物联网专业课程体验式教学模式探索

文/刘杰

随着物联网专业技术不断的蓬勃发展，国内高校也开启了物联网专业建设的高潮，以满足工业界对物联网专业人才的大量需求。由于物联网专业属于复合学科，结合了计算机技术、传感器技术、嵌入式技术、RFID电子标签技术等多种技术知识，具有学科融合性高，综合应用强，授课难度大的特点。目前大多教育研究者认为采用传统的教学模式无法达到较好的教学效果，在这样的背景下，针对物联网专业教学难的现状，一些新的教学模式被提出，刘尚旺、王燕等提出通过项目比赛为主导或项目驱动的方式提升物联网专业的教学效果[1－2];卢少平等人利用物联网技术建设新一代的物流管理教学实验室平台来强化物流管理专业的教学实践环节 [3];罗贤利用开源平台arduino构建空气质量监测系统充实物联网专业教学模型[4]。以上教学方式都利用了客观环境，创设新的教学情境和专业实践体验来加强物联网专业教学，是目前物联网专业教学模式改进的主要方向。因此，如何利用好当前校企协同大环境优势，将实践教学的精髓加入到当前物联网专业教学体系中，强化学生的实践体验和动手操作能力，成为目前的物联网专业教改的热点问题。

一、校企协同环境下的物联网专业体验式教学

1.物联网专业课程的体验式教学模式分析

体验式教学源自于夸美纽斯的教学思想、卢梭自然主义教学思想以及杜威经验主义教学思想，学生在创设的体验式情境中进行亲历体验活动，产生知识的自我建构，最终获得更为直接的学习经验。体验式教学法应用广泛，一般适用于操作性和实践性较强的专业，包括工科门类下的大部分学科、医学、管理学、会计金融等等都适用。

由于物联网专业课程知识庞杂，涉及到网络技术、传感器、嵌入式电子技术等硬件方面的知识，还涉及到诸如软件工程、算法等软件方面的知识，专业课程不仅要求学生掌握较深的理论专业知识，还需要熟练的操作和知识运用能力，高校普遍采取理论授课+实践实训的方式进行，部分物联网专业课程在教学内容上跨度较大，很多学生还没弄清楚相关技术知识，对物联网产品内涵、实用性和拓展性概念模糊就开始进入实践开发阶段，体会不到物联网产品的应用和生命力所在。因此，增加体验式课程教学能够让学生加深对理论的理解，并在后续的开发实践中对最终形成的物联网产品产生感知联系，有利于激发学生的实践热情，让学生快速形成“做中学”的实践视角，培养学生独立思考解决问题的能力。

物联网专业要成功的开展体验式课程教学，必然要经历三个阶段。(1)教学场景的创设阶段:利用物联网产品展示平台和体验实验室，创设实践体验教学情境;(2)教学活动的设计阶段:教师根据体验场景组织和引导学生进行物联网产品的教学体验活动;(3)教学效果的评估阶段:对体验活动的教学总结与评价。

2.结合校企协同环境下的体验式教学模式创新

物联网专业体验式课程的顺利开展，离不开与企业的协同合作，尤其是第一个教学情境的创设阶段，需要物联网体验式产品实验室作为重要支撑。物联网体验式产品实验室的搭建需要技术上的指导维护，而这方面在高校普遍存在一定的短板。因此，需要采取校企协同合作的模式来搭建物联网的体验实验室。

由于在国内的物联网产业的发展呈现不均衡的现象，东部沿海地区和中部地区物联网产业发展速度快，且物联网产品种类较多，而物联网专业课程又要求具有一定的理论和实践的覆盖面，因此在合作企业的选择上要考虑到体验式产品的种类，同时要兼顾体验式产品的质量。企业负责提供与当前生活紧密联系的具有高新技术的物联网设备，并提供设备的开发使用等技术性服务，配合当前的物联网教学课程将设备有机的串连整合，形成新的教学资源平台，并对教师加以一定的培训和指导，而教师可以把专业课程的体验式教学组织思路反馈给企业，形成教学与技术上的有效沟通，有助于教师开展和修正体验式教学活动过程和教学评价。

