高职物联网应用技术专业教学模式改革
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作者:张思源
摘要：物联网应用技术专业是高职院校唯一的物联网学科，该专业主要以无线网络、射频、传感器、嵌入式集成单元、物联网域名等技术为基础，对学生展开物联网硬件安装调试、软件编程和测试，以及物联网系统集成能力的教学，以实现多种物联网服务的智能决策、协调控制。该文围绕高职物联网应用技术专业的课程教学，对课堂教育知识体系、教学内容、教学模式等流程进行分析，探讨存在的教学问题及不足之处，并提出以实践为主的教学改革优化策略。
关键词：高职;物联网应用技术专业;教学模式;改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）32-0174-02
Abstract： Internet of things application technology specialty is the only subject of the Internet of things in higher vocational colleges. Based on wireless network， radiofrequency， sensor， embedded integrated unit， Internet of things domain name， and other technologies， the major carries out hardware installation and debugging， software programming and testing， as well as the teaching of Internet of things system integration ability， to realize the intelligent decision of a variety of Internet of things services Policy， coordination， and control. Based on the course teaching of Internet of things application technology specialty in higher vocational colleges， this paper analyzes the process of classroom education knowledge system， teaching content， and teaching mode， discusses the existing teaching problems and shortcomings， and puts forward the optimization strategy of teaching reform based on practice.
Key words： higher vocational education; Internet of things application technology major; teaching mode; reform
1 背景
高职物联网应用技术专业的主要课程，包括物联网产业与技术导论、无线传感网络概论、 TCP/IP网络与协议、嵌入式系统技术、传感器技术概论、RFID技术概论等教材，涵盖计算机通信、信息技术、电子测控技术等知识内容。在面对大量物联网课程内容、教学任务情况下，物联网应用技术专业教学活动的开展，要加强课内外教学资源整合，进行基础理论知识、物联网应用实践的融合教育，注重对学生动手实践、应用创新能力的培养，从而达成物联网应用技术课程教学、学生实践发展目标[1]。
2 物联网应用技术专业课主要内容概述
当前物联网应用技术课程教学，主要围绕网络通信技术（5G&ZigBee&Wi-Fi）、无线传感器、TCP/IP网络协议、射频识别技术（RFID）等进行展开，使用教材包括《物联网导论》《无线传感器网络》《C语言程序设计》《TCP/IP网际互联：原理、协议与结构》《嵌入式系统技术教程》等，针对物联网网络构建、感知识别、管理服务三大面向，加强对学生多种网络硬件设备、通信传输、软件服务的教学，以实现物联网应用中系统集成、安装调试、软件开发、维护与测试等的人才培养教育[2]。
2.1 网络通信传输技术
网络无线通信传输为物联网最主要的通信技术，包括5G、ZigBee、WiFi等短距（长矩）通信技术。其中5G数字化移动通信作为最先进的行业标准，涵盖M2M通信、D2D通信、超密集异构网络、自组织网络等内容，借助于超密集组网、大规模天线阵列，进行数据信息分发和共享传输，理论传输速率最高可达10Gbit/s[3]。
2.2 无线传感器
无线传感器通常被内置于物联网设备中，如光线传感器、温湿度传感器、距离传感器、识别定位系统等，多种传感元件对物体本身位置、运行状态、数据信号、周围环境做出实时监测。通过射频识别技术，将感知、采集到的物联网数据信息，经由分布式传感网络（WSN）传输至通信系统。
2.3 TCP/IP网络协议
TCP/IP为所有无线网络通信的协议标准，可以将网络内的不同主机，经由传输控制/网间协议形成连接。因此利用TCP/IP网络协议，对海量数据资源做出封装、抽出、传送及还原等操作，有利于互联网信息传递与管理的规范化[4-5]。
3 高职物联网应用技术专业课的教学任务目标
3.1 基础物联网应用技术理论知识的教学传达目标
当前物联网应用技术专业课程的“讲授式”教学，通常包含大数据及云计算技术、无线传感网络、数据库技术、后台服务器技术等内容。针对《C语言技术》《电工电机技术》和《电路制图技术》等课程的教学大纲要求，以及学生物联网基础知识学习状况，进行物联网系统硬件、程序编译、人机交互界面等内容的教学。如在C/S（服务器/客户机）模式人机交互界面的讲解教学中，通过服务器端、客户端应用程序编译内容的知识整理，进行封闭局域网内软件开发、应用服务设计的教學。因此对于物联网应用技术课程内容的教学，教师会先对学生作出基础无线传感网络、程序编译等内容的教育，保证构建起学生坚实的物联网知识体系，以此为后续专业技能课程的实践演练提供支持。 3.2 物联网应用技术实践技能培养的教学目标
