学科融合在物联网综合设计实训中的应用

郑秋贞

（桂林电子科技大学北海校区，广西 北海 536000）

0 引言

2013 年2 月，国务院颁布《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》标志着物联网产业已经成为国家支持的战略新兴产业之一。 在2013 年到2019 年之间国务院和工信部一共颁布了12 个促进物联网产业发展的相关政策。 由此可见，我国对物联网产业发展的重视。 为了适应物联网产业的发展需求，国内很多大学申请开设物联网专业或者增加物联网相关课程[1]。

1 现状分析

物联网是一个包含信息技术领域的计算机科学与技术、信息与通信工程、电子科学与技术及控制的多学科交叉的技术课程[2]。 我校的电子科学与技术专业大三上学期开设了物联网概论课程，大三下学期开设了物联网综合设计实训课程。 物联网基础概论课程为2 个学分， 培养的主要目的是了解联网的基本概念，了解物联网的发展现状和关键技术，培养学生具有交叉学科的应用知识的能力。 物联网综合设计实训课为2.5 个学分， 课程培养的主要目的是培养学生具有运用物联网理论和实践分析解决实践问题的能力，使学生能适应物联网系统设备安装与调试、物联网系统运行管理与维护等方面的工作。

我校的电子科学与技术专业的学生在大一上学期开设了C 语言程序设计课程、电路分析课程，大二上学期开设了模拟电子技术课程， 大二下学期开设了数字逻辑电路课程， 大三上学期开设单片机原理与接口技术、无线传感器网络、传感技术及应用、物联网基础概论课程， 这些课程都为物联网综合设计实训课程开设提供了必备的基础知识。 由于基础课程学习的时间跨度较大，且课程都是由不同的任教老师担任，如果老师只是局限于本学科的知识， 而没有进行应用场景的扩展，学生在学习的时候就会觉得课程是脱节的。学完一门课程， 就是一个知识的结束， 而不会进行交叉学习，不会把各学科知识结合起来联合应用[3]。 电子科学与技术专业的学生，前期学习了大量的电子类知识，对互联网知识涉及比较少[4]，由于学时有限，并且在学习本课之前已经学习了Labview 及其应用课程，因此，在做综合设计的时候把Labview 引入物联网实训课中，并使用Labview 软件作为物联网上位机监控系统。

2 基于学科融合的物联网实训方案设计

为了帮助学生顺利完成物联网综合设计在做教学计划的时候把几个学科的知识融合起来并以理论教学的方式在课堂上讲解， 讲解的课时为4 个课时，然后通过案例教学的方式把传感器、 单片机、ZigBee无线传感器网络、Labview 等知识融合到2 个案例中，并通过案例教学的方式把物联网系统设计的具体方法和流程传授给学生。 接着以小组合作的方式完成物联网综合设计的实操。 物联网综合设计实训教学计划如表1 所示。

分组实操时要求学生利用ZigBee 无线网络的星形组网结构设计一个多对一的无线监控系统。 每个小组由3 部分组成，每组3 人，每个学生负责完成一部的设计，鼓励学生运用所学课本知识和查找网络完成一个完整的具有ZigBee 组网的物联网监控系统。物联网系统框图如图1 所示。

分组验收制作的作品和完成的设计报告以并PPT 汇报设计过程和原理。 验收包含作品演示、设计报告批阅以及提问环节。 其中作品验收占60%，设计报告占20%，问题回答占20%，使用5 分制评分，A 优秀（90~100 分），B 良好（80~89 分），C 中等（70~79 分），D 及格（60~69 分），E 不及格（0~59 分）。

教学效果分析：无线通信算法是本设计中的难点和重点，完成效果一般，能做到无线通信无误码率占全小组的10%，80%的小组都能基本完成硬件系统设计，由于已经学习过Labview 设计，因此，每一组都能完成Labview 界面设计。

图1 物联网监控系统

3 结语

物联网综合设计实训是一门综合性非常高的课程。 学生必须打好基础，把各学科的知识融合在一起才能较好地完成物联网综合设计实训课程设计的要求。 随着科学的发展社会上对综合型人才需求越来越多，只有把各学科的知识融合起来才能完成比较大型的系统设计。 因此可见，学科融合在大学教学中的重要性。 大学老师在教学的过程，不要把本门作为一门孤立的学科，在教学过程中一定要将知识扩展到实际的生产应用中，只有这样学生才能纵向和横向全面了解各学科的作用，从而学以致用。