新媒体视域下物联网工程专业课程教学体系改革实践——以“智慧生活”系统为案例＊

湖南应用技术学院信息工程学院 张莉 屠郡

目前基于在新媒体视域下高校学生培养与行业需求存在一定的“脱节”现象，需建立混合教学体系。以《物联网移动应用开发》和《传感器原理与应用》两大课程体系融合为例，打破课程界限，摒弃传统教学体系弊端、解决实验模式单一等问题。以“智慧生活”系统为案例，使学生掌握物联网感知层、云端、移动应用程序技术之间的关系。同时通过校企联合的教学方式清楚企业对高校人才素养与技能的要求，更好的将专业课程内容融入到企业生产中，创新市场需求的教学体系，培养高素质创新型物联网工程专业人才。

“十二五”期间，物联网的提出，成为全球物联网发展最活跃的技术之一。“十三五”期间，大数据、人工智能、物联网技术的发展，培养创新型人才已经成为了国家长期发展战略。随着物联网技术的发展，为扩大专业人才队伍，构建以高校信息专业人才培养体系，需推进订单式人才培养，建立信息化人才培养基地。支持与海外高水平机构的联合人才培训[1]。

物联网技术作为大数据和人工智能的基础技术。在新媒体视域下，学校培养的学生与行业需求存在一定的“脱节”现象，主要原因其一是教学内容和课程体系结构不符合行业发展的需求；其二是没有把企业的需求融入到教学设计和教学过程中。如何在物联网工程教学中融入创新元素，改变传统的教学方式教学体系，把新鲜的教学内容融入课堂，培养出符合目前市场需要的物联网创新型人才，已经成为许多高校教学体系改革的重要方向。

本研究以具体项目为开发实例，结合具体项目，解决物联网工程专业课程体系中由于教学体系落后带来的技能训练不全、学生无法结合实际实现具体开发等问题。以任务竞争及创新项目驱动学习，构建物联网工程专业课程教学新体系，加强在专业教师团队指导下的实践活动，加强校企双向互动合作，实现从新媒体角度培养符合要求的高素质创新型物联网工程专业人才。

1 目前物联网人才培养存在的问题

物联网工程专业核心课程包括各类软件和硬件技术，内容多且杂，传统的教学方式依赖于课堂理论教学结合实验教学，不同课程界限分明，因此学生往往理论知识掌握片面，无法把重点学科知识串联起来用于实际开发[2]。

在实验课程部分，目前学校配套的实验环境主要以传统的嵌入式课程实验箱套件为主，陈旧且不全面，实验与理论逻辑不合理，没有紧跟技术发展应用前沿而动态调整课程内容，造成脱节。同时学校实验设施不配套，实验比例低，并且很多是传统专业实验设备拼凑合并或简单升级，实验环境不成体系，不重视设备更新和调整；另一方面，受到教学体系不成熟的影响，学生在物联网学习过程中做过的实验，参与的产品设计少之又少。很多学校对于物联网专业学生的实践培养仅仅是纸上谈兵。

高校培养体系实验室条件有局限，学生动手的机会比较少。知识是学来的，能力是练出来的，智慧是思考出来的，缺少锻炼机会，能力很难提高，智慧很难再上一个台阶，学校输出人才也与企业需求不匹配，复合型应用型专业人才紧缺，行业里无统一的物联网人才培养标准。

在智慧城市（智能交通、智能农业、智慧物流等九大智慧城市领域）、物联网示范工程等庞大的项目方案面前，一般的其他计算机相关专业毕业生可以说只能是一知半解，或者只对自己专业涉及的领域有所认知。要最大化发挥物联网人才的优势，就必须让物联网专业学生全面了解这些项目方案。

因此本课程体系改革目标在新媒体视域下创新教学内容与课程体系，强调知识模块的实用性。以服务地方经济发展为主旨，培养应用型人才培养为目标，采用混合教学模式及校企合作优化人才培养方案，构建适合企业需求的课程体系结构，共建专业，创新实践教育水平。