物联网应用技术专业课程教学的最突出特征，在于网络信息通讯的万物互联，以及集成电路面板的嵌入式开发、网络服务功能的编程实现。因而在《RFID技术》、《无线传感网络》等基础理论知识教学的前提下，应利用C++技术、ASP技术、.net技术等的开发软件，综合课内外物联网教学实践案例，引导学生参与到一系列Web网页、移动客户端、应用功能的专业实践之中，加强多个物联网服务平台的信息迁移、数据共享，增强学生对底层物联网设计语言、智能网络设备应用的认知和理解，以及灵活运用开发工具进行交互平台搭建、软件功能实现的能力。
4 高职物联网应用技术专业教学存在的问题
4.1 专业教师物联网应用技术教学实践的不足
物联网应用技术专业课作为理论知识、应用实践相结合的课程，需要具有丰富经验的教师，对学生整个物联网应用的学习流程做出引导和指导。但当下在多数高职院校的物联网应用教学，往往由计算机专业教师兼职，进行物联网应用课程内容规划设置、教育安排，这些教师没有经过系统性的物联网知识培训，也很少参与到物联网专业应用实践之中。高职物联网应用技术课的教学，存在着照本宣科、应试教育的倾向，理论内容传达大于实践。
4.2 物联网应用课程教学内容、教学方式单一滞后
在互联网信息技术、在线网络课堂快速发展的背景下，高职院校物联网应用技术专业的课程教学，仍旧存在着教学内容陈旧、教学方式单一落后等问题。一方面，高职教师物联网应用课的教学内容，依然按照《物联网导论》《无线传感器网络》《C语言程序设计》教材大纲的要求，进行课本中基础理论知识的讲解传达，忽视不同学生心理认知、学习状况的差异性，使得物联网应用技术课教学安排的形式化严重。另一方面，对于物联网应用技术课多元化教学方式的选择，虽然高职院校已开始利用多媒体软件、PPT课件等，对原有物联网课教学模式做出改革创新，但并未引入慕课、微课、翻转课堂等在线网络教学，师生之间缺乏有效互动交流，难以调动学生物联网课程学习、自主探究的积极性，所得到物联网课堂教学效果较差。
4.3 物联网应用技术专业课程的实践教学缺乏
从高职院校物联网应用技术的实践教学，以及校企联合课外实践教育来看，部分院校限于办学规模、财政资金等的压力，没有建立相关的物联网数字化应用实验室，其中无线传感器、仿真器、嵌入式单片机等设备老化程度严重，不能满足学生多样化网络实践的需求。之后在物联网应用技术专业的课外实践教育方面，许多高职院校缺乏物联网创新实践活动的组织，学生未能及时参与到物联网技术学习、工具使用之中，因而物联网应用技术教育仍然与社会人才要求相脱节，难以达到学生综合实践能力的培养目标。
5 高职物联网应用技术专业课程教学的改革策略
5.1 加强物联网应用教学专业师资队伍的建设
在物联网应用技术专业课的教学过程中，要针对物联网基础理论知识、实践教育内容，对教师展开物联网专业理论、应用实践的培训教学，增强教师物联网导论、无线传感器网络理论知识，以及C语言程序设计、嵌入式系统技术教程、电工电机技术和电路制图技术等实践内容的教学经验。通过对教师进行课内物联网知识、课外物联网实践培训教育，有利于后续物联网应用技术、社会企业实践教学工作的开展，解决物联网课堂中知识体系不完善、内容讲解传达不到位的问题。
5.2 创新物联网应用课教学内容、教育方式
伴随互联网信息技术的高速发展，高职院校物联网应用技术专业课程的教学，也要利用多媒体软件、PPT课件等网络设备，引入课外多样化物联网实践教学案例，对原有物联网应用课教学内容、教育方式进行改革创新，以满足学生多样化的物联网应用技术学习需求。首先在物联网应用技术课“讲授式”教学的基础上，引入课外网络专业课程教学资源，向學生展开物联网应用案例、智能网络系统的实现教学。之后制作网络在线微课、慕课、翻转课堂等教学课件，教师围绕每节课/每单元重难点知识，引导学生参与到物联网演示、在线检测的交互学习之中，或者利用微博、微信、移动客户端App，定时对某些物联网知识进行答疑解惑，深化学生物联网知识理解、应用实践能力。
5.3 注重物联网应用教学的产教实践一体化
高职物联网应用技术专业课程的教学，要依托课内外现有的物联网项目内容，开展产教一体化的实践应用教学，结合多种专业实验案例进行上机培训、工程实践教育，，为学生在社会实践平台中的产业实践、技术创新等提供帮助。如对于《片上系统（SOC）开发》物联网课程的教学，可以先向学生讲授该系统用到的网络硬件、无线传感器、软件控制等模块，再将课外PCB电路图、电路板设计案例，引入到项目化教学实践之中，带领学生进行物联网系统、软件应用程序等的上机设计，以及展开元器件焊接、硬件测试、软件调试的实践操作，形成物联网平台多种设备的功能服务互联、数据共享，实现对学生物联网应用实践、项目研发能力的教育目标。
6 结束语
高职物联网应用技术专业教学任务，不仅仅在于基础理论知识的讲解教育，更重要的是培养学生物联网系统开发、软件功能设计、网络设备调试等实践能力。因此在物联网应用技术专业教学改革过程中，要针对物联网通信技术、嵌入式系统、软件应用程序等理论内容，引入网络在线课程教学模式，加强学生物联网上机实践、项目操作的指导教育，优化课堂在线学习检测、互动交流方式，提高物联网应用课程的教学效率和质量。
参考文献：
[1] 于蕾，李军怀，王怀军，等.物联网工程专业人才实践能力培养方式探讨[J].计算机教育，2017（8）：52-56.
[2] 张会兵，潘芳，林煜明.“面向双创、项目驱动”的物联网工程专业实验课程体系研究[J].计算机教育，2017（7）：144-148.
[3] 周强.构建基于CDIO模式的物联网工程专业实践教学体系[J].滁州学院学报，2017，19（2）：111-114.
[4] 刘尚旺，孙林，周蕾，等.基于项目比赛的物联网教学模式研究[J].计算机时代，2015（4）：52-54.
[5] 杨慧敏.基于物联网技术的物流实训教学中心建设[J].物流技术，2020，39（1）：131-134，160.
【通联编辑：谢媛媛】
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