基于多学科融合的物联网控制技术课程教学改革研究

作者:未知

  摘 要:“物联网控制技术”是物联网工程专业一门专业限定必修课程,该课程对培养物联网工程创新型人才发挥着重要作用。由于物联网工程专业尚属新兴前沿学科,针对该课程的教学改革研究仍在探索阶段,教学方式偏重基础理论教学,缺乏对学生实践能力的培养。以培养学生工程应用能力和创新实践能力为主线,探索引导学生开展自主学习与创新实践的物联网控制技术课程教学改革的有效途径。
  关键词:物联网控制;创新实践能力;课程教学改革
  中图分类号:G4 文献标识码:A doi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.077
  1 概述
  物联网,即物物相连的互联网,是新一代IT技术的重要组成部分,也是信息化时代的重要发展阶段,它是将各种信息传感装置,如射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等与互联网结合起来形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品(不仅仅是人)都与网络连接在一起,系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应的事件。物联网概念的问世,打破了之前的传统思维,过去一直是将物理基础设施与IT设施分开:一方面是机场、公路等物理基础设施;另一方面是数据中心、计算机和宽带等等,二者没有有机的结合,但是在物联网时代,“物联网”是跨学科的技术综合,物理实体与芯片和互联网是统一的整体。同时要实现智能型的物联网,需要多种支撑技术,其中物联网控制技术就是其中之一。如果说物联网是最终的外在表现形式,那么物联网控制技术就是使其高效运作的内在核心技术。
  2 《物联网控制技术》课程特点
  “物联网控制技术”是物联网工程本科专业的一门专业方向限定选修课,是一门融合多学科交叉、基础理论性强,同时又要求实践能力的课程,其先修课程包括高等数学、电路分析、数字电子技术、信号与系统等理论课程,后续课程有传感器技术、无线通信技术等等,主要任务是使学生能够根据控制系统中性能指标等各项要求进行计算、分析,最终达到设计符合要求的物联网控制系统的目的。本门课程在夯实经典控制原理的基础上,着重培养学生的控制工程思维,达到灵活运用所学知识来解决控制系统中问题的能力,主要包括以下两个方面的特点:
  (1)多学科融合交叉性强。物联网控制技术涉及高等数学、通信、控制理论与控制工程等多个学科,要求学生从宏观上明确各学科之间的联系与区别。
  (2)工程实践性强。“物联网控制技术”是一门为物联网工程服务的专业课程。由于其对实践能力的要求,在进行理论教学的同时,需要开设相应的实验课程来培养学生的工程实践能力,例如利用Matlab仿真验证算法的有效性,综合项目设计等等。完善的实验仿真环境有利于帮助学生理解理论课程知识,同时培养学生创造性地解决物联网工程实践问题的能力。
  3 教学方法改革及优化
  高校专业教育课程建设必须主动适应区域经济和社会发展的需要,有针对性的进行课程教学改革,物联网工程专业致力于突出实践能力目标,结合物联网控制技术这门课程多学科交叉融合度高的特性,采用“做中学、做中教”、“训中学、学中练”的教学方法,按照实际工程案例,尤其是结合历届物联网工程专业学生的毕业设计案例,进行学习与训练,使学生对位于联网控制技术这门课程的理论知识理解能力、實际应用能力得到逐步提高。
  物联网控制技术的基础理论部分主要以自动控制原理中的经典控制理论为主,充分考虑到学生的实际计算能力,抽象思维能力,推导能力等的水平,以“做中学、做中教”为主线,结合物联网导论、无线传感器网络等课程应用实例,例如以一阶RC滤波电路等为对象学习控制系统的基本概念及数学模型,带领学生参观智能家居的样板间,让学生亲身感受到如何采集温度、湿度、光照等信息,如何传输这些数据并对其进行控制等等。教师应转变教学观念,尽量做到“少教多学”,这样能减轻学生负担,提高教学效率,真正使学生成为学习的主人,发挥积极的作用。此外,还要在教学中充分利用多种教学方式方法,教学视频、教学课件不能只以文字和公式为主,要用多样化的教学方法、教学手段不断提高学生学习兴趣。通过各种教学方法的优化,让学生对涉及的专业课知识及技术有了解、有兴趣,又不会被庞大的课程内容吓到,引导学生采用正确的学习方法开展学习,具备分析和设计物联网控制系统的初步能力。
  后续实践仿真课程主要包括物联网控制系统的建模、时域及频域仿真实验、自动控制原理试验箱的电子模拟仿真等等,是物联网控制技术课程的重要环节,是培养学生实际动手能力和创新实践能力的重要手段。在教学方式上,采用“训中学、学中练”的方法,以网络课程平台为依托、利用物联网与控制技术开放实验室,不断丰富实验教学内容,带动理论课堂的生动性,激发学生的学习热情,进而提高学生实际动手及仿真的能力。
  4 结论
  本文首先根据物联网控制技术的课程特点及专业学生理论基础水平入手,讨论了物联网控制技术专业课程教学中存在的若干问题,从理论和实践教学模式方法等方面给出了课程教学改革的新思考和新方向,对提高学生学习兴趣,培养出具有自主学习、创新思维和较强实践能力的物联网工程专业人才具有一定的实际意义。
  参考文献
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