2 以“智慧生活”系统为案例的混合式课程融合教学

教学体系改革内容以项目案例为引导，将涉及到各知识模块融入到教学的各个层面中，提高大学生的综合应用能力。结合各级学科竞赛和创新创业大赛，打造具有物联网工程技术特色创新教学模式，并把此模式融入课程体系中。具体的做法以《物联网移动应用开发》和《传感器原理与应用》为例，将两大课程体系知识模块分阶段重新进行整合，以“智慧生活”系统案例为导向找准联系不同课程的知识点，提高了学生的自主学习、创新思维与综合应用能力。

物联网的关键技术主要包括无线传感器网络、ZigBee、M2M 技术、RFID 技术、NFC 技术、低能耗蓝牙技术。物联网技术包括三层体系结构，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上层是应用层，如图1 所示。因此物联网工程专业知识从各种传感器原理实现，到数据传输原理分析；从传感器数据收集聚类，到软件后台数据处理；从分布式微服务的实现，到安卓/Java应用设计[3]。近乎涉及了从硬件编程到软件设计，从计算机原理到近场/互联网通信所有知识领域。部分还涉及电气工程和建筑工程（比如智能交通/汽车和智能家居等）。

图1 物联网三层架构Fig.1 Three tier architecture of the Internet of Things

《物联网移动应用开发》是物联网工程专业的一门专业必修课，通过该课程的学习了解Android 平台相关知识，以及各类移动应用系统开发框架和开发软件的使用，旨在让学生学习如何进行移动应用系统开发，为后续开发相关App 系统打好基础[4]。“智慧生活”监控App 完成移动端对相关场景的数据进行可视化和设备远程控制，如将数据库库中存储的场景内温度、湿度、光照等环境数据展示在App上，同时还可以App 向服务器发送指令传入下位机，通过各类设备系统联动的控制来设置阈值来实现自动化调节场景内环境数据，监控是否有人闯入，实现查看报警信息、摄像监控等功能。

《传感器原理与应用》课程使学生了解各类数据采集相关传感器相关原理及应用环境，实现传感器对现实世界真实数据进行采集，传输到数据库实现信息辅助管理者做出决策。数据采集又称数据获取，是利用一种无线模块传感器，从系统外部采集数据并输入到系统内部进行数据统计的一个应用系统。《传感器原理与应用》在物联网项目中的重要性毋庸置疑。

而在传统教育模式中，这两门课程是相互分割分开讲授的，使得学生很难将两门课程内容进行融会贯通，导致学生对知识掌握片面，无法达到熟练的开发整套系统的状况，学生仅对数据采集或App 开发熟练，无法将两者连联在一起，而在实际工作中，这两种知识体系之间又存在着密不可分的联系。

因此通过“智慧生活”实例将两门课程进行混合教学，《传感器原理与应用课程》课程主要结合“智慧生活”实例进行传感器数据采集知识点讲解，同时结合理论知识进行实践训练实现传感器采集室内气体浓度并传输到服务器数据库；《物联网移动应用开发》课程则以“智慧生活”系统为例子讲授App 开发知识点，学生结合知识点实现App 调取传感器采集传入数据库的数据，将采集到的空气数据以图表的形式展示在App 界面上，实现数据展示、短信提示、阈值报警等功能。该系统结合物联网技术实现远程控制功能，前端设备通过控制按钮向下位机发送指令，终端接收指令后接通指定养殖设备的继电器，继电器通电打开设备，继电器断开关闭设备，管理员使用App 即可操作控制按钮远程操控各种设备，如图2 所示。该项目以实际生活出发，将《物联网移动应用开发》课程与《传感器原理与应用课程》主要技术结合，培养学生动手能力，将教学内容变为整合性课程，打破相关联课程之间的界限。

图2 智慧生活监控流程简图Fig.2 Smart life monitoring process diagram

具体教学方法为在物联网工程专业的课程《物联传感技术与移动应用开发》中，前部分课时《物联网移动应用开发》课程与《传感器原理与应用课程》课程知识结构分开讲授，后部分内容由两门课程授课教师根据各自教学重点整合出实例设计的要求与标准，而后由学生自由组队对课程设计任务进行开发，开发过程中涉及的课程连接体系内容由授课老师共同设计讲授，学生团队可自由讨论相互学习，同时允许学生通过网络资源查询相关知识，最终共同完成系统开发。

