孫飛顯
(河南財(cái)政金融學(xué)院(象湖校區(qū)) 信息工程系,河南 鄭州 451464)
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基于競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐
孫飛顯
(河南財(cái)政金融學(xué)院(象湖校區(qū)) 信息工程系,河南 鄭州 451464)
為提升高職高專物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè),提出以項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要形式,以學(xué)生參加專業(yè)技能競(jìng)賽為檢驗(yàn)手段,以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力為目的,以提高學(xué)生就業(yè)率為最終目標(biāo)的教學(xué)方法.三個(gè)學(xué)期的實(shí)踐結(jié)果表明,該方法能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,可增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,能促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)并增進(jìn)任課教師之間的交流、協(xié)作,達(dá)到了以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促建、以賽促用的目的,并在競(jìng)賽中培養(yǎng)了教師、學(xué)生工程實(shí)踐、應(yīng)用的能力.為高職高專電子信息類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)建設(shè)提供了借鑒.
競(jìng)賽驅(qū)動(dòng);物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用技術(shù)專業(yè);教學(xué)改革;教學(xué)實(shí)踐
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things,IOT)應(yīng)用技術(shù)是普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育(???專業(yè)目錄(2015年)的電子信息大類專業(yè).該專業(yè)是以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ),同時(shí)融合電子學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、軟件技術(shù)、嵌入式技術(shù)等的新型、實(shí)用、交叉學(xué)科.該專業(yè)的上述特點(diǎn),使得高職高專院校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)呈現(xiàn)如下現(xiàn)象:①教學(xué)部門多,專業(yè)定位不盡相同.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)部門包括計(jì)算機(jī)系、信息工程系、電子工程系、物流管理系、信息管理系等.因這些部門的學(xué)科優(yōu)勢(shì)不同,導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)定位的側(cè)重點(diǎn)不同,主要涵蓋電子技術(shù)、軟件開發(fā)、產(chǎn)品安裝使用與運(yùn)維、工程施工使用和維護(hù)等,進(jìn)而導(dǎo)致該專業(yè)的課程體系、教學(xué)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等方案差別較大[1-2].②師資力量相對(duì)薄弱,教學(xué)資源較為匱乏.由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是一個(gè)跨學(xué)科、涉及硬/軟件資源、理論性和實(shí)用性都很強(qiáng)的新興專業(yè),相關(guān)教師的專業(yè)轉(zhuǎn)型相對(duì)困難,再加上生源較少、實(shí)驗(yàn)設(shè)備品種多且價(jià)格昂貴等原因,導(dǎo)致該專業(yè)普遍存在師資短缺、軟硬件教學(xué)資源匱乏現(xiàn)象.③學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確,學(xué)習(xí)過程困惑多,就業(yè)前景不明確.鑒于任課教師的物聯(lián)網(wǎng)工程行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足、學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)了解程度膚淺,甚至未能開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)論》課程等原因,不少學(xué)生不清楚自己該學(xué)習(xí)什么,沒有掌握該熟知的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其用法,不知道物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用的典型行業(yè),不了解自己畢業(yè)后可從事什么樣的工作.
筆者作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)的負(fù)責(zé)人,結(jié)合河南財(cái)政金融學(xué)院的實(shí)際情況,從2015年春季學(xué)期開始,實(shí)施了以項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要形式,以學(xué)生參加專業(yè)技能競(jìng)賽[3-5]為檢驗(yàn)手段,以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力為目的,以提高學(xué)生就業(yè)率為最終目標(biāo)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革.
1.1物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)相關(guān)的競(jìng)賽概述
為深化高職高專物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式及實(shí)踐教學(xué)改革,為提高大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí),由教育部職業(yè)教育與成人教育司、專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、教育部科技發(fā)展中心、省市教育主管部門主辦,與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的省級(jí)以上級(jí)別的賽項(xiàng)如表1所示.
表1 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的賽項(xiàng)信息表
表1所列的賽項(xiàng)都包含物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)方法、熱點(diǎn)應(yīng)用乃至發(fā)展動(dòng)向等相關(guān)內(nèi)容,具有實(shí)用、競(jìng)技、趣味、激勵(lì)等特點(diǎn),競(jìng)賽周期跨度較長(zhǎng)(6~9個(gè)月),可用于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,進(jìn)而為學(xué)生就業(yè)提供幫助.
1.2實(shí)施方案
1.2.1基于模塊化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)設(shè)計(jì)
按照定位于培養(yǎng)具有一定理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)專業(yè)技能、服務(wù)一線生產(chǎn)、搭建工程環(huán)境、具備軟件開發(fā)等能力的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)高素質(zhì)、技能型專門人才的培養(yǎng)目標(biāo),參照全國(guó)職業(yè)院校技能大賽(高職組)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用”賽項(xiàng)2012—2016年的相關(guān)考核內(nèi)容,筆者將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)模塊設(shè)計(jì)為:①物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備安裝、部署與調(diào)測(cè)模塊;②物聯(lián)網(wǎng)感知層應(yīng)用、開發(fā)模塊;③物聯(lián)網(wǎng)PC端應(yīng)用、開發(fā)模塊;(4)物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)端應(yīng)用、開發(fā)模塊.結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備,并按圖1所示的智慧城市應(yīng)用場(chǎng)景組織上述四個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容.
圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市應(yīng)用拓?fù)?/p>
1.2.2基于“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)
按照上述高職高專物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)定位,按照“4+1+1”學(xué)期的培養(yǎng)周期,在各學(xué)期講授物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課過程中,通過引入具體的項(xiàng)目,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行教學(xué).因篇幅受限,作者從物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層(分為PC端和移動(dòng)端)三個(gè)層面,以具體的實(shí)例說明“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)方法.
1)物聯(lián)網(wǎng)感知層的“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)實(shí)例.不難想象,物聯(lián)網(wǎng)感知層的主控端和受控端都包含單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),因此在講授單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、C語言程序設(shè)計(jì)課程時(shí),為提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣,可借助目前流行且基于CC2530的開發(fā)評(píng)估板(又稱“協(xié)調(diào)板”、“協(xié)調(diào)器”,如FANTAI_Zigbee),引入“模擬城市高樓外墻霓虹燈控制,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燈/跑馬燈項(xiàng)目”.該項(xiàng)目的引入不僅可以將物聯(lián)網(wǎng)感知層的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景引入到單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且能夠?qū)⑺鶎W(xué)的C語言程序設(shè)計(jì)知識(shí)運(yùn)用于該項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn).在項(xiàng)目的具體實(shí)施方面,可以將該項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解,厘清知識(shí)點(diǎn),將本項(xiàng)目的相關(guān)任務(wù)貫穿于單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、C語言程序設(shè)計(jì)課程講授的全過程;此外,這兩門課程任課教師也要相互配合,相互協(xié)作,課程的考核建議要求學(xué)生用C語言編寫實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燈/跑馬燈效果的程序.
2)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)實(shí)例.物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)通信,單純從理論方面講解大都會(huì)引起高職高專學(xué)生的反感,但通過“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”方式進(jìn)行教學(xué)會(huì)事半功倍.例如在講解網(wǎng)絡(luò)編程時(shí),可以引入Web Service編程項(xiàng)目.首先給學(xué)生演示該項(xiàng)目的功能,厘清本項(xiàng)目的三端,即服務(wù)器端、Web端和PC客戶端,清楚三端之間的關(guān)系,了解三端之間的通信、交互的方式和流程,然后詳細(xì)講述中心服務(wù)器端登錄模塊接口、Web端登錄模塊、PC客戶端登錄模塊的開發(fā)方法、流程、注意事項(xiàng)等,要求學(xué)生模仿練習(xí),最后要求學(xué)生獨(dú)立實(shí)現(xiàn).此外,通過引入“智能養(yǎng)老”項(xiàng)目并施以“無線智能定位開發(fā)板二次開發(fā)”任務(wù),使學(xué)生掌握GPS定位、GPRS通信的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法.
3)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層(PC端)的“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)實(shí)例.高職高專物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的PC端編程語言主要包括C、C#和Java,本文以C#為例進(jìn)行說明.從工程應(yīng)用角度看,《面向設(shè)備的C#程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》屬于《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》的前導(dǎo)課程,在講授傳感器技術(shù)及其應(yīng)用過程中,我們?cè)赩isual Studio 2012環(huán)境下,借助新大陸NLE-JS2000物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),導(dǎo)入的項(xiàng)目是“基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市(PC端)”,驅(qū)動(dòng)的任務(wù)是通過調(diào)用第三方提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),完成的實(shí)訓(xùn)作業(yè)有:基于C#的LED顯示、基于C#的環(huán)境監(jiān)測(cè)、基于C#的人體紅外感知、基于C#的路燈控制、基于C#的視頻監(jiān)控、基于C#的超高頻讀/發(fā)卡等智慧城市模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).
4)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層(移動(dòng)端)的“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式課程教學(xué)實(shí)例.在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,培養(yǎng)高職高專計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)學(xué)生移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件產(chǎn)品開發(fā)意識(shí)和用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,激發(fā)學(xué)生對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究興趣,提高其軟件編程能力和職業(yè)素養(yǎng)并使學(xué)生順應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì),成為當(dāng)今的必需.基于此,借助新大陸NLE-JS2000物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),導(dǎo)入的項(xiàng)目是“基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市(Android端)”,要求學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)建Android應(yīng)用工程,利用新大陸提供的.jar、.so等接口文件及說明文檔,模擬實(shí)現(xiàn)“景區(qū)室外環(huán)境監(jiān)控、景區(qū)安防監(jiān)控”.具體任務(wù)包括:在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)上部署監(jiān)測(cè)景區(qū)的溫度、濕度、煙霧、火焰、PM10、PM2.5傳感器,以景區(qū)宣傳圖片作為Android APP背景新建工程,基于ZigBee[6]的景區(qū)溫度、濕度、煙霧、火焰、空氣質(zhì)量參數(shù)實(shí)時(shí)采集,溫度高于預(yù)定值時(shí)基于LED屏的高溫廣播報(bào)警,安防區(qū)域視頻錄像、攝像頭調(diào)整、視頻查閱、視頻轉(zhuǎn)存,景區(qū)照明路燈的手機(jī)端開關(guān)等模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).
