面向卓越工程师培养的物联网技术教学改革

2018-01-26尚志会李洪进罗旭谢小芳董利

计算机时代 2018年1期

尚志会+李洪进+罗旭+谢小芳+董利

摘要：针对物联网技术与应用教学知识点琐碎，理论与实际操作不能够有效地相结合等问题，提出一种包括理论教学、实践教学、第二课堂等相结合的教学模式。通过2015-2017年间的教学模式验证，教学效果明显改善。实践证明，该教学模式能有效提高物联网技术与应用的教学质量。

关键词：卓越工程师；物联网技术；教学改革；物联网工程

中图分类号：TP39 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）01-83-03

Teaching reform of Internet of Things technology for outstanding engineers training

Shang Zhihui， Li Hongjin， Luo Xu， Xie Xiaofang， Dong Li

（School of Medical Information Engineering， Zunyi Medical University， Zunyi， Guizhou， 563000， China）

Abstract： Aiming at the problems that the trivial knowledge point of the "Technology and Application of Internet of Things" teaching， and the theory and practical operation cannot be effectively combined and so on， Proposes a kind of teaching mode which includes the theory teaching， the practical teaching， and the integration of second classroom. Through the validation of teaching mode in 2015-2017， teaching effect has improved significantly. The practice has proved that the teaching mode can effectively improve the teaching quality of the "Technology and Application of Internet of Things" course.

Key words： outstanding engineers； Internet of things technology； teaching reform； Internet of Things engineering

0 引言

物联网是近年来被人们所熟知的一个概念，它是继计算机、物联网、移动通信后世界产业革命之后的又一个浪潮，被公认为下一个万亿级产业。所以，它的市场前景可想而知，以后的发展必将成为社会经济发展、社会进步和科技创新的重要设施保障，也必将改变人们的生活方式[1]。

物聯网技术与应用课程在计算机专业教学中发挥重要的地位，尤其物联网工程专业中的教学更为明显。目前，很多国内专家学者对该课程的教学研究进行了深入地剖析与探讨，并取得了明显的效果。本文以卓越工程师培养计划为指导，与我校物联网工程专业教学实践想结合，并根据理论与实践相结合的教学模式。实践证明，物联网理论教学过程中，根据实践的第二课堂，更能有效地将物联网理论系统与实践相结合，提高了物联网技术与应用的教学质量，提升了学生的实践能力[2-4]。

1 物联网技术与应用在教学中存在的问题

目前，物联网技术与应用课程在教学中主要分为两个部分：理论教学与实践。而现在很多高校主要以理论教学为主，不能够满足学生实践的需求。所以为了满足国家培养卓越工程师的目标，加强学生在物联网实践中的培养，让学生更好地去精通物联网系统项目实践的整个流程。所以，物联网技术与应用课程的学习不仅仅是培养学生对物联网的理论学习能力，更重要的是培养学生有理论和实践相结合的能力，从而达到培养下一代卓越工程师的目标要求。虽然，物联网技术与应用的教学在近几年得到很大的提升，但仍然存在一些需要解决的问题[5]。

1.1 理论教学中的问题

传统教学方式主要是根据课本知识进行讲解，而学生反映这样会枯燥乏味，并且学生对互联网实际应用方面没有一个很好地认识。所以，这种教学方式不仅让学生听课能力下降，更不能提升学生动手编程的操作能力。

另外，针对物联网技术与应用的理论教学内容比较多，包括STM32W无线单片机、ZigBee无线网络技术、Wi-Fi协议原理与开发应用、GPRS通信原理与应用、传感器原理等内容，如果单纯讲解理论知识没有实际操作，更让学生感到力不从心。

1.2 实践教学中的问题

首先，很多高校教师缺乏工程实践经验，尤其对于遵义医学院而言，计算机专业是学校的非主流学科，更要加大对医学信息工程学院教师的实践培养能力，每年寒暑假能够定期让部分教师去软件项目公司进修培训。

其次，对于新开设的物联网工程专业，学校的实践设备还不够完善，不能满足教师与学生实践课堂的需求，很多教师安排的实验是ppt演示或理论讲解，缺少对学生实际操作能力的培养，所以，物联网实践教研中心设备需要进一步完善。

最后，根据物联网技术与应用本身是一门理论与实践相结合的课程，则可以不定期组织学生进行学科竞赛活动，提高学生实践能力。

1.3 教学考核的问题

现在大多数高校学生的成绩一般有考勤、作业、实验、短期培训、期末考试等组成，尤其对于遵义医学院物联网工程专业学生，考核方式更加单一，由平时成绩与期末考试两部分组成，这种考核简单的方式更难培养出动手能力及编程能力强的学生。endprint

2 改革方案

2.1 理论教学改革

在理论教学课堂上，我们探索了一种理论与实践相结合的授课方式，具体实施办法包括以下几方面。

⑴ 授课方式

当教师讲解某一个系统接口的应用时，通过实际操作让学生更清楚了解接口的应用。比如：ZigBee光照采集实现中，怎样通过主控协调器建立起ZigBee协调器与光光传感器节点之间的点对点通信。但如果教师实际操作一遍，学生记忆更加深刻，课下学生实践兴趣也大大提升，这种理论与实践相结合的教学方式往往更容易被学生所接受[6]。

⑵ 授课内容

讲课过程注重联系实际项目，所以对于基本理论轻描淡写一讲而过足矣，重点讲解物联网应用案例中有关物联网的体系结构、通信与感知技术等模块，让学生对物联网安全与理论等内容有初步的了解就行。因为在以后的学习实践中，物联网安全等内容确实用的很少，具体项目实施过程中物联网体系结构、通信等功能实现很重要。

