基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例教學(xué)研究

晏細(xì)蘭 熊昕 楊震倫

為了提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及提高學(xué)生的綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)工程項(xiàng)目的突出的實(shí)踐性，本文研究了案例教學(xué)法及其在基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)踐項(xiàng)目中的應(yīng)用，討論了實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)形式，詳細(xì)分析了基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)的實(shí)施過(guò)程，介紹了案例教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)項(xiàng)目。實(shí)踐證明，基于案例教學(xué)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)能深化學(xué)生對(duì)項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程的理解，提高他們靈活運(yùn)用知識(shí)及解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)際編程能力和創(chuàng)新能力。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)主要培養(yǎng)工業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域的人才需求，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品開發(fā)等新技術(shù)，提升學(xué)生嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)、實(shí)施、管理能力的高素質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用性人才。要求學(xué)生具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，能結(jié)合理論做實(shí)踐，能綜合運(yùn)用各種方法、技術(shù)和工具解決復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)問(wèn)題。為了達(dá)到上述目標(biāo)和要求，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的綜合實(shí)踐教學(xué)勢(shì)在必行。在實(shí)踐教學(xué)中，只有不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，才能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。

1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例教學(xué)綜述

為了使學(xué)生適應(yīng)工作和時(shí)代的需要，在實(shí)施項(xiàng)目實(shí)踐之前，邀請(qǐng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向的公司人員向教師展示企業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程，同時(shí)幫助教師了解企業(yè)使用的各種物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)方法，有利于老師設(shè)計(jì)和選擇實(shí)踐性強(qiáng)和可操作性強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目。

1.1 案例教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)是一項(xiàng)綜合性的工程活動(dòng)，其所設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)和軟硬件工具較多，因此應(yīng)為學(xué)生學(xué)習(xí)一些關(guān)鍵且常用的技術(shù)和軟硬件的使用提供必要的實(shí)踐機(jī)會(huì)。目前，已編制的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括Android應(yīng)用開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目集成開發(fā)、智能家居應(yīng)用等。

1.2 案例教學(xué)形式

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)都在信息工程學(xué)院嵌入式技術(shù)與應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所提供全天候的多媒體計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，每位教師和學(xué)生都獨(dú)自擁有一臺(tái)PC機(jī)，且每臺(tái)PC機(jī)均配備了必備的實(shí)踐環(huán)境。課程實(shí)踐以班級(jí)為單位，每期兩周，采用封閉式的企業(yè)性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目培訓(xùn)。主要采用基于驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)形式，項(xiàng)目案例分為驗(yàn)證型項(xiàng)目和設(shè)計(jì)型項(xiàng)目?jī)深?。?duì)于驗(yàn)證型項(xiàng)目，教師利用多媒體演示案例實(shí)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)模仿實(shí)現(xiàn)類似的驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;在這個(gè)階段，注重工程實(shí)踐和案例教學(xué)的結(jié)合，教師在講授了相關(guān)重點(diǎn)知識(shí)及分析了案例后，即可結(jié)合實(shí)例程序展示其應(yīng)用，再結(jié)合教學(xué)情況設(shè)置一些問(wèn)題，同時(shí)安排任務(wù)，讓學(xué)生模仿案例程序做延伸練習(xí)。對(duì)于設(shè)計(jì)型項(xiàng)目，教師預(yù)先將企業(yè)開發(fā)的實(shí)際案例部署在服務(wù)器中，學(xué)生通過(guò)客戶端訪問(wèn)、分析案例項(xiàng)目的功能，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，學(xué)生以組為單位，分析項(xiàng)目如何設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試，以完成完整的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，該階段主要是通過(guò)模仿真實(shí)的項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程，讓學(xué)生了解企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)流程，提升實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)能力。

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例教學(xué)實(shí)施過(guò)程

2.1驗(yàn)證型項(xiàng)目案例教學(xué)過(guò)程

案例教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，因此案例教學(xué)在實(shí)踐訓(xùn)練中的應(yīng)用是必要的。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的案例教學(xué)法要求教師必須精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例，注重理論聯(lián)系實(shí)際及教師課堂演示案例與學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目的統(tǒng)一?，F(xiàn)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用課程的實(shí)踐情況為例，探討案例教學(xué)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用主要教學(xué)內(nèi)容為物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)環(huán)境的構(gòu)建和射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐等，包含的技術(shù)為RFID技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)和ZigBee技術(shù)等。根據(jù)教學(xué)要求，教師首先介紹了射頻識(shí)別技術(shù)及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展環(huán)境，然后構(gòu)建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)環(huán)境—構(gòu)建ZigBee開發(fā)環(huán)境和Android開發(fā)環(huán)境，并逐步將知識(shí)應(yīng)用到各開發(fā)環(huán)境中，最終形成多個(gè)綜合驗(yàn)證案例。教師演示完案例的操作過(guò)程后，由學(xué)生完成同樣的實(shí)踐項(xiàng)目。教學(xué)內(nèi)容的具體實(shí)踐階段如表1所示。

2.2 設(shè)計(jì)型項(xiàng)目案例教學(xué)過(guò)程

設(shè)計(jì)型項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程主要采用的教學(xué)方法是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法。以基于物聯(lián)網(wǎng)的公交車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為案例，首先對(duì)該案例進(jìn)行概括總結(jié)，介紹背景，多層架構(gòu)，系統(tǒng)硬件，系統(tǒng)軟件，使用Android數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，利用試驗(yàn)箱配套的豐富硬件資源，模擬實(shí)現(xiàn)公交車收費(fèi)系統(tǒng)。從需求分析到總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼，演示其實(shí)現(xiàn)過(guò)程，使學(xué)生模仿實(shí)現(xiàn)相關(guān)模塊的功能，一邊看一邊練習(xí)。最后將學(xué)生分為幾個(gè)項(xiàng)目小組;教師將項(xiàng)目功能分解，將分解的任務(wù)分配到每組。一般要求每個(gè)組獨(dú)立完成一個(gè)子系統(tǒng)，該項(xiàng)目具有一定的難度，包括分析、設(shè)計(jì)、代碼、測(cè)試等。學(xué)生設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)演示其結(jié)果并報(bào)告設(shè)計(jì)中所參考的內(nèi)容。

最后各組提交項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告，教師和學(xué)生一起總結(jié)項(xiàng)目，幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)理論和實(shí)踐內(nèi)容，進(jìn)而提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3 結(jié)論

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)案例教學(xué)法在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)與綜合實(shí)踐教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果，通過(guò)驗(yàn)證型項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)型項(xiàng)目的實(shí)踐，學(xué)生很好的掌握和理解了相關(guān)的技術(shù)，培養(yǎng)了其自主實(shí)踐能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力?？傊ㄟ^(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)案例教學(xué)法教學(xué)，學(xué)生的基本素質(zhì)和知識(shí)應(yīng)用能力都得到極大提高，創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力得到一定程度的訓(xùn)練。

基金項(xiàng)目：廣州市高校第九批教育教學(xué)改革項(xiàng)目：基于項(xiàng)目式教學(xué)法的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程改革與實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)2017F36）。

（作者單位：1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院2.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院）