物聯(lián)網(wǎng)工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)模式改革

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摘要：通過“卓越工程師”計劃加強校企合作，針對專業(yè)實踐教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，但是由于各種原因?qū)е聦嵺`教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃，培養(yǎng)方案修訂工作與專業(yè)實踐需求不能及時匹配。在實踐教學(xué)過程中，基于安全、技術(shù)保密等原因只允許學(xué)生對生產(chǎn)過程進(jìn)行了解和觀摩，學(xué)生不能直接參與實際操作，生產(chǎn)實習(xí)效果無法得到保證。針對以上問題，我校通過“產(chǎn)學(xué)研”合作，建設(shè)校外專業(yè)實踐教育基地，制定專業(yè)實踐課程方案，對企業(yè)自主研發(fā)的嵌入式智能家居項目采用案例驅(qū)動模式，讓學(xué)生利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動代碼，應(yīng)用Python編程制作界面程序，模擬企業(yè)的實際項目開發(fā)流程，通過指導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生完成項目的前期調(diào)研、策劃、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試等環(huán)節(jié)的工作任務(wù)，共同協(xié)作完成一個項目的開發(fā)，提高學(xué)生的項目實戰(zhàn)能力。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學(xué)研；項目驅(qū)動；實踐教學(xué)；教學(xué)模式改革

引言

人類創(chuàng)造力發(fā)展主要依靠創(chuàng)新精神，而創(chuàng)新需要在實踐中進(jìn)行推動。教育工作者應(yīng)該結(jié)合理論教學(xué)，通過各個方面的技術(shù)實踐，讓學(xué)生具備獨立的創(chuàng)新能力，進(jìn)行跨學(xué)科知識融合，滿足技術(shù)的不斷創(chuàng)新，解決社會對多樣性人才的需求。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為我校新開辦的新工科專業(yè)，具有學(xué)科交叉、軟硬件集成、綜合分析性強的特點，對學(xué)生的綜合實踐能力提出更高的挑戰(zhàn)。通過物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)實踐和探索，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)能力支撐的要求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核機制等進(jìn)行設(shè)計和改革嘗試，培養(yǎng)具有鮮明地區(qū)特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才。2020年北京工業(yè)大學(xué)王秀娟等針對新工科建設(shè)圍繞專業(yè)育人目標(biāo)，課程目標(biāo)等，提出了課程的改革思路，以適應(yīng)新工科建設(shè)的需求。2020年南華大學(xué)屈愛平等結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)發(fā)展趨勢以及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，針對當(dāng)前新工科和創(chuàng)新等熱點問題，結(jié)合南華大學(xué)的辦學(xué)定位，探索具有地方和行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以提高物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。2018年西安科技大學(xué)黨琪等分析了目前高校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，并提出了以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革舉措，2017年福建師范大學(xué)陳曦碧等主要從畢業(yè)論文（設(shè)計）、實習(xí)、實驗教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃四個主要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的管理著手，采取有效措施提高各環(huán)節(jié)質(zhì)量，并重視管理人員培養(yǎng)；2017年北京信息科技大學(xué)吳韶波針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點以及工程教育認(rèn)證的要求，分析了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的課程設(shè)置，設(shè)計了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容，并對實驗教學(xué)模式進(jìn)行了探究。2016年沈陽工程學(xué)院戴憲濱提出實踐教學(xué)體系始終堅持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，突出學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)中的“主動性、獨立性和創(chuàng)造性”。2016年余文森對應(yīng)用創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系進(jìn)行研究，提出基于應(yīng)用創(chuàng)新型人才內(nèi)涵、地域特色以及學(xué)校專業(yè)優(yōu)勢，給出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位。針對我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實際情況，以培養(yǎng)目標(biāo)和定位為指導(dǎo)，優(yōu)化課程內(nèi)容，改革評價方法，探索更有效的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實踐教學(xué)改革研究就顯得尤為重要。

1目前存在的教學(xué)問題

我校通過“卓越工程師”計劃加強校企合作，針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，但是仍然存在如下問題：（1）專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃，培養(yǎng)方案修訂工作與專業(yè)實踐需求不能及時匹配。（2）西部地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)相對較少，學(xué)生在實習(xí)過程中存在一定安全和技術(shù)保密隱患，企業(yè)接受學(xué)生實習(xí)的積極性不高，只允許學(xué)生對生產(chǎn)過程進(jìn)行了解和觀摩，學(xué)生不能直接參與實際操作過程，生產(chǎn)實習(xí)效果無法得到保證。（3）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新型專業(yè)，具有工程實踐背景專任教師較少，實習(xí)指導(dǎo)教師在企業(yè)的工作經(jīng)歷和實踐經(jīng)驗比較欠缺，導(dǎo)致在項目驅(qū)動式實踐教學(xué)的過程中存在一些問題。