在此混合教学模式中，有意识的把相关联课程所授课程领域和其他的课程领域知识模板建立联系。授课教师通过介绍项目案例所涉及知识及其基本设计思路，将两门课程基础知识进行连接，鼓励学生在现有基础上，二次开发，设计出优化版本的产品。本次课程整合的教学改革内容并非完全以课程为单位，而是以案例连通不同课程的知识点，打破课程与课程之间的界限，实现理论与实践相结合解决生活中存在的实际问题。

3 以学生应用能力为重点的校企合作教学

以往传统高校教育模式一是受实验条件的限制重理论而轻实践，培养的人才动手不强而难适应社会需求；二是忽视人文教育，注重成绩考评，学生考评缺乏综合性；三是教学内容与时代发展有一定脱节，导致大学生所使用的教材，实际上都是落后于当前很多行业的技术水平的。为了解决以上问题，各高校不断创新传统教育模式，高校教育采取产教融合的教育方式，既重视学生技能的培养，又关注学生的素质教育，因材施教，教师以主导学生为中心，校企合作教育的新模式。

本校物联网工程专业目前与多个企业已建立校企合作教学模式，企业派遣工程师入校进行实践教学，与在校老师共同完成专业教学。校企协同育人，企业能及时反馈社会人才需求，学校以市场导向，培养学生实践技能。校企协同育人，学校和企业共享资源，企业为学校提供设备，学校为企业提供训练场地，让学生在学校的学习和企业实践有机结合，学校育人与企业设备、技术实现优势互补，节约教育和企业的成本，实现“双赢”模式。产教融合，有利于对学生进行正确的引导，实现企业与学生之间的双向了解，以达到社会需求与学生个体发展的统一。

产教研一体化，产业、研究和教育对接，能够为教育人才供给产业需求，学校积累产业经验，发挥企业没有的研究能力，研究先进技术反馈产业，实现区域产业的发展，最良性循环形成闭环。从学校而言与企业的合作，能够促进科研成果尽快转化为生产力，能够为教学提供实践平台，能够为学生提供实习和就业机会。从企业而言校企合作能够发挥学校科研和教学能力，助力企业发展，同时在发现人才，培养适合企业需求人才方面有积极的作用。从学生而言校企合作解决了从课堂到实践的问题，提升了学生的竞争力，也让学生能够更好地明确自身定位。校企合作形式也趋于多样化，例如企业实战案例进课堂，建立实践教学基地，企业奖学金设立，丰富教育资源，创新人才培养策略和构建符合企业需求的专业群与课程体系。

校企协同育人是将企业岗位需求与专业课程相融合，保证课程内容的设定与行业发展同步，共同开发适合市场发展需求的精品课程。学校专业人才培养方案目标与企业岗位需求相匹配，深入企业一线进行调研，了解企业对人才技能和素养的要求，将企业岗位融入专业课程内容中，以行业岗位人员的职业要求作为教育的目标，基于具体的工作过程、项目和任务构建具有实效性的课程内容，从而对校企合作和岗位课程资源进行优化设计，形成人才培养目标和企业培养要求的统一[5]。

4 结语

本文以“智慧生活”系统开发项目为例，把该项目案例核心技术分为硬件开发与软件开发两部分，贯穿到多门课程内容教学中，并进行知识点学习与实践练习，最终把软件部分与硬件部分结合实现整体实例系统开发，实现混合教学方式，打破课程界限。同时结合行业企业的需求，引进产学研合作项目，探索培养学生从事物联网系统开发、设计及其相关工作应用能力的教学体系。

引用

[1] 国家信息化发展战略纲要[J].科技创新与生产力,2017(1): 2+121.

[2] 王志良,闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[3] 许睿,赵明富.物联网移动应用开发教学改革探索[J].福建电脑,2017,33(9):79-80.

[4] 王立忠,黄涛,刘洪波,等.《传感器原理及应用》课程教学的改革与实践[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2010,10(4):116-117.

[5] 宋俊.基于“校企合作、产教融合”理念的职业教育教学改革探讨[J].现代职业教育,2021(49):170-171.