融入調(diào)試方法的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)研究

劉雨坪

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無錫 214153）

0 引 言

以人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等為代表的新興學(xué)科蓬勃發(fā)展，對(duì)未來工科人才培養(yǎng)提出了新的要求[1-3]。部分產(chǎn)業(yè)強(qiáng)市，如我校所在地?zé)o錫市，提出了構(gòu)建“465”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，其中四個(gè)地標(biāo)產(chǎn)業(yè)集群為物聯(lián)網(wǎng)、集成電路、生物醫(yī)藥、軟件與信息技術(shù)服務(wù)。首位構(gòu)建的就是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群，將產(chǎn)生大量的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才需求。物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程，對(duì)其教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改革研究具有重要意義。

現(xiàn)行的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程，基本做到了項(xiàng)目化教學(xué)，其采用的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，大多貼近行業(yè)的典型應(yīng)用和專業(yè)技能大賽的賽題，以及1+x考證內(nèi)容，做到了“崗課賽證”融通[4-6]。但是在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐中，往往是教授學(xué)生實(shí)現(xiàn)方法，而不教調(diào)試方法。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生根據(jù)教材和教師的指導(dǎo)，可以按照步驟完成開發(fā)，但是一旦遇到問題，不知道如何排查，更不知道如何解決[7-8]。這并不符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，尤其是高等職業(yè)院校專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的安裝調(diào)試技能的培養(yǎng)。因此，筆者提出了將調(diào)試方法融入到物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程中，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)上做出改進(jìn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程的教學(xué)方案現(xiàn)狀

開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的高等職業(yè)技術(shù)院校有近百所，專業(yè)培養(yǎng)對(duì)接物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。培養(yǎng)面向軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)以及計(jì)算機(jī)、通信和其他電子設(shè)備制造等行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員、物聯(lián)網(wǎng)安裝調(diào)試員、信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理人員、軟件與信息技術(shù)服務(wù)人員等，能夠從事物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝配置和調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行管理與維護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃和管理等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[9-10]。

物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程，該課程依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和相關(guān)崗位能力要求設(shè)置，對(duì)培養(yǎng)本專業(yè)綜合能力起到支撐作用。課程教學(xué)方案設(shè)計(jì)雖然多集中在移動(dòng)端應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)，但也離不開傳感器、執(zhí)行器、網(wǎng)關(guān)等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是移動(dòng)端如何通過物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)獲取傳感器數(shù)據(jù)，如何控制執(zhí)行器，是物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)的核心功能。這其中有很多涉及到通信的地方，最典型的是物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用需要頻繁地與物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)進(jìn)行通信。

在項(xiàng)目化教學(xué)的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，從界面布局開發(fā)入手，因其相對(duì)簡(jiǎn)單且效果明顯可見，容易激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；然后學(xué)習(xí)活動(dòng)的基本寫法，調(diào)用第三方物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)提供的jar包中的相關(guān)接口，與物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通信。在實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生按照教材和講授步驟操作，一旦遇到問題，只能一遍遍地與教材中所寫步驟對(duì)照，而沒有掌握排查問題、定位問題的方法。這與培養(yǎng)目標(biāo)中培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的安裝調(diào)試能力的目標(biāo)略有不符。

2 將調(diào)試方法融入到物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程

為了解決前述問題，筆者將調(diào)試方法融入到物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程中，在教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目設(shè)計(jì)上分別進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，前文簡(jiǎn)述了當(dāng)前通用的項(xiàng)目化教學(xué)的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路，即從布局到活動(dòng)，再到調(diào)用jar包接口與物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通信的順序。這個(gè)設(shè)計(jì)思路是沒有問題的，從布局到活動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單，都是本地執(zhí)行，按照教材講解操作，不容易出現(xiàn)異常情況。但是到了與物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通信的章節(jié)，涉及到網(wǎng)絡(luò)通信以及各種傳感器、執(zhí)行器，異常情況會(huì)明顯增多。問題就在于，因網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和具體情況不同，面對(duì)很多問題學(xué)生通過參照教材中標(biāo)準(zhǔn)的操作方法無法有效解決，而前面的學(xué)習(xí)并沒有讓學(xué)生掌握調(diào)試方法和定位問題的能力。因此非常有必要讓學(xué)生掌握基本的調(diào)試方法，通過調(diào)試可以定位、解決異常情況中的大部分問題。