2具體改革目標(biāo)、方法及內(nèi)容

2．1改革目標(biāo)

（1）根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新教育目標(biāo)要求，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，及時修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，同時在實踐教學(xué)中進(jìn)行檢驗和修正。（2）利用企業(yè)的相關(guān)資源，加強實踐實訓(xùn)平臺和設(shè)施的聯(lián)合建設(shè)，有效解決學(xué)生實習(xí)場地問題，讓學(xué)生能夠主動參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程，結(jié)合所學(xué)理論知識，在實踐中探索、驗證和創(chuàng)新。（3）提高教師實踐教學(xué)和創(chuàng)新能力，讓教師積極參與到理論和實踐結(jié)合的教學(xué)過程，必要的時候可以選配實習(xí)指導(dǎo)教師去企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，與企業(yè)工程師共同探討實踐教學(xué)方案。

2．2改革方法及內(nèi)容

2．2．1改革方法將創(chuàng)新教育與理論教學(xué)、實踐教學(xué)各環(huán)節(jié)進(jìn)行有機融合，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，及時修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)方案中所占比重。在教學(xué)過程中，采用項目驅(qū)動的方式對各知識點進(jìn)行綜合設(shè)計學(xué)習(xí)，充分利用學(xué)校已有的實驗教學(xué)示范中心和重點實驗室的實驗平臺外，加強與企業(yè)進(jìn)行“產(chǎn)學(xué)研”合作，建設(shè)校外專業(yè)實踐教育基地，熟悉企業(yè)軟件開發(fā)模式及流程，提高學(xué)生軟件編程技術(shù)的實戰(zhàn)能力，制訂校企聯(lián)合專業(yè)實踐課程方案。

2．2．2實踐課程內(nèi)容智能家居是利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將家中的照明系統(tǒng)和報警系統(tǒng)通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。該系統(tǒng)具有安全、方便、快捷、高效、智能化和個性化的特點，同時在節(jié)能方面的效果優(yōu)勢非常明顯，具有廣闊的市場前景。本實踐課題將針對人們在現(xiàn)實生活中的真實需求量身打造，讓人與家居之間有效互動，感受更加舒適，更加人性化的現(xiàn)代生活。該實踐課程內(nèi)容為企業(yè)自主研發(fā)的嵌入式智能家居項目，學(xué)生利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動代碼，使用Python語言編程制作界面程序，分析案例數(shù)據(jù)，為以后進(jìn)行嵌入式開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。（1）總體流程。（2）硬件模塊：LED模塊、蜂鳴器模塊、視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊。（3）工作內(nèi)容。首先根據(jù)電路圖以及說明書查看各引腳地址從而實現(xiàn)LED開關(guān)燈功能、蜂鳴器報警功能，將視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊與相對應(yīng)的開發(fā)板進(jìn)行連接實現(xiàn)實時監(jiān)控和溫度監(jiān)控功能。獲取LED驅(qū)動程序和應(yīng)用測試程序，編譯uboot和linux內(nèi)核源碼，拷貝驅(qū)動和測試程序到上位機linux系統(tǒng)，在下位機上進(jìn)行測試，修改linux內(nèi)核源碼，去掉led閃爍的問題，上位機執(zhí)行計算。編寫動態(tài)庫django服務(wù)器然后基于Python進(jìn)行頁面布局設(shè)計及功能實現(xiàn)。

3結(jié)論

通過項目式驅(qū)動案例實踐教學(xué)，讓學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識。利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動代碼，應(yīng)用Python編程制作界面程序，模擬企業(yè)的實際項目開發(fā)流程，通過指導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生完成項目的前期調(diào)研、策劃、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試等環(huán)節(jié)的工作任務(wù)，協(xié)作完成一個項目的開發(fā)，提高學(xué)生操作項目的實戰(zhàn)能力。

參考文獻(xiàn)

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作者：王志國 高和亮 王曉強 黃建偉 馬少瑛 單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系