《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程建設(shè)的探索與實(shí)踐

徐向軍 周赟山

摘要：通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的學(xué)生進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)招聘人才專業(yè)技術(shù)知識(shí)和能力的需求分析，運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的形式作為課程載體，整合以智能家居為項(xiàng)目實(shí)例的典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目，融合物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和知識(shí)，如Zigbee協(xié)議棧、無(wú)線傳感網(wǎng)、云計(jì)算等等，構(gòu)建課程教學(xué)元素，采用課堂教學(xué)做一體化等方法，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)戰(zhàn)創(chuàng)新的能力，試圖探索出一條學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)該課程后，其物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)和技能接近或達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)專業(yè)技術(shù)人才目標(biāo)崗位的能力需求標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)（IOT）；Zigbee；無(wú)線傳感網(wǎng)（WSN）；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）49-0140-05

一、引言

《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)》是高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或應(yīng)用電子技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)方向）專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)核心課程。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)電工原理、模擬電子電路、數(shù)字電子線路、電子線路CAD設(shè)計(jì)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、嵌入式應(yīng)用技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用等課程后開(kāi)設(shè)的。為了銜接現(xiàn)有高職學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)技能，克服物聯(lián)網(wǎng)信息量廣，知識(shí)跨度大的問(wèn)題，加上現(xiàn)有高職學(xué)生學(xué)業(yè)時(shí)間短，專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)等因素，力求以將專業(yè)知識(shí)傳授和專業(yè)動(dòng)手技能相結(jié)合的原則，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對(duì)人才能力的需求，通過(guò)該課程設(shè)計(jì)作為引領(lǐng)，在完成該課程及實(shí)訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)后，通過(guò)課程設(shè)計(jì)及實(shí)施，努力打造出一門讓專業(yè)教師能夠上手教學(xué)與操作的，讓學(xué)生能夠掌握的，學(xué)生畢業(yè)后其能力可以滿足目標(biāo)人才市場(chǎng)IOT知識(shí)和技能需求的課程。

二、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)目標(biāo)崗位人才需求與學(xué)情教情分析

（一）學(xué)情、教情分析

《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是本校信息工程學(xué)院應(yīng)用電子專業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)方向）專業(yè)培育方案中一門核心課程，也是一門新的課程。培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)目標(biāo)崗位人才，課程建設(shè)顯得尤為重要，必須探索與時(shí)俱進(jìn)的、有代表性的、實(shí)施有效的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

從教師團(tuán)隊(duì)來(lái)看，本項(xiàng)目具有寬泛的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，沒(méi)有合適的參照物，如何從一望無(wú)垠的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)海洋中提煉出企業(yè)需求的必要的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)對(duì)我們的團(tuán)隊(duì)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)，內(nèi)容的選用、項(xiàng)目的應(yīng)用以及軟硬件的實(shí)現(xiàn)，在時(shí)間短，要求高的前提下，我們面臨的是能力資本、時(shí)間資本、資金成本的多重挑戰(zhàn)，如何走好每一步是我們必須面對(duì)的。

從學(xué)生層面來(lái)看，學(xué)生在校期間，掌握系統(tǒng)知識(shí)學(xué)生的比例并不高，不同的學(xué)生偏科較為明顯，想學(xué)的就多學(xué)點(diǎn)，不想學(xué)的幾乎根本不學(xué)習(xí)，這將導(dǎo)致學(xué)生整體知識(shí)構(gòu)架的不平衡，知識(shí)內(nèi)容掌握的不夠穩(wěn)固，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)差，興趣低的惡性循環(huán)在整個(gè)學(xué)生團(tuán)體中蔓延，努力改善教學(xué)模式或方法，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的正確引導(dǎo)，提升學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)能力及興趣是我們毋庸置疑的使命。

（二）物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)目標(biāo)崗位人才需求分析

隨著國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的大力投入，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)如雨后春筍般的不斷涌現(xiàn)壯大，相關(guān)的社會(huì)需求也不斷的提高，但從現(xiàn)有的渠道來(lái)看，真正運(yùn)用到實(shí)處的，即落地的項(xiàng)目相對(duì)偏少，原因如下：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的成本相對(duì)較高，有需求的地方，如果不是具備較高實(shí)力的或利潤(rùn)率較高的企業(yè)或單位是無(wú)法實(shí)施的，即使它有這個(gè)需求；此外，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，在技術(shù)門檻上得到了充分的體現(xiàn)，它的技術(shù)環(huán)節(jié)從軟件到硬件，從單一產(chǎn)品到系統(tǒng)集成，從單次的銷售完結(jié)到系統(tǒng)集成后長(zhǎng)期的技術(shù)服務(wù)支持等等注定對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)企業(yè)的財(cái)力和技術(shù)能力要求變得異常的高。而其他物聯(lián)網(wǎng)相對(duì)單一產(chǎn)品的企業(yè)，因?yàn)闆](méi)有能力贏得最終用戶的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用訂單，而使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展在規(guī)模上受到限制。