二、物联网专业课程体验式教学模式实施探索

1.体验式课程设计

物联网相关专业课程，应包含一定量的理论课时和实践课时，而体验式课程可根据该门课程的具体情况进行设定，一般三者的比例关系可以按照2:1:2的比例来进行，体验式课程在整个课程体系中扮演过渡角色，起到将理论授课与实践课穿针引线的作用，在授课过程中不仅要让学生体验到物联网产品的使用魅力，激发学生后续的实践开发热情，同时也为后续的实践开发成品提供了成果校验的平台和方式。

2.物联网专业体验式教学实验室建设

物联网体验式教学实验室作为体验式课程创设教学情境的重要场所，其建设和维护具有非常重要的意义。我院在根据物联网专业课程教学内容的涵盖面上，建立了智慧商城、智慧农业、智能家居三个体验实验室教学平台，以满足教师和学生在专业上的课程实践体验要求。

以智慧商城体验实验室为例，该实验室以未来超市作为设定体验场景，配备智慧商城管理控制台、收银接收控制台、试穿统计控制台、智能购物车终端、智慧网关、超高频读写器、无线摄像头等硬件设备。所有硬件设备采用无线传感网络WSN连接，并配备了商城管理系统、试穿统计系统、商品追溯系统、商品收银系统、购物车自助购物系统等5大软件系统。商城管理系统负责调度实验室所有设备的状态，试穿统计系统作为用户的商品体验区，当用户试穿了智能货架上的某个鞋子或衣服就会被统计记录下来，并为以后的大数据分析提供依据，店主可根据试穿率数据将试穿率长时间太低的商品下架，换上试穿率高的商品。购物车自助系统部署在电子购物车上的智能终端，当顾客从智能货架加入商品到购物车，智能终端自动显示产品信息和价格累计，而当顾客将电子购物车推到结算区，收银系统会自动对电子购物车中的所有商品进行结算;每个商品在隐蔽部分贴有RFID标签，当顾客或店主对某件商品有疑问，可通过RFID到商品追溯系统查询商品的产地、尺寸等商品信息。智慧商场体验式教学实验室基本涵盖了物联网专业中的RFID、无线传感网络技术、物体目标跟踪定位等技术，为体验式课程提供了较好的教学情境创设基础。

3.物联网专业课程体验式教学活动设计

体验式课程最关键的阶段在于如何成功的创建出体验式的教学活动情境，而物联网专业体验式教学要根据教学内容，依赖教学实验室的物联网设备创设出符合课程内容实际的现实情境，在教学过程中，教师可以让学生扮演物联网产品的“使用者”角色，在产品的使用过程中思考技术的亮点以及产品为什么要这样实现而不是那样实现，产品开发的难度和现实可行性等等问题，一款物联网产品从研发到测试再到最后的投入使用和推广，实际上需要一个相当长的过程，而这个过程至始至终伴随着用户体验的反馈信息，只有质量过硬、用户体验好的物联网产品才具有较强的生命力。教师在物联网体验课程中充当引导角色，引导学生在物联网产品的思考过程中达到对理论知识的进一步理解和升华，并激发学生在后续的开发实验的热情。

4.物联网专业课程体验式教学效果评估

在体验式教学活动结束后，教师可通过以下三方面评估其体验式教学课程的效果，1.学生是否深入的理解了物联网产品的内涵和外延，并将体验式课程的产品认知带入到实践开发训练过程;2.在后续的实践阶段，学生是否能通过实践内容感知到最后的开发成品，形成感知联系;3.对学生后续的学习状态方面的考查 (积极性、探究性等)，并根据教学效果的好坏调整体验式教学的课程内容和活动设计方案，形成有效的教学反馈，进一步增强体验式课程的感染力。

三、结论与展望

我们对物联网专业一个班级的《物联网应用开发》课程加入了部分体验课程，受到学生的欢迎，激发了学生对物联网专业深入学习的兴趣和热情，收到了较好的教学效果。在后续的教学研究中，还需要探索如何将物联网专业课程的教学实践开发结果融入到体验式实验室的产品使用检验中去，以进一步增强学生对物联网专业课程的掌握程度，提高学生的实践水平。

[1]刘尚旺.基于项目比赛的物联网教学模式研究 [J].计算机时代，2015，(4):52－54.

[2]王燕.以综合型项目开发为驱动的物联网教学模式探索[J].信息通信，2014，(10):281.

[3]卢少平.面向物流管理专业的物联网教学实验平台研究[J].物流技术，2014，(33):462－466.

[4]罗贤.职业院校物联网教学模型开发 [J].科技视界，2012，(2):180－181.