物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)改革研究

湖南信息學(xué)院電子信息學(xué)院 陶曾杰 石 芳

隨著物聯(lián)網(wǎng)的大力發(fā)展，需要大量的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。而作為一門開設(shè)不久的專業(yè)，在教學(xué)中還存在諸多問題，為了培養(yǎng)高能力高標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用型人才，實(shí)施了以創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)改革研究與探索。

0 引言

2017年：李克強(qiáng)總理表示，加快大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以新技術(shù)新業(yè)態(tài)新模式，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、管理和營銷模式變革（新華社.政府工作報告(全文)[DB/OL].http://www.gov.cn/premier/2017-03/16/content_5177940.htm）；2018年：李克強(qiáng)總理表示，加快新舊發(fā)展動能接續(xù)轉(zhuǎn)換。深入開展“互聯(lián)網(wǎng)+”行動，推動大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深刻重塑（新華社.2018政府工作報告[DB/OL].http://www.gov.cn/zhuanti/2018lh/2018zfgzbg/zfgzbg.htm）。近幾年李克強(qiáng)總理在政府工作報告中都提到了物聯(lián)網(wǎng)，措辭也發(fā)生了變化，從“加快”到“推動”，從“應(yīng)用”到“廣泛應(yīng)用”，不難看出物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用價值，物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)已深入各行各業(yè)。要推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，就需要培養(yǎng)大量的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，作為高校，義不容辭要為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供生力軍，為其培養(yǎng)一批專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品通過物聯(lián)網(wǎng)域名相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念（物聯(lián)網(wǎng)概念[DB/OL].https://baike.baidu.com/item/物聯(lián)網(wǎng)概念）。從其定義不難得出，物聯(lián)網(wǎng)是一門綜合性學(xué)科，涉及到電子、通信、軟件等多個學(xué)科；一門以應(yīng)用為導(dǎo)向的學(xué)科，即基于工程應(yīng)用的學(xué)科，是綜合現(xiàn)有信息技術(shù)集成化的產(chǎn)物（歐陽志友,孫知信,許建真,王堃.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):125-127）。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的上述特點(diǎn)，若要培養(yǎng)高能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，除了傳授專業(yè)知識，更要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

2 物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)改革的意義

為了滿足社會對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求，很多高校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，但現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)方式中存在諸多問題，如教授的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滯后于用人單位的需求，或培養(yǎng)的學(xué)生眼高手低，與實(shí)踐相差一大截。所以很多高校為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力和具有實(shí)際工程能力的人才，在教學(xué)上采取了CDIO、TRIZ等各種方法，這些方法各有千秋，但這些方法都是按照各自學(xué)校的學(xué)生、師資和實(shí)驗(yàn)平臺來量身定做的，比如大連理工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺是在原有實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上改造而成。而湖南信息學(xué)院作為一所地方型本科高校，師資、教學(xué)資源相對來講要比他們薄弱，但作為民辦高校在專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)上更要有自己的特色，我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式硬軟件開發(fā)能力、系統(tǒng)集成能力為主要培養(yǎng)目標(biāo)。我校作為一所地方應(yīng)用型本科高校，在扎實(shí)的計(jì)算機(jī)、通信等相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力為長遠(yuǎn)目標(biāo)，為企業(yè)輸出既有過硬的理論知識又有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀人才。所以為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力和突出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)實(shí)行改革，采取了項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)。

3 項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)實(shí)施

3.1 項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)定義

項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)即基于項(xiàng)目的教學(xué)，是一種有系統(tǒng)的教學(xué)方法，是現(xiàn)在高校工科專業(yè)提高學(xué)生能力常用的教學(xué)法之一。項(xiàng)目式教學(xué)是由老師先設(shè)定具體項(xiàng)目任務(wù)，指出完成該任務(wù)的意義，讓學(xué)生去探討項(xiàng)目中的議題或者是完成某項(xiàng)工程。基于項(xiàng)目的教學(xué)時間可能是一周至一月，個別項(xiàng)目會延長至半年或一年。一般在實(shí)驗(yàn)室里完成，或通過實(shí)踐環(huán)節(jié)完成?；陧?xiàng)目的教學(xué)主要包括厘清概念、搜尋信息、詢問與修正問題、計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、解析數(shù)據(jù)、分享成果等幾個階段來實(shí)施。

3.2 項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)具體實(shí)施方案

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)改革，主要從以下幾個方面進(jìn)行：

（1）打破常規(guī)的章節(jié)教學(xué)，專業(yè)知識融合于項(xiàng)目的教學(xué)

基于項(xiàng)目的教學(xué)要幫助學(xué)生跨越理論與實(shí)務(wù)的鴻溝，打破傳統(tǒng)的章節(jié)學(xué)習(xí)，只需圍繞課程大綱中的核心概念、理論或技術(shù)，合理的開展項(xiàng)目，以項(xiàng)目的方式來學(xué)習(xí)。比如在學(xué)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程時，根據(jù)大綱基本概念按照表1設(shè)計(jì)了教學(xué)內(nèi)容。各個項(xiàng)目必須由教師精心設(shè)計(jì)，難易要適中，學(xué)生通過完成這些項(xiàng)目，從而提升了解決問題的能力和工程實(shí)踐的能力。

