物联网课程的实践教学分析

刘振江

江苏省徐州技师学院 江苏 徐州221000

摘要：随着信息与通讯技术的快速发展，特别是5G网络的推进，以物联网等为代表的第三次信息化浪潮给社会经济发展带来巨大推动力。物联网是可以在任何时间、任何地点实现物和物、物和人、人和物互联互通的网络，融合了多方面技术，成为培养计算机、电子信息通信类等方向研究生综合设计、分析和实现复杂计算系统，以及解决复杂信息化工程问题能力的重要学科。

关键词：物联网课程；实践教学；策略

1研究背景

互联网本身就是基于计算机技术发展而建立起来的一个新的领域，这是传统领域与现代技术的一次碰撞。在该专业教学中，学生不仅要掌握基础的计算机操作技术，还要具备计算思维能力。计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的能力，拥有这种素质才能够更好地在工作中实现创新。物联网实践教学中，对于常规感应器的算法学习是其中的重要模块，特别是感应器的计算机算法，是实践教学的重中之重。物联网设计的关键在于研发感应技术，从当前我国物联网技术的发展情况来看，技术的复合性特征逐渐增强，该专业的实践教学要重点培养学生将大数据、云计算等新型技术整合应用的能力，重点关注算法设计课程，这才是物联网行业未来进一步发展的基础。

2教学内容与路线规划

2.1知识体系构建

以物联网的三层架构为基础，测量采集物理世界信息的感知层、网络层（传输层或通信层）、应用层，采用以嵌入式系统或微机电系统为核心的软硬件综合体，以连接和传输为核心的网络层和上层应用软件综合构建出物联网系统的知识体系。同时，限于课时并考虑到对已讲授内容的留白，有些教学内容没有讲授，通过课下网络共享的方式留给学生自主学习。

2.2教学路线规划

课程教学内容围绕以下几个路线进行讲解：①以数据的生命周期为线索进行讲解，包括数据的产生、传感/测量、汇聚、融合、传输、存储、加工、展示等；②以物联网的基本架构（即体系结构）为线索进行讲解，着重指出虽然物联网至今没有统一的架构、组成和协议等，但在某些细分领域或行业内，物联网有相对一致的规范；③以不断深化对物联网的形态认识为线索进行讲解，例如WSN、RFID、M2M均为物联网，要着力把握物联网系统的本质；④以工程案例或真实项目为牵引，注重引导学生加深对物联网在生产生活中应用的认知，增强其对这一复杂计算系统的开发能力。以上路线基本形成了物联网系统工作的全过程。

3物联网课程的实践教学

实践经验。专业的实践教学水平取决于教师的个人实践能力。但是在中职院校中，绝大部分教师都只擅长理论，掌握技术原理，但是没有过相关从业经验。这样一来，在教学过程中就不能根据当前行业的实际需要来调整教学内容，教会学生们需要的实践技能，这使得实践教学成为物联网专业课程中的一片短板。教学内容。物联网行业目前正处于飞速的发展阶段，行业技术在快速变革，被作为重点教学的实践性内容，在一段时间过后很可能已经更新或者被淘汰，这说明实践教学的课程内容是需要不断调整的，如果一成不变，将无法令学生在毕业后迈入该行业中，与行业需求脱节。而在实际教学中，固有的内容占据了课本，教学内容长期不更新，更新的速度无法企及行业发展的速度，学生所学的知识和技能与他们毕业后的就业需要存在差异。实践教学的条件。实践教学与理论教学不同，它的特殊性就在于需要拥有技术、设备、环境的支持，这对学校的办学条件有很高的要求。但从实际来看，拥有专门实践基地的中职院校数量不多，校内可供使用的实践设施不充足，已经无法满足学生在课上和课下的实践需要。

