物聯網工程專業綜合實踐教學模式研究

祝玉軍，何 昕，方 群，許 勇

（安徽師范大學 計算機與信息學院，安徽 蕪湖 241002）

0 引言

物聯網工程綜合實踐是一門專業集中實踐課，是全國高校物聯網工程專業的一門必修課。通過一段時間集中的實驗和實訓，讓學生充分動手；通過物聯網綜合應用系統的實踐訓練，使學生能將已學過的學科核心課程知識及專業選修課程知識綜合運用于物聯網或計算機應用系統設計中，從而培養學生知識綜合應用能力、科學研究能力及復雜系統設計能力。通過教學和實踐的結合、感知體驗與動手開發的結合、方案設想與實際驗證的結合，提高學生的動手能力，積累實踐經驗，提升學生在相關行業的競爭力[1]。不少授課教師總結經驗，提出了一些課程改革措施[2-4]，主要目標都是強化學生的理論基礎，提高學生技術創新能力，加強物聯網專業學生實踐能力的核心素質培養，并已取得一些成效。

隨著“新工科”專業建設和工程教育認證的逐步深入，物聯網工程專業學科的交叉性，體現了物聯網人才培養是一項系統工程[5]，物聯網工程綜合實踐在物聯網工程專業培養目標中具有重要意義。因此，需要結合實際分析問題，不斷探索優化教學模式，提高課程目標達成度。

1 物聯網工程綜合實踐課程現狀與問題分析

物聯網工程綜合實踐課不同于課程實驗課，主要區別如下：

（1）課程目標不同：綜合實踐是以設計完成某個項目為目標；實驗課是以完成某個知識點的學習或驗證為目標。

（2）教學過程不同：綜合實踐是在連續時間內（一般1～2周）綜合運用所學知識完成某個項目；實驗課是配合理論課每個星期都須進行，持續一個學期。

（3）考核要求不同：綜合實踐考查一個組對某個項目的完成度，考核內容是對這個項目的分析、設計、測試和目標達成情況；實驗課考核內容是實驗的設計流程和結果[6]。

當前，物聯網工程綜合實踐課主要采用三種授課方式：專業教師授課、公司技術人員授課和混合授課。專業教師授課指本校專業教師指導學生進行綜合實踐，一般是依托本校的儀器設備，組織學生分組完成實驗、提交作品和報告等材料[7]。公司技術人員授課指技術公司或培訓公司的技術人員充當指導老師的角色，一般是帶設備來校或學生到公司集中實訓[8]。混合授課是本校教師和公司技術人員配合完成實訓，主要授課一般是公司技術人員，本校老師負責教務管理[9]。但是物聯網工程綜合實踐更應該注重全過程，而不僅僅是集中實訓的這一兩周。否則，無論采用哪種授課方式都很難達到預期目標。

目前，物聯網工程專業綜合實踐教學中存在的主要問題如下：

（1）準備時間短，實訓效果不理想

綜合實訓集中在一兩周，甚至一周內完成，這期間包括了材料準備、方案設計、代碼編寫、測試和撰寫報告等步驟，時間原因導致各個步驟都比較倉促，不能很好地完成。加上設備數量不足、材料損壞等問題更是影響了實際實訓時間。

（2）涉及專業知識面較窄，達不到綜合訓練目的

物聯網有完整的體系結構，學生應該訓練的是利用物聯網專業知識解決問題的能力，但在實訓中，很多學生為了省事省時，選擇一個簡單的軟件系統或單片機，體現不出也體會不到物聯網從感知、傳輸到數據分析、智能應用的專業架構，從而達不到綜合實訓的目的。

（3）教學方式不利于激發學習興趣

雖然授課方式多樣，但是教學方式都存在問題[10]。公司技術人員授課大多按照培訓方式進行，老師講解，學生照做；校內老師授課會給學生一些自主權，但在完成過程中可能會因為各種原因發現比較難，根本無法完成，學生也就失去了興趣。