1.2.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)技能競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)的實(shí)施方法
針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè),按照上述基于模塊化、基于“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的課程教學(xué)理念,為達(dá)到以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促建、以賽促用,并在競(jìng)賽中培養(yǎng)教師、學(xué)生工程實(shí)踐、應(yīng)用能力等目標(biāo),我們采取學(xué)生在校的四個(gè)學(xué)期科技競(jìng)賽不斷線的策略,具體如下:在第一學(xué)期結(jié)束時(shí),舉辦校級(jí)的基于設(shè)備的C#程序設(shè)計(jì)大賽,在鍛煉學(xué)生認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)編程的興趣;第二學(xué)期開學(xué)伊始,結(jié)合春季開始報(bào)名的全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽,鼓勵(lì)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生帶領(lǐng)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生參加“全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽”,促使大學(xué)一年級(jí)的新生了解、發(fā)現(xiàn)和探索身邊的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,如學(xué)生提出了“用于智能養(yǎng)老的無線定位與報(bào)警裝置”、“幫盲前行”(智能拐杖)等,期望培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣、專業(yè)認(rèn)同感,達(dá)到“以賽促學(xué)”目的.在大學(xué)二年級(jí),隨著專業(yè)知識(shí)的不斷增加,要求物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生,在“全國(guó)職業(yè)院校技能大賽(高職組)省級(jí)選拔賽、全國(guó)職業(yè)院校技能大賽(高職組)、全國(guó)大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽、中國(guó)大學(xué)生iCAN創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“博創(chuàng)杯”全國(guó)大學(xué)生嵌入式設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽、物聯(lián)網(wǎng)感智創(chuàng)新大賽”等賽項(xiàng)中必須選擇一個(gè)適合自己的賽項(xiàng)并積極準(zhǔn)備,對(duì)獲獎(jiǎng)的同學(xué),給予校內(nèi)對(duì)應(yīng)的專業(yè)課程免考(成績(jī)優(yōu)秀)的獎(jiǎng)勵(lì).
1.2.4實(shí)踐效果
經(jīng)過2015春季、2015秋季、2016春季三個(gè)學(xué)期的實(shí)踐,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)代表隊(duì)先后獲得了2015年河南省高職技能競(jìng)賽(信息安全管理與評(píng)估賽項(xiàng))二等獎(jiǎng)、2015年全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽(華東賽區(qū))一等獎(jiǎng)、2015年河南省電子設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)、2015年“奧派杯”全國(guó)職業(yè)院校移動(dòng)商務(wù)技能大賽二等獎(jiǎng)、2016年河南省高職技能競(jìng)賽(物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)賽項(xiàng))二等獎(jiǎng)、2016年全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽(華中賽區(qū))二等獎(jiǎng).實(shí)踐結(jié)果表明:通過競(jìng)賽,教師積累了豐富的教學(xué)素材和經(jīng)驗(yàn),學(xué)生獲得了獎(jiǎng)勵(lì)、開闊了視野、幫助了就業(yè),物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)更上一層樓.形成了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、積極備賽、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室高效運(yùn)轉(zhuǎn)的良好局面,為電子信息類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)建設(shè)提供了借鑒.
本文提出了以項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為形式,以學(xué)生參加技能競(jìng)賽為手段,以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為目的,以提高學(xué)生就業(yè)率為目標(biāo)的教改方法.三個(gè)學(xué)期的實(shí)踐結(jié)果表明,該方法對(duì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性、增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、增進(jìn)教師交流協(xié)作等,具有積極的理論意義和實(shí)用價(jià)值.
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Teaching Reform and Practice of IOT Sepecialty Based on Competition Driven Method
SUN Feixian
(Department of Information Engineering, Henan Institute of Finance and Banking(Xiang Lake Campus),Zhengzhou451464,China)
In order to improve the connotation construction of the application technology of IOT in higher vocational colleges, competition driven based teaching reform method is proposed. Project and task import, competition driven are used in the presented method. The practice results during three semesters show that the proposed method can improve the students’ autonomous learning enthusiasm; it can enhance students’ cooperative consciousness, develop students’ interest in learning, and promote the construction of physical experiment of network application technology specialty and training rooms. Thus, it provides a reference for the construction of electronic information and computer specialty in higher vocational colleges.
competition driven; Internet of things; sepcialty of application technology; teaching reform; teaching practice
2016-03-12
河南省教師教育課程改革研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014-JSJYZD-081)
孫飛顯(1970—),男,河南寶豐人,河南財(cái)政金融學(xué)院(象湖校區(qū))信息工程系副教授,博士,主要研究方向:網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、智能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用.
10.3969/j.issn.1007-0834.2016.03.017
G642.0;TP39
A
1007-0834(2016)03-0061-04