2.2 实践教学改革

物联网应用是实践性很强的一门课程，只有将理论与实践相结合，才能提高学生的实践能力，培养出大批卓越工程师。新的教学目标让学生通过物联网体系结构、感知通信技术、支撑技术等基础知识，培养开发和系统集成的能力，而传统教学方式很难培养出高级工程师和网络工程师，所以必须在实践方面大规模改革[7]。

⑴ 在学校硬件环境满足的情况下，实践过程中，压缩合并不必要的实验内容，主要讲解项目模块实现过程，以及各模块集成的应用，不再讲解实践细节，从而增加学生的实践时间。

⑵ 提升学生课下实践能力，课下实践即第二课堂。主要给学生开设固定的硬件实验室，如网络、开发平台、打印、硬件实践器材等设施。教师授课结束后，学生通过第二课堂培养实践操作能力和同学之间有关项目问题的沟通交流能力。这样不仅使学生独立编程能力有所提升，更能培养学生的创新精神。

⑶ 如果教师有科研项目，应尽量引导学生参与其中。通过实践不仅锻炼学生的团队协作能力，还能够开拓学生对该领域的视野，锻炼学生理论与实践相互转化的能力。学生参与的项目如果获奖，还可以给学生记第二课堂学分，对于评定奖学金有一定的帮助。

2.3 考核方式改革

传统的考核方式主要是考勤、作业、期末考试相结合。为了考核实践能力，我们可以把期末笔试改为上机操作形式；另外增加学院内部创新项目竞赛数量，并将其作为总成绩考试的一个标准。

⑴ 除了考勤、作业、期末考试之外，我们可以对提交作业的质量与效率也纳入考核，期末考试由理论形式变为上机操作。在整个考核中考勤占总成绩30%，提交作业质量和效率占总成绩30%，上机考试占总成绩的40%。

⑵ 组织学生参与学院内部创新项目，创新性项目主要包括：大学生创新创业项目、软件设计竞赛、多媒体竞赛以及老师的科研项目，所以创新实践主要培养学生独自编程的能力，如果在创新实践中参与或获奖，则为第二课堂成绩记入期末考核中。这样，既可以提升实践能力，为后期评优评先打下坚实的基础，更有利于学校的学风建设。

2.4 校企合作改革

⑴ 以往校企合作是聘请企业项目工程师来学校进入我们的教学实训环节，对学生进行1-2周短期培训，他们能够更好地在具体项目经验上进行传授、授业、解惑。学生可以通过解决这些问题来提升对学习的积极性，增加自己的动手实践能力，激发对物联网编程的学习。同时，学生为学院每学期中组织的教学相长会提供宝贵的意见。下一步的改革是能够让学生在寒暑假进入企业内部进行更长期的实习。

⑵ 在寒暑假教师带领学生队伍进入企业实习，不仅能够培养骨干教师队伍，造就拔尖开发人才，更能为学院教师注入新的活力，对学校教师队伍的发展有更好的帮助，提升教师综合能力。

3 教学活动执行情况与效果

在2015-2017年的教学实践中，我们对物联网技术与应用的考核方式、理论教学、实践教学进行探索与改革，形成一套完整的教学体系。学生通过理论与实践相结合，不仅提升个人编程能力，更提高了对物联网技术应用的学习兴趣。每学年结束后，学院组织教师对所教课程的大纲作一个总结，针对大纲要求和教学计划作适当的调整与修改，以确保后期教学能够进一步完善。

学生课下通过第二课堂和学习帮扶活动，不仅提高了学生对物联网学习的积极性与主动性，也促进了学生对物联网系统集成应用的掌握，为学生后期学习其他程序语言打下坚实的基础。调查结果显示，不管在考勤、平时作业、期末考试上，学生们在考勤率、作业质量与水平、期末考试不及格率都有明显的改善。通过对一个50人的专业的出勤率、第二课堂参与率、期末考试通过率等人数验证，从验证结果看，与过去教学模式对比发现，改革后教学效果有明显的提升。不同教学模式学生出勤率，第二课堂、期末考试通过率等人数对比图，如图1所示。

4 结论

物联网技术与应用专业是我校物联网工程专业特色专业，在近几年的教学实践中，以形成一种校内外联合培养卓越工程师的队伍。通过院系实践证明，结合学生反馈意见，文章提出的面向卓越工程师培养物联网技术教学改革的教学方案大大改善了物联网技术的教学效果，为我校培养卫生系统国家优秀卓越工程师提供有力的参考价值。但是，目前对于物联网技术教学改革的研究与探索还不够深入，后期的教学改革在学生动手实践方面还需要更大的提升。

参考文献（References）：

[1] 李辉，刘放美，蔡增玉等.面向卓越工程师培养的C语言程序

设计教学改革[J].计算机时代，2016.9：80-82

[2] 马怀志，侯艳艳，宋传东等.面向实践能力培养的物联网教学

改革探索[J].福建电脑，2016.1：75-75

[3] 肖卓宇，黎妍，叶嘉笑.以计算思维为导向的大学生程序设计

能力培养研究[J].计算机时代，2017.1：79-81

[4] 王光忠，李洪進.二级Office对计算机基础教学的影响[J].佳

木斯职业学院学报，2016.9：424-424

[5] 蔡增玉，张启坤，甘勇等.面向卓越工程师培养的多媒体技术

教学改革[J].新乡学院学报，2016.33（6）：70-72

[6] 阎群，李擎，韩守梅等.面向卓越工程师培养的电工技术实验