基于开源智能硬件的移动互联应用技术专业教学改革

夏 旭

（湖南安全技术职业学院 湖南·长沙 410151；中南大学 湖南·长沙 410083）

一、引言

以手机为代表的移动互联设备的广泛应用，已经对人们的工作和生活带来了巨大的影响，企业对移动互联应用技术人才的需求日益增加，在这种背景下2015年我国高职高专专业目录中开始增设“移动互联应用技术”专业，该专业涵盖了电子、计算机等专业知识，课程内容包括了底层硬件、软件以及应用开发，目前，高职院校在该专业的人才培养上相对滞后，在专业课程的授课过程中，仍以偏软件应用开发为主，学生难以了解底层硬件和应用开发的关系，所培养的学生难以满足企业在硬件设计上的技术要求[1]。

2017年7月，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》[2]，提出在智能教育领域，要利用智能技术加速推动人才培养模式、教学方法改革。在这种背景下，利用智能技术对移动互联应用技术专业进行教学改革具有重要的意义。本文将分析目前移动互联应用技术专业教学中存在的问题，并在对开源智能硬件优势进行阐述的基础上，探讨将其应用在专业教学改革中的可行性。

二、移动互联应用技术专业教学存在的问题

1.交叉性强，专业课程教学难度大

移动互联应用技术专业在高职院校一般开设在电子系或者计算机系，通常电子系的师资偏重硬件设计与开发，而计算机系的师资则偏重软件设计与开发，然而，该专业实际上是一个交叉性较强的专业，学生不仅需要学习计算机知识、软件开发知识，还需要熟悉硬件电路知识、传感器知识，目前的专业教师并没有学习移动硬件软件开发方面知识的经历，也没有参与移动应用方面开发的经验，因此，对专业教师而言，专业课程教学难点较大。

2.软硬结合，对实践教学平台要求高

移动互联应用技术专业的人才培养目标决定了学生必须了解云计算技术，能在熟悉各类移动硬件平台的基础上，开发应用程序，因此，对实践教学平台提出了更高的要求。这类实践教学平台不仅需要支持硬件和软件实验，也需要支持云平台、无线传感器等移动互联技术，而目前已有的开发平台，往往以单片机、嵌入式开发为主，无法让学生获得丰富的移动互联应用体验，难以帮助学生理解和掌握移动应用的开发方法。

针对上述问题，本文将以“开发快”为例对开源智能硬件特点和优势深入分析的基础上，探讨基于开源智能硬件的移动互联应用技术专业改革，力图破解难题，提升学生学习兴趣，提高教学效果。

三、“开发快”开源智能硬件的优势

1.开源硬件简介

开源硬件即Open Source Hardware，最早在国外兴起，它借鉴了开源软件的许可方式，是指用与自由及开源软件相同的方式设计的硬件[3]。这类开源硬件的设计者会公布包括PCB图、电路图、物料清单、源码、开发包、工具包在内的所有详细资料。开源硬件概念是由开源运动发起人布鲁斯.佩伦斯在1997年发起并确立的[4]，其目的是为了促进硬件制造商自行认证其开放硬件产品。开源硬件和开源软件的出现，促使开源社区成为开发者们活跃的平台，社区中往往有大量从初级到高级的免费教程、案例，适合初学者学习，并能帮助创意者快速实现目标，这类平台同样也非常适合高职学生。

2.“开发快”开源智能硬件的特点和优势

“开发快”是一款开源智能硬件，它是由易通星云公司运营，公司力图打造一个面向互联网工程师技术的社区，并提供免费的技术开发服务，社区包括门户网站、开发者中心、技术论坛、开源方案等，解决行业智能产品研发过程中的开发慢、周期长、成本高等痛点，构建企业级的智能化产品与平台。

“开发快”开源智能硬件在2016年年底到2017年上半年，以活动推广的方式免费向学生和开发者赠送10000余块开发板，其基本款的官方售价低于200元，吸引了大批学生用户和企业开发人员使用，目前，使用该开放平台的用户超过5万，以“开发快”为基础的应用超过500个，开发者社区积累了一大批优秀的开源项目和教程，极大的方便了初学者自主开展学习。该平台的总体设计如图1所示。

