知數據的感知層，第二層是數據傳輸的網絡層，最上層是應用層，如圖1 所示。因此物聯網工程專業知識從各種傳感器原理實現，到數據傳輸原理分析；從傳感器數據收集聚類，到軟件后臺數據處理；從分布式微服務的實現，到安卓/Java應用設計[3]。近乎涉及了從硬件編程到軟件設計，從計算機原理到近場/互聯網通信所有知識領域。部分還涉及電氣工程和建筑工程（比如智能交通/汽車和智能家居等）。

圖1 物聯網三層架構Fig.1 Three tier architecture of the Internet of Things

《物聯網移動應用開發》是物聯網工程專業的一門專業必修課，通過該課程的學習了解Android 平臺相關知識，以及各類移動應用系統開發框架和開發軟件的使用，旨在讓學生學習如何進行移動應用系統開發，為后續開發相關App 系統打好基礎[4]。“智慧生活”監控App 完成移動端對相關場景的數據進行可視化和設備遠程控制，如將數據庫庫中存儲的場景內溫度、濕度、光照等環境數據展示在App上，同時還可以App 向服務器發送指令傳入下位機，通過各類設備系統聯動的控制來設置閾值來實現自動化調節場景內環境數據，監控是否有人闖入，實現查看報警信息、攝像監控等功能。

《傳感器原理與應用》課程使學生了解各類數據采集相關傳感器相關原理及應用環境，實現傳感器對現實世界真實數據進行采集，傳輸到數據庫實現信息輔助管理者做出決策。數據采集又稱數據獲取，是利用一種無線模塊傳感器，從系統外部采集數據并輸入到系統內部進行數據統計的一個應用系統。《傳感器原理與應用》在物聯網項目中的重要性毋庸置疑。

而在傳統教育模式中，這兩門課程是相互分割分開講授的，使得學生很難將兩門課程內容進行融會貫通，導致學生對知識掌握片面，無法達到熟練的開發整套系統的狀況，學生僅對數據采集或App 開發熟練，無法將兩者連聯在一起，而在實際工作中，這兩種知識體系之間又存在著密不可分的聯系。

因此通過“智慧生活”實例將兩門課程進行混合教學，《傳感器原理與應用課程》課程主要結合“智慧生活”實例進行傳感器數據采集知識點講解，同時結合理論知識進行實踐訓練實現傳感器采集室內氣體濃度并傳輸到服務器數據庫；《物聯網移動應用開發》課程則以“智慧生活”系統為例子講授App 開發知識點，學生結合知識點實現App 調取傳感器采集傳入數據庫的數據，將采集到的空氣數據以圖表的形式展示在App 界面上，實現數據展示、短信提示、閾值報警等功能。該系統結合物聯網技術實現遠程控制功能，前端設備通過控制按鈕向下位機發送指令，終端接收指令后接通指定養殖設備的繼電器，繼電器通電打開設備，繼電器斷開關閉設備，管理員使用App 即可操作控制按鈕遠程操控各種設備，如圖2 所示。該項目以實際生活出發，將《物聯網移動應用開發》課程與《傳感器原理與應用課程》主要技術結合，培養學生動手能力，將教學內容變為整合性課程，打破相關聯課程之間的界限。

圖2 智慧生活監控流程簡圖Fig.2 Smart life monitoring process diagram

具體教學方法為在物聯網工程專業的課程《物聯傳感技術與移動應用開發》中，前部分課時《物聯網移動應用開發》課程與《傳感器原理與應用課程》課程知識結構分開講授，后部分內容由兩門課程授課教師根據各自教學重點整合出實例設計的要求與標準，而后由學生自由組隊對課程設計任務進行開發，開發過程中涉及的課程連接體系內容由授課老師共同設計講授，學生團隊可自由討論相互學習，同時允許學生通過網絡資源查詢相關知識，最終共同完成系統開發。

在此混合教學模式中，有意識的把相關聯課程所授課程領域和其他的課程領域知識模板建立聯系。授課教師通過介紹項目案例所涉及知識及其基本設計思路，將兩門課程基礎知識進行連接，鼓勵學生在現有基礎上，二次開發，設計出優化版本的產品。本次課程整合的教學改革內容并非完全以課程為單位，而是以案例連通不同課程的知識點，打破課程與課程之間的界限，實現理論與實踐相結合解決生活中存在的實際問題。