表1 課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)

（2）開展“教師—學(xué)生—項(xiàng)目”的教學(xué)模式

教師和學(xué)生都以項(xiàng)目為中心，教師是項(xiàng)目的領(lǐng)路人，學(xué)生是項(xiàng)目的執(zhí)行人。在具體教學(xué)中，將授課班級分成了若干項(xiàng)目組，給大家布置了很多項(xiàng)目，如基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、無人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能停車場等等，有些項(xiàng)目組通過前期的調(diào)研還申報了湖南省和學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。這種“教師—學(xué)生—項(xiàng)目”結(jié)合的方式，師生關(guān)系更加融洽，都以項(xiàng)目的推進(jìn)為目的。一個項(xiàng)目的完成需要大家齊心協(xié)力，所以也加強(qiáng)了學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)互助，從而促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高。

（3）實(shí)施以學(xué)生為中心的開放實(shí)踐教學(xué)方式

在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，老師教什么學(xué)生就學(xué)什么，學(xué)生沒有自主權(quán)，學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力得不到充分發(fā)揮，實(shí)驗(yàn)室也沒有完全被使用。以項(xiàng)目驅(qū)動式的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，實(shí)行開放式實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生可以不受時間、空間的限制，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展隨時到實(shí)驗(yàn)室主動實(shí)踐，最大限度地調(diào)動了學(xué)生主動參與實(shí)踐教學(xué)的積極性和主動性。

（4）以賽促學(xué)，以活動促學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍

積極組織學(xué)生參加物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)競賽項(xiàng)目提高培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的全國性競賽項(xiàng)目有很多，比如全國高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽、物聯(lián)網(wǎng)感知創(chuàng)新大賽、嵌入式系統(tǒng)大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新大賽等，通過參加學(xué)科競賽，學(xué)生的能力可以很快的得以提升，同時也能認(rèn)識到自己與國內(nèi)外其他高校學(xué)生之間的差距，從而培育他們的斗志，也能提高分析問題和解決問題的能力。今年暑假，學(xué)生參加了湖南省電子設(shè)計(jì)競賽和“建行杯”互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新競賽等獲得了優(yōu)異的成績。

（5）產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，豐富理論和實(shí)踐教學(xué)

允許學(xué)生根據(jù)自己的興趣與愛好，將源于科研課題、產(chǎn)品研發(fā)或物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目中符合教學(xué)要求的內(nèi)容提煉、轉(zhuǎn)化成適合教學(xué)的項(xiàng)目（秦磊華,石柯,甘早斌.基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系[J].高等工程教育研究,2013(05):168-172），我們學(xué)院和北斗衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開展項(xiàng)目，請北斗衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)室的高級工程師來校授課，同時也選送一些優(yōu)秀的學(xué)生去北斗衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。這樣，既能保證教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn)，又能滿足學(xué)生的興趣愛好?；谂d趣愛好而選擇或設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生會更加主動去研究并認(rèn)真完成，實(shí)踐教學(xué)效果也會得到大幅提升。

（6）完善考核機(jī)制

傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)考核方式主要在每個學(xué)期期末以考試的形式進(jìn)行，此種方式不能全面考察學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞，而項(xiàng)目式教學(xué)項(xiàng)目化課程考核方式是該課程改革中的一個重要環(huán)節(jié)，要有完善的考核機(jī)制。物聯(lián)網(wǎng)作為一門應(yīng)用性學(xué)科，那么其項(xiàng)目式教學(xué)的考核就以學(xué)生們提交的最終成果或制作的產(chǎn)品進(jìn)行考核。如基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)，則這一組同學(xué)只要上交了實(shí)驗(yàn)成品就算是合格，若要評到優(yōu)秀，則須判斷其設(shè)計(jì)是否具有創(chuàng)新點(diǎn)。另外以項(xiàng)目組進(jìn)行考核時，為避免吃大鍋飯的現(xiàn)象，每一個項(xiàng)目又劃分成若干小模塊對每個學(xué)生完成情況進(jìn)行獨(dú)立考核。項(xiàng)目從開始到結(jié)束，不是一朝一夕，而是一個長期學(xué)習(xí)的過程，在項(xiàng)目進(jìn)展期間，學(xué)生是否深入學(xué)習(xí)，可以觀察出來。

4 結(jié)束語

項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，教師的引導(dǎo)性，學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)互助性，通過實(shí)際項(xiàng)目的開展讓學(xué)生有目的的學(xué)，由被動學(xué)到主動去探索，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力，提高了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，教師與學(xué)生關(guān)系更融洽。但也存在一些問題如項(xiàng)目式教學(xué)與以往的教學(xué)方式有很大不同，教師和學(xué)生都要重新適應(yīng)，對教師的要求更高，教師要花更多的時間去指導(dǎo)學(xué)生項(xiàng)目的實(shí)施等。