基于“賽教融合”的高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)模式探究

（重慶城市職業(yè)學(xué)院，重慶 402160）

0 引言

隨著無線通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來前所未有的機(jī)遇，高職院校積極設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或方向的課程?！捌胀ń逃懈呖?，職業(yè)教育有技能大賽”是我國(guó)職業(yè)教育的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，職業(yè)技能大賽是職業(yè)院校教育改革的風(fēng)向標(biāo)，通過競(jìng)賽，展示職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)改革成果及師生良好風(fēng)貌，提高社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)人才的認(rèn)知度，提高學(xué)生的就業(yè)水平[1]。

高職師生通過參加和指導(dǎo)技能比賽，教師可了解和學(xué)習(xí)本專業(yè)的前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、最新實(shí)踐技能等，提高教育信息化技術(shù)應(yīng)用水平和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量[2]。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程設(shè)置概況

根據(jù)重慶C學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)2019級(jí)人才培養(yǎng)方案，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程要求是通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試技能，具備進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的調(diào)試、維護(hù)、開發(fā)和技術(shù)服務(wù)的能力。其主要課程主要有“C程序設(shè)計(jì)”“單片機(jī)原理與嵌入式技術(shù)”“傳感器與無線組網(wǎng)技術(shù)”“自動(dòng)識(shí)別與RFID技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”等。這些課程主要培養(yǎng)學(xué)生具備一定的C語(yǔ)言編程能力、單片機(jī)基礎(chǔ)開發(fā)能力、無線傳感網(wǎng)組建能力、上位機(jī)軟件開發(fā)能力和物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與部署能力，部分專業(yè)課程與職業(yè)能力如表1所示。

2 教學(xué)現(xiàn)狀及問題探討

通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)生的工作內(nèi)容調(diào)研和部分企業(yè)的需求發(fā)現(xiàn)，一些專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的工作崗位的影響有下降的趨勢(shì)，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)后從事相關(guān)工作的時(shí)候往往發(fā)現(xiàn)學(xué)校教授的課程已經(jīng)不能滿足實(shí)際崗位的需求，顯然課堂的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)無法滿足社會(huì)對(duì)該專業(yè)的要求[3]，課程內(nèi)容的改革已經(jīng)勢(shì)在必行了。

（1）教學(xué)內(nèi)容滯后。

隨著NB-IoT、LoRa、5G等新興傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)正面臨著翻天覆地的變化，由傳統(tǒng)的“傳感器-有線網(wǎng)絡(luò)-服務(wù)器”結(jié)構(gòu)模型向“傳感器-多途徑傳輸媒介-物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)-大數(shù)據(jù)分析-用戶”復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型發(fā)展。

表1 專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域核心課程設(shè)置

原有教學(xué)內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)傳輸部分主要介紹以CC2530單片機(jī)為主的ZigZee無線傳感網(wǎng)，并未涉及如NB-IoT、LoRA等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，上位機(jī)開發(fā)方面只是側(cè)重于服務(wù)器端和APP的開發(fā)，對(duì)目前流行的云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)分析這一塊基本沒有涉及，因此導(dǎo)致課堂教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)的發(fā)展相脫節(jié)。

（2）教學(xué)模式固化。

原有教學(xué)模式傳統(tǒng)僵化，老師往往先對(duì)理論進(jìn)行一番長(zhǎng)篇大論，然后進(jìn)行演示操作，接著再讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)說明書的過程按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，整個(gè)教學(xué)過程采用灌輸式教學(xué)方式，這種被動(dòng)方式使得課堂上學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低下，實(shí)驗(yàn)操作以應(yīng)付任務(wù)為主，最終導(dǎo)致學(xué)生并沒有完全理解知識(shí)內(nèi)容。