3 以學生應用能力為重點的校企合作教學

以往傳統高校教育模式一是受實驗條件的限制重理論而輕實踐，培養的人才動手不強而難適應社會需求；二是忽視人文教育，注重成績考評，學生考評缺乏綜合性；三是教學內容與時代發展有一定脫節，導致大學生所使用的教材，實際上都是落后于當前很多行業的技術水平的。為了解決以上問題，各高校不斷創新傳統教育模式，高校教育采取產教融合的教育方式，既重視學生技能的培養，又關注學生的素質教育，因材施教，教師以主導學生為中心，校企合作教育的新模式。

本校物聯網工程專業目前與多個企業已建立校企合作教學模式，企業派遣工程師入校進行實踐教學，與在校老師共同完成專業教學。校企協同育人，企業能及時反饋社會人才需求，學校以市場導向，培養學生實踐技能。校企協同育人，學校和企業共享資源，企業為學校提供設備，學校為企業提供訓練場地，讓學生在學校的學習和企業實踐有機結合，學校育人與企業設備、技術實現優勢互補，節約教育和企業的成本，實現“雙贏”模式。產教融合，有利于對學生進行正確的引導，實現企業與學生之間的雙向了解，以達到社會需求與學生個體發展的統一。

產教研一體化，產業、研究和教育對接，能夠為教育人才供給產業需求，學校積累產業經驗，發揮企業沒有的研究能力，研究先進技術反饋產業，實現區域產業的發展，最良性循環形成閉環。從學校而言與企業的合作，能夠促進科研成果盡快轉化為生產力，能夠為教學提供實踐平臺，能夠為學生提供實習和就業機會。從企業而言校企合作能夠發揮學校科研和教學能力，助力企業發展，同時在發現人才，培養適合企業需求人才方面有積極的作用。從學生而言校企合作解決了從課堂到實踐的問題，提升了學生的競爭力，也讓學生能夠更好地明確自身定位。校企合作形式也趨于多樣化，例如企業實戰案例進課堂，建立實踐教學基地，企業獎學金設立，豐富教育資源，創新人才培養策略和構建符合企業需求的專業群與課程體系。

校企協同育人是將企業崗位需求與專業課程相融合，保證課程內容的設定與行業發展同步，共同開發適合市場發展需求的精品課程。學校專業人才培養方案目標與企業崗位需求相匹配，深入企業一線進行調研，了解企業對人才技能和素養的要求，將企業崗位融入專業課程內容中，以行業崗位人員的職業要求作為教育的目標，基于具體的工作過程、項目和任務構建具有實效性的課程內容，從而對校企合作和崗位課程資源進行優化設計，形成人才培養目標和企業培養要求的統一[5]。

4 結語

本文以“智慧生活”系統開發項目為例，把該項目案例核心技術分為硬件開發與軟件開發兩部分，貫穿到多門課程內容教學中，并進行知識點學習與實踐練習，最終把軟件部分與硬件部分結合實現整體實例系統開發，實現混合教學方式，打破課程界限。同時結合行業企業的需求，引進產學研合作項目，探索培養學生從事物聯網系統開發、設計及其相關工作應用能力的教學體系。

引用

[1] 國家信息化發展戰略綱要[J].科技創新與生產力,2017(1): 2+121.

[2] 王志良,閆紀錚.普通高等學校物聯網工程專業知識體系和課程規劃[M].西安:西安電子科技大學出版社,2011.

[3] 許睿,趙明富.物聯網移動應用開發教學改革探索[J].福建電腦,2017,33(9):79-80.

[4] 王立忠,黃濤,劉洪波,等.《傳感器原理及應用》課程教學的改革與實踐[J].廊坊師范學院學報(自然科學版),2010,10(4):116-117.

[5] 宋俊.基于“校企合作、產教融合”理念的職業教育教學改革探討[J].現代職業教育,2021(49):170-171.