融入调试方法的物联网移动应用开发课程教学研究

刘雨坪

（江苏信息职业技术学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214153）

0 引 言

以人工智能、物联网、大数据等为代表的新兴学科蓬勃发展，对未来工科人才培养提出了新的要求[1-3]。部分产业强市，如我校所在地无锡市，提出了构建“465”现代产业体系，其中四个地标产业集群为物联网、集成电路、生物医药、软件与信息技术服务。首位构建的就是物联网产业集群，将产生大量的物联网技术人才需求。物联网移动应用开发作为物联网应用技术专业的核心课程，对其教学方法和教学内容的改革研究具有重要意义。

现行的物联网移动应用开发课程，基本做到了项目化教学，其采用的实践教学项目，大多贴近行业的典型应用和专业技能大赛的赛题，以及1+x考证内容，做到了“岗课赛证”融通[4-6]。但是在教学设计和教学实践中，往往是教授学生实现方法，而不教调试方法。在教学实践中，学生根据教材和教师的指导，可以按照步骤完成开发，但是一旦遇到问题，不知道如何排查，更不知道如何解决[7-8]。这并不符合专业培养目标，尤其是高等职业院校专业培养目标中重点强调的安装调试技能的培养。因此，笔者提出了将调试方法融入到物联网移动应用开发课程中，在教学内容和教学设计上做出改进。

1 物联网移动应用开发课程的教学方案现状

开设物联网应用技术专业的高等职业技术院校有近百所，专业培养对接物联网产业链，聚焦工业互联网等领域。培养面向软件和信息技术服务业以及计算机、通信和其他电子设备制造等行业的物联网工程技术人员、物联网安装调试员、信息通信网络运行管理人员、软件与信息技术服务人员等，能够从事物联网设备安装配置和调试、物联网系统运行管理与维护、物联网系统应用开发、物联网项目规划和管理等工作的高素质技术技能人才[9-10]。

物联网移动应用开发课程是物联网应用技术专业的核心课程，该课程依据物联网应用技术专业人才培养目标和相关岗位能力要求设置，对培养本专业综合能力起到支撑作用。课程教学方案设计虽然多集中在移动端应用的设计和开发，但也离不开传感器、执行器、网关等物联网基础设施，尤其是移动端如何通过物联网云平台获取传感器数据，如何控制执行器，是物联网移动应用开发的核心功能。这其中有很多涉及到通信的地方，最典型的是物联网移动应用需要频繁地与物联网云平台进行通信。

在项目化教学的教学项目设计上，从界面布局开发入手，因其相对简单且效果明显可见，容易激起学生的学习兴趣；然后学习活动的基本写法，调用第三方物联网云平台提供的jar包中的相关接口，与物联网云平台通信。在实践教学中，学生按照教材和讲授步骤操作，一旦遇到问题，只能一遍遍地与教材中所写步骤对照，而没有掌握排查问题、定位问题的方法。这与培养目标中培养物联网设备和系统的安装调试能力的目标略有不符。

2 将调试方法融入到物联网移动应用开发课程

为了解决前述问题，笔者将调试方法融入到物联网移动应用开发课程中，在教学内容和项目设计上分别进行了改进。

2.1 教学内容

在教学内容设计上，前文简述了当前通用的项目化教学的教学项目设计思路，即从布局到活动，再到调用jar包接口与物联网云平台通信的顺序。这个设计思路是没有问题的，从布局到活动相对简单，都是本地执行，按照教材讲解操作，不容易出现异常情况。但是到了与物联网云平台通信的章节，涉及到网络通信以及各种传感器、执行器，异常情况会明显增多。问题就在于，因网络环境和具体情况不同，面对很多问题学生通过参照教材中标准的操作方法无法有效解决，而前面的学习并没有让学生掌握调试方法和定位问题的能力。因此非常有必要让学生掌握基本的调试方法，通过调试可以定位、解决异常情况中的大部分问题。

在从布局到活动的相对简单的学习过程中，借助开发工具软件提供的调试工具，学习调试方法。主要包括输出关键点位的关键数据日志信息、Debug调试模式的使用，以及在调试模式中如何单步执行程序、如何查看变量值、如何执行额外指定的代码等常用的调试方法。经过前面对调试方法的学习，课程项目进度逐渐推进，可能遇到的异常情况逐渐增多，学生就可以使用前面掌握的调试方法，自己定位解决大部分问题。Debug模式下查看token变量值如图1所示。

图1 Debug调试截图

需要指出的是，这里提到调试，仍然可以按照教材内容进行操作，而非需要学生看懂各种报错信息，读懂报错堆栈。因为这些需要深厚的开发语言功底，并不符合高等职业院校对大多数学生的培养目标。这里提到的调试，主要包括检查网络通信是否正常，检查是否正确获取了用于登录状态校验的token值，检查获取到的传感器信息、每个传感器的名称和数值是否符合预期等。主要解决将一个较长链路的通信过程拆分成几段，具体判断从哪一段开始出现数据异常的问题。比较常见的是，判断数据没有展示出来的原因，可能是数据没有被收到，也可能是收到了数据但没有被正确展示在界面上，如图2所示。

图2 链路拆分

2.2 项目设计

在教学项目设计上同时进行优化，加入方便学习调试方法且有助于深入理解所调试数据的任务。能进行调试的前提是知道数据的流向，知道正确的数据应该是什么，所以在任务设计上，要将关键的数据链路分解开，或者更深入一步。比如与物联网云平台通信时调用云平台提供的第三方jar包，这是物联网移动应用开发课程项目设计通用的做法。但是直接调用jar包，是不利于学生理解通信时具体的数据流向和核心数据内容的。

对此，可以进一步设计使用HTTP协议直接连接物联网云平台，获取传感器数据的任务。这里使用封装好的HTTP协议包，并不需要学生深入理解HTTP协议。但可以让学生看到、理解请求和响应的原始数据样式，一般为通用JSON格式数据，如图3所示。有了上述经验，学生在后续开发、部署或调试时，遇到使用第三方jar包接入物联网云平台的异常情况时，就会清楚数据的流向，知道正确的数据应该是什么，从而有的放矢地利用掌握的调试工具进行调试。

2.3 融入调试方法的物联网移动应用开发课程的优势

笔者对传统课程的改进，契合高等职业院校学生培养目标，使学生学习思路更加清晰，理解问题更加深入，有效提高教学效率和学习效率。具体优点如下：①直接培养、增强了学生的安装调试能力；②将长链路分解，有助于学生学习理解；③由浅及深培养学生定位问题、解决问题的能力，使课堂教学和学生自学更流畅；④有助于帮助部分学习能力较强的同学剖析现象，深入理解原理。

3 结 语

在高等职业院校人才培养目标指导下，学习掌握调试方法，有助于提升学生发现问题和解决问题的能力，提升安装调试的实践能力，提升其核心竞争力。融入了调试方法的物联网移动应用开发课程，对传统课程教学内容和项目设计进行了改进，虽增加了部分内容，但使实践授课或理实一体授课更加顺畅，学生理解问题更加深入，具有较高的实用价值和研究价值。从教学效果反馈来看，整体成效明显，但仍存在一些具体的设计有待进一步发掘和研究。