比如“傳感器與無線組網(wǎng)技術(shù)”這門核心專業(yè)課程的教學(xué)，由于門檻較高，老師必須首先要對(duì)教材的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理論講授，但由于ZigBee協(xié)議部分比較晦澀難懂，理論課程往往收效甚微，而學(xué)生無法理解知識(shí)點(diǎn)將不利于指導(dǎo)做實(shí)驗(yàn)，因此老師必須要以通俗的語(yǔ)言結(jié)合生活實(shí)際的例子來協(xié)助學(xué)生理解知識(shí)要點(diǎn)，同時(shí)改變先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)思想，將實(shí)驗(yàn)穿插于理論講解中，以幫助學(xué)生達(dá)到融會(huì)貫通的地步。

3 賽教結(jié)合目前存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)的競(jìng)賽通常涵括了應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層三大領(lǐng)域的軟硬件知識(shí)，包括了用戶APP、云平臺(tái)服務(wù)器、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建和數(shù)據(jù)傳輸、傳感器的安裝和使用等，通?？己肆藚①悓W(xué)生及其團(tuán)隊(duì)在整個(gè)領(lǐng)域內(nèi)從上到下的所有知識(shí)的掌握程度，因此要求頗多且較高，但由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)側(cè)重點(diǎn)不同等方面的原因，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)賽教結(jié)合還存在一些問題，具體如下：

（1）目標(biāo)不一致。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用賽項(xiàng)一般會(huì)圍繞一個(gè)完整的應(yīng)用場(chǎng)景來展開，比如智能家居、智慧安防等，對(duì)整個(gè)知識(shí)體系從上而下都有一個(gè)明確的要求，強(qiáng)調(diào)各個(gè)學(xué)科之間的融會(huì)貫通，但在教學(xué)的過程中往往會(huì)把各個(gè)相關(guān)學(xué)科獨(dú)立開來而不是整合成一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)用于服務(wù)于某一個(gè)應(yīng)用，從而使得各個(gè)相關(guān)學(xué)科容易形成信息孤島，使得學(xué)生不容易舉一反三。

（2）內(nèi)容不一致。

賽教目標(biāo)不一致就必然會(huì)導(dǎo)致內(nèi)容的不一致。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)綜合性的學(xué)科，涵蓋了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信技術(shù)、控制科學(xué)、軟件等多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)[4]，知識(shí)體系比較碎片化，如果不去研究如何以一些熱門的應(yīng)用場(chǎng)景為切入點(diǎn)，一味地閉門授課，就會(huì)導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滯后于實(shí)際應(yīng)用，以至嚴(yán)重偏離競(jìng)賽的要求。

4 “以賽促學(xué)、賽教融合”的深度融合

要實(shí)現(xiàn)賽教融合的教學(xué)模式，則需要抽取或整理技能大賽的目標(biāo)、內(nèi)容、過程等，然后與專業(yè)課程相銜接，形成以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促建的賽教一體化模式[5]，如圖1所示。

（1）目標(biāo)的深度融合。

高等職業(yè)教育的本質(zhì)是育人。之所以要通過職業(yè)技能競(jìng)賽來提高高等職業(yè)教育的質(zhì)量，就是因?yàn)樗梢哉{(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性[6]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)側(cè)重于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)主流技術(shù)的考查，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，這與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對(duì)于高職院校畢業(yè)生的人才需求是完全吻合的，因此物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)必須根據(jù)應(yīng)用賽項(xiàng)的要求進(jìn)行深度融合，才能滿足行業(yè)的需求，提高畢業(yè)生的專業(yè)素質(zhì)[7]。

對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行項(xiàng)目化改造。通過引入賽項(xiàng)中常見的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，從中提煉通用的考核目標(biāo)，并將這些目標(biāo)轉(zhuǎn)換為教學(xué)目標(biāo)，力求并將知識(shí)、能力、素質(zhì)目標(biāo)融入賽項(xiàng)。

