物联网工程专业实践教学环节教学模式改革策略探析

封帅博

(河南经贸职业学院,河南 郑州 450000)

0 引言

随着物联网工程的应用领域逐渐拓宽,其应用发展前景也越来越好。我国高校一直被视为培养应用型技术人才的重要场所,为了培养出符合当前经济社会所需且具备高水平专业技能的优秀人才,应积极探索物联网专业课程的改革之路。在遇到问题时,结合发展实际,大胆进行改革,合理改进专业课程,进一步强化物联网专业的实践性。只有这样,才能让课程、实验以及实践三者相结合,使物联网工程专业在人才培养上取得良好的教学效果。

1 工程教育概述

随着经济社会的飞速发展,社会对创新型、专业化的工程教育专业优秀人才的需求变大。物联网工程专业作为一个新工科专业,已经逐渐成为工程教育创新和改革的重点专业之一。立足于新工科建设的背景之下,针对物联网工程专业进行教学改革和实践,所面临的一个重要课题就是如何进一步提升工程教育的人才培养质量。这就要求针对传统工科专业进行改造,在融入云计算、互联网等新技术的同时,重点改造以往传统工科专业的课程结构、教学模式以及教学评价体系。并且不断深化产教融合和协同创新创业发展。

2 物联网工程专业课程面临的实际问题

现如今,随着经济社会的快速发展,在各种类型的工程领域之中,物联网技术已被广泛应用。物联网工程专业也受到了各个高校重视。当前,在高校中,物联网工程专业的课程设置,皆是从基础理论知识、硬件以及软件等角度对其进行组织与归类。其中,硬件方面一般包括电路设计、电路调试、单片机和传感器等内容;软件则包括软件调试、开发环境等内容。其所用到的开发语言主要有Android程序设计和C语言等多种语言,因此所面对的开发环境也不尽相同。多样化的开发环境以及应用环境使得物联网技术所涉及的领域较为广泛。因此,物联网专业的课程建设以及改革难度也极为巨大。针对此种情况,在对该专业的课程进行实际建设和改革中,教育工作者必须对物联网专业的“应用”进行充分考虑,这样不仅能够让课程教学具有有效性,还能够使其具有较强针对性[1]。

应用型本科物联网专业的课程设置必须将物联网专业自身所具备的“应用”价值显现出来。但是物联网技术伴随着科学技术进步在不断更新,涌现出的新型技术让基础教材难以做出及时更新。同时,在传统教材中,为了进一步保障基础知识在传授时的连贯性和完整性,导致在物联网专业中,各门课程教材的基础内容重叠情况经常发生。例如:在多门课程教材中,传感器原理知识点的讲解就曾重复出现。数字电路以及计算机基础等相关课程内容出现高重叠率。这些问题会导致在实际课程教学的过程中,无法有效理顺课程内容,从而构建出一个完整、清晰、高校的课程框架。

对于物联网专业而言,其归属于新型工程教育专业。其所需要的师资队伍以及教学资源严重匮乏。物联网专业教学内容涉及多学科的融合穿插,且随着培养优秀人才需求的多样化使得课堂教学内容多样化,这些都对教师的专业素养提出了较高要求。同时,高校内的实验课程、实践课程所需教师基数较大。再加上各个高校在专业建设的前期,对基础性教学资源的准备并不完善。因此导致当前物联网专业师资力量严重匮乏、教学资源有限的现象越来越严重。同时,课程资源匮乏使得各专业课程的学时分配极易出现矛盾,这也从其他方面进一步表明因师资力量不足以及课程资源匮乏等问题会对课程建设产生重大影响[2]。

3 物联网工程专业实践教学环节教学模式的改革策略

3.1 学习风格档案建立,实现自适应教学

为了让自适应教学能够快速实现,需建立学生学习风格档案。对于物联网工程而言,在其实践教学的模式当中,可以对隐马尔可夫的自适应模型加以利用,让学生通过该模型获取专属于自身的学习风格档案。这个模型作为一种统计类的模型,其在一般情况下多数用来针对一个内部具有隐含未知参数的马尔可夫过程进行描述。在高校学生进入大学的第一个学期,在学生中开展网络调查问卷,并通过各种基础考试进行综合分析,从中获取学生所具备的初始学习风格。并且将获取的初始学习风格作为衡量该模型是否真正准确的一个基准。在此基础之上,构建出该模型的实现过程。首先教育工作者可以随机初始化基本参数,从而可以得到一个并未全部完成训练的模型,紧接着在大一第二学期依然根据基础考试和网络调查的形式对学生进行重复分析。教师将收集到的学生学习数据输入该模型当中,将得到的结果同基准进行比较,若得出的准确率不够高,则需继续校准,直至该模型能够获得相对较高的准确率。最终建立一个准确而又经过训练的模型。对经过训练的模型加以使用,可以帮助学生建立专属于自身的学习风格档案,而且该档案还会服务于后续学年,并在实践教学当中持续发挥着指导作用。同时通过实践而得出的教学结果也会持续更新到该档案,从而推动自适应教学的形成,并对实践教学进行促进和反馈[3]。

