基于项目驱动的物联网应用案例教学研究

晏细兰 熊昕 杨震伦

为了提高物联网技术与应用专业学生的物联网应用系统开发实践能力、创新能力和就业竞争力，以及提高学生的综合应用知识的能力，根据物联网应用系统工程项目的突出的实践性，本文研究了案例教学法及其在基于项目驅动的物联网综合实践项目中的应用，讨论了实训课程的内容设置和教学形式，详细分析了基于项目驱动的案例教学的实施过程，介绍了案例教学的内容设计项目。实践证明，基于案例教学的项目学习能深化学生对项目开发过程的理解，提高他们灵活运用知识及解决实际问题的能力，同时提高学生的实际编程能力和创新能力。

物联网技术与应用专业主要培养工业应用、网络应用等嵌入式与物联网技术应用重点领域的人才需求，掌握物联网系统应用开发、无线传感器网络技术及物联网终端产品开发等新技术，提升学生嵌入式产品设计与物联网项目开发、实施、管理能力的高素质的技术应用性人才。要求学生具有较强的工程实践能力和团队合作能力，能结合理论做实践，能综合运用各种方法、技术和工具解决复杂的物联网应用开发问题。为了达到上述目标和要求，加强物联网应用开发的综合实践教学势在必行。在实践教学中，只有不断创新教学方法，才能培养学生的学习兴趣，提高他们的创新能力与实践能力。

1 物联网应用案例教学综述

为了使学生适应工作和时代的需要，在实施项目实践之前，邀请物联网应用方向的公司人员向教师展示企业的物联网项目开发过程，同时帮助教师了解企业使用的各种物联网项目开发方法，有利于老师设计和选择实践性强和可操作性强的物联网应用项目。

1.1 案例教学内容设置

物联网应用开发是一项综合性的工程活动，其所设计的相关技术和软硬件工具较多，因此应为学生学习一些关键且常用的技术和软硬件的使用提供必要的实践机会。目前，已编制的实训内容包括Android应用开发、物联网应用软件开发、物联网项目集成开发、智能家居应用等。

1.2 案例教学形式

联网应用相关的实践实训都在信息工程学院嵌入式技术与应用综合实训室进行，实训场所提供全天候的多媒体计算机实验环境，每位教师和学生都独自拥有一台PC机，且每台PC机均配备了必备的实践环境。课程实践以班级为单位，每期两周，采用封闭式的企业性的物联网应用开发项目培训。主要采用基于驱动的案例教学形式，项目案例分为验证型项目和设计型项目两类。对于验证型项目，教师利用多媒体演示案例实现过程，学生通过模仿实现类似的验证型的实验项目;在这个阶段，注重工程实践和案例教学的结合，教师在讲授了相关重点知识及分析了案例后，即可结合实例程序展示其应用，再结合教学情况设置一些问题，同时安排任务，让学生模仿案例程序做延伸练习。对于设计型项目，教师预先将企业开发的实际案例部署在服务器中，学生通过客户端访问、分析案例项目的功能，对学生进行分组，学生以组为单位，分析项目如何设计、编码、测试，以完成完整的项目设计，该阶段主要是通过模仿真实的项目开发过程，让学生了解企业项目开发流程，提升实际项目开发能力。

2 物联网应用案例教学实施过程

2.1验证型项目案例教学过程

案例教学对培养学生创新能力和解决实际问题能力具有很明显的优势，因此案例教学在实践训练中的应用是必要的。项目驱动的案例教学法要求教师必须精心设计教学案例，注重理论联系实际及教师课堂演示案例与学生实践项目的统一。现以物联网技术与应用课程的实践情况为例，探讨案例教学设计的应用。

物联网技术与应用主要教学内容为物联网体系架构设计、物联网开发环境的构建和射频识别技术应用与实践等，包含的技术为RFID技术、Wi-Fi技术和ZigBee技术等。根据教学要求，教师首先介绍了射频识别技术及无线传感器网络等技术的发展环境，然后构建一个物联网开发环境—构建ZigBee开发环境和Android开发环境，并逐步将知识应用到各开发环境中，最终形成多个综合验证案例。教师演示完案例的操作过程后，由学生完成同样的实践项目。教学内容的具体实践阶段如表1所示。

2.2 设计型项目案例教学过程

设计型项目实践过程主要采用的教学方法是项目驱动法。以基于物联网的公交车收费系统设计为案例，首先对该案例进行概括总结，介绍背景，多层架构，系统硬件，系统软件，使用Android数据网关，利用试验箱配套的丰富硬件资源，模拟实现公交车收费系统。从需求分析到总体设计，详细设计和编码，演示其实现过程，使学生模仿实现相关模块的功能，一边看一边练习。最后将学生分为几个项目小组;教师将项目功能分解，将分解的任务分配到每组。一般要求每个组独立完成一个子系统，该项目具有一定的难度，包括分析、设计、代码、测试等。学生设计完成后，应演示其结果并报告设计中所参考的内容。

最后各组提交项目设计报告，教师和学生一起总结项目，帮助学生巩固学习理论和实践内容，进而提高学生分析问题和解决问题的能力。

3 结论

项目驱动案例教学法在物联网应用开发与综合实践教学中取得了良好的教学效果，通过验证型项目的学习和设计型项目的实践，学生很好的掌握和理解了相关的技术，培养了其自主实践能力和发现问题、分析问题和解决问题的能力。总之，通过项目驱动案例教学法教学，学生的基本素质和知识应用能力都得到极大提高，创新意识和实践能力得到一定程度的训练。

基金项目：广州市高校第九批教育教学改革项目：基于项目式教学法的物联网技术与应用专业课程改革与实践（项目编号2017F36）。

（作者单位：1.广州番禺职业技术学院信息工程学院2.广州番禺职业技术学院机电工程学院）