圖1 以賽促學(xué)、賽教融合

對(duì)已有的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行深化改進(jìn)。比如“單片機(jī)原理與嵌入式技術(shù)”這門課程，教學(xué)目標(biāo)本是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)微控制器的了解和應(yīng)用，教學(xué)時(shí)通常采用簡(jiǎn)單易用的CC2530單片機(jī)作為入門控制器，但還有些職業(yè)技能大賽通常以Cortex-M3系列 STM32單片機(jī)或主控制器，這些32位為控制器雖然相對(duì)于51單片機(jī)來說難度要高很多，但由于芯片廠商往往配套了大量的實(shí)例代碼和應(yīng)用模板，同時(shí)增加不少的中間組件，十分方便用戶開發(fā)大型的應(yīng)用程序，因此建議增加STM32微控制器作為教學(xué)目標(biāo)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看既有利于提供學(xué)生的綜合素質(zhì)，又有利于貼近物聯(lián)網(wǎng)賽項(xiàng)的競(jìng)賽目標(biāo)。

（2）內(nèi)容的深度融合。

多年來，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)緊緊圍繞物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)典型應(yīng)用開展，包含智慧安防、智慧家居等應(yīng)用項(xiàng)目，其賽項(xiàng)內(nèi)容涵括了物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的相關(guān)知識(shí)，包括傳感器的安裝使用、傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建和數(shù)據(jù)傳輸、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入、云平臺(tái)和APP的開發(fā)等幾個(gè)方面，因此物聯(lián)網(wǎng)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該結(jié)合多年競(jìng)賽培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行深度改革，從而加深學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系的認(rèn)知。

因此，在感知層應(yīng)該增加物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的相關(guān)課程，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)往往集成了常見的傳感器驅(qū)動(dòng)和云平臺(tái)的接入?yún)f(xié)議比如http/mqtt協(xié)議等；在傳感器網(wǎng)絡(luò)方面除了深化ZigBee網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)外，還需要適當(dāng)?shù)脑黾覮oRA這些新興的傳感器傳輸網(wǎng)絡(luò)課程；在移動(dòng)接入網(wǎng)方面應(yīng)該增加WiFi/NB-IoT/5G等常見或者代表未來發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)；在云平臺(tái)/服務(wù)器方面，可考慮使用開放的企業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，比如華為、BAT或者中國(guó)移動(dòng)的OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)傳感設(shè)備數(shù)據(jù)云端監(jiān)控，使用這種方式可以降低學(xué)生開發(fā)服務(wù)器的工作量，同時(shí)可以彌補(bǔ)原有教學(xué)內(nèi)容的滯后性，讓課堂項(xiàng)目更加貼近實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣。

（3）實(shí)訓(xùn)條件與競(jìng)賽環(huán)境融合。

實(shí)踐教學(xué)是大學(xué)教學(xué)中與理論教學(xué)相對(duì)應(yīng)的教學(xué)方式,它以問題探討、深度體驗(yàn)和批判反思為基本特征[8]。所以本著邊教學(xué)邊實(shí)踐的原則，在教學(xué)條件允許的情況下，競(jìng)賽相關(guān)的所有課堂教學(xué)均要求在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)完成，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室應(yīng)該配套該課程要求的全套實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及實(shí)訓(xùn)資源；經(jīng)調(diào)查，一些學(xué)校設(shè)備落后，競(jìng)賽相關(guān)的師資條件緊缺，所以，如果條件許可，實(shí)驗(yàn)室最好可以按照物聯(lián)網(wǎng)大賽的要求購(gòu)買并更新相關(guān)的設(shè)備，力求給學(xué)生提供一個(gè)良好的競(jìng)賽環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

通過促進(jìn)產(chǎn)教融合、校企合作，增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)建設(shè)和課程教學(xué)的針對(duì)性，引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)建設(shè)和課程改革，豐富完善物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)崗位需求有效銜接，提升物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)水平，提高學(xué)校的產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率和社會(huì)吸引力。