3.2 设计出一个多学科相互交叉融合的基础课程体系,进一步夯实知识基础

在物联网工程相关专业当中,为了进一步夯实高校学生的基础知识,需要设计一个科学合理的教学课程体系。这个体系总共分为4个学年,从大一到大四,随着学生年级的提高,逐步加深所学课程的困难程度。整个过程涵盖了多门学科的基础知识,便于高校学生在学习过程中深入浅出、环环相扣地学习。整个体系将学习内容从易到难进行安排。针对每个环节,设置大量实践操作,能够培养学生将课堂所学基础理论知识逐步应用到实践操作中的能力,从而大幅度提升学生的实践创新能力。首先,在第一学年,为了让学生更加了解物联网工程的相关理论基础知识,教师需要利用物联网导论课程中的基础篇,为学生讲授理论基础知识,主要目的是为了让学生能够对物联网专业产生一个初步的认知。教师带领学生走进物联网企业,进行实地考察,激发学生对于学习这门专业的兴趣。其次,还可以设置电路原理的搭配等大量实践环节,以此来提高学生的动手实践能力。最后,概率论与统计学这两门学科也需要学生进行认真学习,为后续所学科目打下一个逻辑分析基础。在第二学年,所学课程的难度将会有所提升,同时涉及的学科也会增加。在学习电工电子学的同时,学生还将学习传感器原理,从而充实基础硬件知识。针对一些硬件设备将设置相应的课堂实践环节,培养学生的实操能力。在这个基础之上,学习软件开发以及嵌入式课程等相关课程,从而逐渐打下关于软件知识方面的基础,为第三学年更加复杂的课程打下一个良好的基础。在第三学年,所学课程难度也将会进一步提升,课程主要分为通信技术和信息处理技术。学生可以依据自身档案风格对这两门课程进行自由选择。在第四学年,专业知识基本学完,学生会通过毕业设计对四年所学知识进行总结归纳,在学生已有的知识上,着重培养学生创新能力[4]。

3.3 定制教学方案,培养学生的创新能力

定制教学方案,培养学生自身创新能力。在基础实验以及课程设计之中,该方案应用相对较为频繁,方案的具体实施可以分为两部分:第一,利用基础实验逐步培养学生的动手实操能力,从而帮助学生在初始时期形成以及更新学习风格档案。这主要针对第一学年和第二学年的学生。在这段时间之内,对于学生而言,其学习内容主要包含了物联网专业的基础知识、专业知识和知识框架。高校教师需为学生提供多个难度系数不等的实验项目,让学生有多种选择,最后依据学生的实验过程以及完成情况形成风格档案。第二,在教学方案之中,教师灵活利用课程设计逐渐培养学生的自身创新意识。该阶段主要针对的是第二学年至第四学年的高校学生。学生通过不断学习积累丰富的基础理论知识,同时专业技能的掌握也已经初现雏形。通过两年时间的培养,学生已经具备设计能力,而自身学习风格档案已经保持在稳定状态。该阶段让学生参考自身学习风格档案,提交一份关于课程设计的申报计划书。其中主要内容包括:课题类别、实施方案、预期成果等。教师对学生的课程申报计划书进行审核,并对其中的难易程度进行把握,最终给出指导意见。最后,学生按照教师给出的相关指导建议,改进自身提出的方案,并实施课程设计。在这个教学方案当中,基础实验以及课程设计得出的实施结果全部都将应用于学生自身学习风格档案的更新之中,从而提升学生的学习效率[5]。

4 结语

综上所述,在当前时代背景下,对于高校而言,应用型本科在物联网实际教学过程当中的主要目标是培养出具备综合素养高、动手实操能力强的优秀技术人才。由于物联网技术的应用领域广泛,课程设置具备一定难度,极易失去教学重点。基于此种情况,本文从实际出发,帮助学生建立学习风格档案,快速实现学生的自适应教学;同时为夯实学生的基础知识,设计多学科相互交叉且融合的基础课程体系;并针对教学方案加以利用,培养高校学生创新能力,提升教学效果。