在從布局到活動(dòng)的相對(duì)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)過程中，借助開發(fā)工具軟件提供的調(diào)試工具，學(xué)習(xí)調(diào)試方法。主要包括輸出關(guān)鍵點(diǎn)位的關(guān)鍵數(shù)據(jù)日志信息、Debug調(diào)試模式的使用，以及在調(diào)試模式中如何單步執(zhí)行程序、如何查看變量值、如何執(zhí)行額外指定的代碼等常用的調(diào)試方法。經(jīng)過前面對(duì)調(diào)試方法的學(xué)習(xí)，課程項(xiàng)目進(jìn)度逐漸推進(jìn)，可能遇到的異常情況逐漸增多，學(xué)生就可以使用前面掌握的調(diào)試方法，自己定位解決大部分問題。Debug模式下查看token變量值如圖1所示。

圖1 Debug調(diào)試截圖

需要指出的是，這里提到調(diào)試，仍然可以按照教材內(nèi)容進(jìn)行操作，而非需要學(xué)生看懂各種報(bào)錯(cuò)信息，讀懂報(bào)錯(cuò)堆棧。因?yàn)檫@些需要深厚的開發(fā)語(yǔ)言功底，并不符合高等職業(yè)院校對(duì)大多數(shù)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。這里提到的調(diào)試，主要包括檢查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，檢查是否正確獲取了用于登錄狀態(tài)校驗(yàn)的token值，檢查獲取到的傳感器信息、每個(gè)傳感器的名稱和數(shù)值是否符合預(yù)期等。主要解決將一個(gè)較長(zhǎng)鏈路的通信過程拆分成幾段，具體判斷從哪一段開始出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的問題。比較常見的是，判斷數(shù)據(jù)沒有展示出來的原因，可能是數(shù)據(jù)沒有被收到，也可能是收到了數(shù)據(jù)但沒有被正確展示在界面上，如圖2所示。

圖2 鏈路拆分

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，加入方便學(xué)習(xí)調(diào)試方法且有助于深入理解所調(diào)試數(shù)據(jù)的任務(wù)。能進(jìn)行調(diào)試的前提是知道數(shù)據(jù)的流向，知道正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是什么，所以在任務(wù)設(shè)計(jì)上，要將關(guān)鍵的數(shù)據(jù)鏈路分解開，或者更深入一步。比如與物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通信時(shí)調(diào)用云平臺(tái)提供的第三方j(luò)ar包，這是物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)通用的做法。但是直接調(diào)用jar包，是不利于學(xué)生理解通信時(shí)具體的數(shù)據(jù)流向和核心數(shù)據(jù)內(nèi)容的。

對(duì)此，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)使用HTTP協(xié)議直接連接物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，獲取傳感器數(shù)據(jù)的任務(wù)。這里使用封裝好的HTTP協(xié)議包，并不需要學(xué)生深入理解HTTP協(xié)議。但可以讓學(xué)生看到、理解請(qǐng)求和響應(yīng)的原始數(shù)據(jù)樣式，一般為通用JSON格式數(shù)據(jù)，如圖3所示。有了上述經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在后續(xù)開發(fā)、部署或調(diào)試時(shí)，遇到使用第三方j(luò)ar包接入物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的異常情況時(shí)，就會(huì)清楚數(shù)據(jù)的流向，知道正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是什么，從而有的放矢地利用掌握的調(diào)試工具進(jìn)行調(diào)試。

2.3 融入調(diào)試方法的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程的優(yōu)勢(shì)

筆者對(duì)傳統(tǒng)課程的改進(jìn)，契合高等職業(yè)院校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生學(xué)習(xí)思路更加清晰，理解問題更加深入，有效提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率。具體優(yōu)點(diǎn)如下：①直接培養(yǎng)、增強(qiáng)了學(xué)生的安裝調(diào)試能力；②將長(zhǎng)鏈路分解，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)理解；③由淺及深培養(yǎng)學(xué)生定位問題、解決問題的能力，使課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)更流暢；④有助于幫助部分學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)剖析現(xiàn)象，深入理解原理。

3 結(jié) 語(yǔ)

在高等職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)掌握調(diào)試方法，有助于提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，提升安裝調(diào)試的實(shí)踐能力，提升其核心競(jìng)爭(zhēng)力。融入了調(diào)試方法的物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)課程，對(duì)傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，雖增加了部分內(nèi)容，但使實(shí)踐授課或理實(shí)一體授課更加順暢，學(xué)生理解問題更加深入，具有較高的實(shí)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值。從教學(xué)效果反饋來看，整體成效明顯，但仍存在一些具體的設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步發(fā)掘和研究。