學科融合在物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓中的應(yīng)用

鄭秋貞

（桂林電子科技大學北海校區(qū)，廣西 北海 536000）

0 引言

2013 年2 月，國務(wù)院頒布《國務(wù)院關(guān)于推進物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導意見》標志著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國家支持的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一。 在2013 年到2019 年之間國務(wù)院和工信部一共頒布了12 個促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策。 由此可見，我國對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視。 為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，國內(nèi)很多大學申請開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或者增加物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程[1]。

1 現(xiàn)狀分析

物聯(lián)網(wǎng)是一個包含信息技術(shù)領(lǐng)域的計算機科學與技術(shù)、信息與通信工程、電子科學與技術(shù)及控制的多學科交叉的技術(shù)課程[2]。 我校的電子科學與技術(shù)專業(yè)大三上學期開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)概論課程，大三下學期開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓課程。 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)概論課程為2 個學分， 培養(yǎng)的主要目的是了解聯(lián)網(wǎng)的基本概念，了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)，培養(yǎng)學生具有交叉學科的應(yīng)用知識的能力。 物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓課為2.5 個學分， 課程培養(yǎng)的主要目的是培養(yǎng)學生具有運用物聯(lián)網(wǎng)理論和實踐分析解決實踐問題的能力，使學生能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行管理與維護等方面的工作。

我校的電子科學與技術(shù)專業(yè)的學生在大一上學期開設(shè)了C 語言程序設(shè)計課程、電路分析課程，大二上學期開設(shè)了模擬電子技術(shù)課程， 大二下學期開設(shè)了數(shù)字邏輯電路課程， 大三上學期開設(shè)單片機原理與接口技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感技術(shù)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)概論課程， 這些課程都為物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓課程開設(shè)提供了必備的基礎(chǔ)知識。 由于基礎(chǔ)課程學習的時間跨度較大，且課程都是由不同的任教老師擔任，如果老師只是局限于本學科的知識， 而沒有進行應(yīng)用場景的擴展，學生在學習的時候就會覺得課程是脫節(jié)的。學完一門課程， 就是一個知識的結(jié)束， 而不會進行交叉學習，不會把各學科知識結(jié)合起來聯(lián)合應(yīng)用[3]。 電子科學與技術(shù)專業(yè)的學生，前期學習了大量的電子類知識，對互聯(lián)網(wǎng)知識涉及比較少[4]，由于學時有限，并且在學習本課之前已經(jīng)學習了Labview 及其應(yīng)用課程，因此，在做綜合設(shè)計的時候把Labview 引入物聯(lián)網(wǎng)實訓課中，并使用Labview 軟件作為物聯(lián)網(wǎng)上位機監(jiān)控系統(tǒng)。

2 基于學科融合的物聯(lián)網(wǎng)實訓方案設(shè)計

為了幫助學生順利完成物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計在做教學計劃的時候把幾個學科的知識融合起來并以理論教學的方式在課堂上講解， 講解的課時為4 個課時，然后通過案例教學的方式把傳感器、 單片機、ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Labview 等知識融合到2 個案例中，并通過案例教學的方式把物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計的具體方法和流程傳授給學生。 接著以小組合作的方式完成物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計的實操。 物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓教學計劃如表1 所示。

分組實操時要求學生利用ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)的星形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計一個多對一的無線監(jiān)控系統(tǒng)。 每個小組由3 部分組成，每組3 人，每個學生負責完成一部的設(shè)計，鼓勵學生運用所學課本知識和查找網(wǎng)絡(luò)完成一個完整的具有ZigBee 組網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

分組驗收制作的作品和完成的設(shè)計報告以并PPT 匯報設(shè)計過程和原理。 驗收包含作品演示、設(shè)計報告批閱以及提問環(huán)節(jié)。 其中作品驗收占60%，設(shè)計報告占20%，問題回答占20%，使用5 分制評分，A 優(yōu)秀（90~100 分），B 良好（80~89 分），C 中等（70~79 分），D 及格（60~69 分），E 不及格（0~59 分）。

教學效果分析：無線通信算法是本設(shè)計中的難點和重點，完成效果一般，能做到無線通信無誤碼率占全小組的10%，80%的小組都能基本完成硬件系統(tǒng)設(shè)計，由于已經(jīng)學習過Labview 設(shè)計，因此，每一組都能完成Labview 界面設(shè)計。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓是一門綜合性非常高的課程。 學生必須打好基礎(chǔ)，把各學科的知識融合在一起才能較好地完成物聯(lián)網(wǎng)綜合設(shè)計實訓課程設(shè)計的要求。 隨著科學的發(fā)展社會上對綜合型人才需求越來越多，只有把各學科的知識融合起來才能完成比較大型的系統(tǒng)設(shè)計。 因此可見，學科融合在大學教學中的重要性。 大學老師在教學的過程，不要把本門作為一門孤立的學科，在教學過程中一定要將知識擴展到實際的生產(chǎn)應(yīng)用中，只有這樣學生才能縱向和橫向全面了解各學科的作用，從而學以致用。