4物联网课程的教学策略

4.1物联网感知层技术

感知层是物联网直接与物理世界进行交流的部分，主要用于传感物理世界信息和控制硬件结构工作。感知层中的设备通常采用无线方式连接，由于具有短距离、低速度、低功耗、低成本、低复杂度等特征而被称为无线个域网，即线低速网络。不同机构先后研发了一系列无线个域网的同类技术，通常包括蓝牙Bluetooth（包括低功耗蓝牙BLE）、紫蜂ZigBee、红外通讯技术IrDA、近距离通信技术NFC、超宽带UWB、HomeRF、Z-wave、Thread8种无线通信方式。基于此，教学中要向学生特别指出，感知层内部通常采用上述无线通信方式实现模块之间的连接与信息传输，因此感知层内部是有网络的。物联网的体系结构中存在网络层或传输层，网络层在物联网中承担的是连接与通信功能，准确地讲，这种基本功能跨越物联网的感知层与网络层。感知层中的网络主要为无线个域网，用于连接底层的各种设备。相比之下，网络层中的网络在覆盖范围、通信速度、功耗和成本方面比感知层更高，主要负责将数据传输至应用层接受处理，其网络功能覆盖了物联网的底部两层，但在功能上有所不同。在此基础上，对无线个域网、无线局域网（Wi-Fi）、无线城域网（WiMAX）、无线广域网/移动通信网/移动互联网/M2M、互联网进行概要性比较讲解。

4.2基于工作过程的实践课程教学

基于工作过程的课程设计是目前职业教育课程设计的主导，如今在我国已经基本发展成熟。这种教育模式的目标是培养出适应劳动技术、有能力参与设计和改变技术及工作环境的人才，目前最常用的“项目教学法”就是基于该理论建立起来的。基于工作过程的实践教学以学生未来就业后的工作过程为导向，需要完成专业技能教学，还要将采集到的有关专业对口工作的工作方式、工作环境、工作技术、工作态度等信息结合起来，创建出一个独特的学习情境，让学生在其中进行有序化的学习。例如，通过调查研究和信息汇总，得出物联网专业教学涉及移动通信网技术、传感网技术、互联网技术、有线电视网技术等。要求物联网技术员必须能够熟练使用计算机办公软件，了解基础性的元器件知识，掌握基本的元器件检测、板卡检测、板卡维修、产品组装和调试能力，对电源设备、视频设备、传感器的功能和性能有一定了解。物联网销售需要拥有较强的沟通表达能力，了解计算机、数据库、弱电设备，有一定的IT系统设计、实施基础。基于这些工作要求开展实践教学，能够最大程度提升实践教育有效性。在教学过程中，教师可以为学生布置工作任务，让他们提前体会到接近真实的工作体验，将所学的知识和技能综合起来去解决实际问题。

4.3案例式教学方法

物联网是典型的应用系统，挖掘生产生活中的典型案例作为教学资源是提升学生认知、强化思维、拓展其开发能力的重要途径。教学中，一方面将生活中常接触到的物联网系统作为案例进行概要性讲解，对其架构进行剖析；另一方面，将本课题组负责开发的真实物联网工程项目引入到课堂教学中，对需求分析、设计方案、开发过程、项目管理、汇报答辩、结题验收等环节进行讲解，帮助学生树立物联网系统开发的整体意识，为增强其物联网项目开发能力奠定基础。案例采用的均为物联网系统，但受限于当时认知，没有明确标示出物联网系统字样。事实上，物联网系统早已被应用于实际生产生活中，但是经过后期理论认识和实践拓展才形成了物联网这一明确概念。因此，在教学过程中要向学生强调物联网的形态和应用是伴随着理论、技术与工程的不断深化而普及开来的。

5结论

实践教学是物联网课程的重要内容，必须对实践教学资源和教师队伍加强建设，与企业建立合作关系，更新实践教学的内容和方法。

参考文献：

[1]黄永前.中职计算机网络技术专业“物联网技术应用”课程标准开发与实践[J].科技与创新，2018(023):140-141.

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[3]黄永前.中职计算机网络技术专业“物联网技术应用”课程标准开发与实践[J].微计算机信息，2019(023):140-141.

[4]陈玉娥,翟菊叶,蒋秀林.物联网专业实践教学质量提升方式探讨[J].长春师范大学学报,2021,40(12):154-158+162.