图1 “开发快”开源智能硬件平台

从总体上来说，“开发快”开源智能硬件不同于传统的单片机、物联网实训设备，其主要优势包括：

（1）价格低廉：“开发快”官方免费发放的M302I小e Wifi开发板，其淘宝价格仅为169元，而且搭载了Wifi模块、温湿度传感器、OLED显示屏、气压传感器、RGB灯、IR接收发射管、音频AD芯片等，功能强大，可以实现基于微信端的大气压查询、温湿度查询、RGB灯控制、音频输出等功能，还可利用微信进行远程控制和语音互动，官方提供全套的微信+硬件模块+软件全套开源代码，并有示范视频教程，对于初学者尤其对于学生而言投入小，但是，功能强大。

（2）内置 Wifi，便于开发：“开发快”采用了乐鑫的ESP8266芯片作为内置的Wifi模块，改变了传统的利用STM32或者51单片机进行开发过程中Wifi功能必须依赖于外部接口的方式，极大的方便了开发者。开发语言可以使用底层的C语言或者顶层的JAVA语言，适应范围广，在原有硬件软件资源上进行开发，降低了开发难度，是高职学生作为初学者非常好的一个学习和开发平台。

（3）可扩展性好，支持多类平台：“开发快”不仅支持 Wifi，也支持 2G、GPS、Lora等多种类型场景，提供七大常用计算平台的SDK，能满足多种开发需要，支持个性化微信和APP的定制，操作简便，能为学生实现创意类项目提供平台支持。

（4）学习资源丰富：开源智能硬件注重产品的推广，其技术社区有丰富的各类成功项目资源、教材和文档，初学者能很方便的在社区发布求助获得帮助，从而进一步激发初学人员的学习兴趣。

四、开源智能硬件在移动互联应用技术专业的教学实践

1.优化专业教学内容

移动互联应用技术专业课程体系中需要涉及移动端控制，例如，移动端利用微信或者APP实现对LED灯的控制、对声音的控制、对温度的控制等，实现一系列智能产品，最常用到的是Wifi的无线通信功能和GPS（或北斗）的定位功能，传统的教学模式下，需要对各类相关硬件、软件理论知识进行学习，而且很难获得直观的体验，而利用开源智能硬件进行学习，则可以利用官方开放的源代码进行教学，降低教师教学难度，并快速让学生获得实际体验，从而激发学生的兴趣。

以让学生理解微信对传感器的控制为例，课堂上，只需要学生利用手机微信关注公众号“开发快之家”，点击公众号中“我的设备→配置绑定”，点击“绑定/解绑”后，即可实现微信控制显示当前温湿度、大气压、多彩灯等，如图2所示。能让学生快速理解移动端通过Wifi模块实现对各类传感器的控制。

图2 利用微信实现对“开发快”控制

2.提供创客教育

“大众创业，万众创新”是近几年非常火热的话题，不少高校开设了创客工作室，鼓励学生发散性思维，进行创意设计[5]。在这种“双创”的大环境下，利用开源智能硬件具有多类外部接口，并支持七大常用计算平台的特点，围绕开源硬件软件，引导学生进行创新创意，并通过“创意体验和分享”，激发学生的发散性思维，提高团队协作能力，最终开发出实用的产品，并引导学生模拟公司的方式进行产品的迭代开发，产品的推广，提高学生的创新能力和创业意识。

结束语

在对移动互联应用技术专业教学中存在的问题进行分析的基础上，提出使用开源智能硬件进行教学实践改革的思路，并对开源智能硬件平台的特点和优势进行了阐述，对将其引入到专业实践教学的可行性进行了分析，后续将围绕该平台进行整个专业课程的进一步改革，提升学生学习兴趣，提高教学效果，并在项目开发过程中实现对学生创新创业能力的培养。

参考文献：

[1]刘泽平,羊四清.计算机专业嵌入式方向课程体系建设[J].计算机教育,2013（6）:027.

[2]国务院.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知 [J]http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.2017

[3]Open-sourcehardware[EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Opensource_hardware,2014-12-18.

[4]PerensB.The Open Hardware Certification Program[EB/OL].http://lists.debian.org/debian-announce/1997/msg00026.html,2014-12-27.

[5]雒亮,祝智庭.开源硬件:撬动创客教育实践的杠杆[J].中国电化教育,2015（4）:7-14.