2 LIIR 教學模式探索

針對物聯網工程專業綜合實踐教學中存在的問題，設計了一套新穎的教學模式，力求提高學生學習興趣，提升教學效果。

2.1 LIIR 模式

LIIR 是指學習（Learning）、模仿（Imitation）、創新（Innovation）和實現（Realization）。LIIR 模式不再是把實訓集中在一兩周內，而是把課程內容分散到平時，分階段完成，集中實訓時間只是其中一個階段。主要的階段如下：

（1）學習階段：選擇方向，研究項目庫中與實訓方向相關的優秀項目設計案例，學習或溫習欠缺的知識，了解項目架構和模塊。

（2）模仿階段：按照流程實現對優秀案例的模仿、復現，能夠準備好項目所需的軟硬件，完成框架的搭建、核心代碼的編寫和項目的正常運行。

（3）創新階段：確定自己的創新項目，可以在模仿的基礎上進行改進升級，鼓勵有新的創意進行獨立分析和設計。

（4）實現階段：將創新方案實現，與老師和同學一起分析問題、討論難點、實現系統、完成項目報告，同時將優秀案例備份到案例庫供下學年同學學習。

LIIR 模式的時間分配見表1 所列，可動態調整。LIIR的運行過程如圖1所示。

圖1 LIIR 教學模式運行過程

表1 LIIR 模式時間分配

2.2 LIIR 模式的實施關鍵點

（1）分散學習和集中實訓結合

采取分散與短期集中、學習與實訓相結合的教學形式，前兩個階段的案例和基礎知識的學習采取分散教學方式，利用學校自建或超星爾雅等網絡平臺進行教學的組織管理，可以共享技術資料、分享學習經驗等。第三、四階段則采用集中的方式，組織學生進實驗室，分組協作，頭腦風暴，提高教學效果。

（2）建立優秀案例庫

案例庫案例主要有三個來源：第一，來自實際的工程項目，如學院承擔的橫向項目，合作公司的工程項目（不涉密）；第二，來自學院專業相關的獲獎競賽作品、創新創業項目和優秀畢業設計；第三，來自上學年本課程的優秀案例。當然，這些項目往往會有重合。案例庫需要進行分類，可以按照智慧農業、智慧交通、智慧校園等領域分類，也可以按照ZigBee、WiFi 和藍牙等技術分類。案例庫的存儲建議建立單獨的FTP 存儲空間，做好備份，也可利用百度網盤、超星課堂等平臺存儲。

（3）監督和評價機制

沒有好的監督和評價機制，LIIR 模式無法正常運轉。要做好學習、模仿階段的監督，否則無法達到實踐效果，建議借助平臺打卡、群內確認等方式建立學習監督機制。要做好創新和實現階段的評價，否則案例庫可能無法得到較好的更新，學生做作業也會出現敷衍的現象。最后根據四個階段的完成情況在創新性、完整性和規范性等方面進行綜合評價。

3 育人效果

LIIR 教學模式在安徽師范大學物聯網工程專業物聯網綜合實訓課程中實施了3年時間，在安徽師范大學赭麓學堂建立了課程平臺，形成優秀案例30 多項、技術視頻1 000 小時。學生的平均評教分由原來的92 分提升到95 分，反饋的信息包括“真正學到一些項目知識”“體驗了合作的樂趣”和“把大牛的項目進行了升級，超開心”等。通過LIIR 教學模式的實施，使學生進一步掌握物聯網應用相關的軟硬件環境搭建和設備操作，體驗企業級項目的開發流程，按照工程規范進行項目開發，更重要的是鍛煉了團隊意識，培養了自學能力，堅定了對物聯網專業學習的信心和興趣。

4 結語

通過分析物聯網工程綜合實踐課與課程實驗課的不同，結合綜合實踐中出現的問題和課程特色，建立了一套LIIR教學模式，通過三年的運行實施，育人效果顯著，學生的學習興趣大大提高，團隊協作能力得到增強。這也為后續的實習、畢業設計等培養環節打下堅實的基礎。