因此，物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以粗粗地分為兩類，請(qǐng)參見(jiàn)表1。第一類，A類企業(yè)是有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成的企業(yè)（大中型企業(yè)），具有系統(tǒng)集成所必要的資質(zhì)，當(dāng)然系統(tǒng)的集成應(yīng)用開(kāi)發(fā)及代表產(chǎn)品研發(fā)能力都是必須具備的，企業(yè)的資金、人才、資產(chǎn)等都是大規(guī)模的。第二類，B類企業(yè)是產(chǎn)品單一研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)（中小型企業(yè)），也沒(méi)有足夠能力和資質(zhì)去做系統(tǒng)集成工作，無(wú)論是資金、資產(chǎn)還是人才等方面都是捉襟見(jiàn)肘的。

目前，A類企業(yè)則是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的主導(dǎo)單位，研發(fā)能力、系統(tǒng)能力、市場(chǎng)能力都非常有規(guī)模，企業(yè)員工的學(xué)歷要求、能力要求都比較高，高職類畢業(yè)生短時(shí)間內(nèi)難以進(jìn)入，此類企業(yè)相對(duì)B類企業(yè)的數(shù)量所占的比例是少的，存在的問(wèn)題就是小的項(xiàng)目不愿做，也沒(méi)有精力去做，只是承接國(guó)家的或其他大的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，這樣給中小物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境構(gòu)成相對(duì)薄弱狀態(tài)，即形成IOT人才和技術(shù)大基數(shù)的需求。而B類企業(yè)具有專項(xiàng)產(chǎn)品或技術(shù)的研發(fā)，此類企業(yè)更具有靈活性和創(chuàng)新能力，是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的有生力量，盡管他們沒(méi)有能力獨(dú)立完成整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的項(xiàng)目，更多的時(shí)候，把自己造就成A類企業(yè)的某個(gè)或某類產(chǎn)品的供應(yīng)商，B類企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是產(chǎn)品、市場(chǎng)、資金、人才及技術(shù)流動(dòng)等。這里，為我們高職畢業(yè)生進(jìn)駐物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)各個(gè)目標(biāo)崗位，特別是研發(fā)崗位提供了良好的空間。

按照分布的模式，預(yù)計(jì)市場(chǎng)上A類巨型企業(yè)的數(shù)量小于20%，B類中小企業(yè)的數(shù)量大于80%以上，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求，大項(xiàng)目的基數(shù)小于整個(gè)份額的15%或更少，小項(xiàng)目將大于85%或更多。因此，只要我們的學(xué)生有足夠的IOT技術(shù)知識(shí)和技術(shù)開(kāi)發(fā)運(yùn)用能力，是可以從容地走向物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的。

根據(jù)上述的分析，我們可以清楚地知道我們的學(xué)生直接走進(jìn)企業(yè)的目標(biāo)崗位有如下幾種：首先是眾多的中小物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)，即B類企業(yè)，企業(yè)人數(shù)在150人左右或以下，這些企業(yè)所需要的核心崗位就是研發(fā)崗位，非核心的崗位有銷售崗位、質(zhì)量以及生產(chǎn)崗位，這些崗位存在著大量的市場(chǎng)需求，而且由于人員不足等原因，要求進(jìn)入企業(yè)的員工具備多工種的能力，就是希望所招收的員工在專業(yè)能力上既要有廣度，又要有深度。其次才是A類企業(yè)，這類企業(yè)的構(gòu)建比較完整，分工比較精細(xì)，只要求你有深度就行，廣度要求相對(duì)偏弱。因此，我們的學(xué)生能夠面向的崗位僅有市場(chǎng)及營(yíng)銷崗位、系統(tǒng)集成施工及相關(guān)技術(shù)支持或技術(shù)服務(wù)等崗位，這類企業(yè)中的研發(fā)崗幾乎都是被博士和碩士研究生所壟斷，本科畢業(yè)生作為研發(fā)人員都相對(duì)比較少。結(jié)論就是我們物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的畢業(yè)生走向社會(huì)，能夠走進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)崗位包括：研發(fā)崗，市場(chǎng)及營(yíng)銷崗、生產(chǎn)崗、質(zhì)量崗、系統(tǒng)集成及監(jiān)理崗、技術(shù)支持或技術(shù)服務(wù)崗。

（三）課程設(shè)計(jì)的階梯教學(xué)效果與核心目標(biāo)崗位思路形成

按照物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)的能力要求將上述目標(biāo)崗位分為3類，第一類甲類：研發(fā)或研發(fā)助理崗；第二類乙類：技術(shù)支持和技術(shù)服務(wù)崗；第三類丙類：市場(chǎng)營(yíng)銷或其他崗。所以，《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的設(shè)計(jì)的宗旨在于適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)社會(huì)市場(chǎng)的需求，滿足上述闡述的典型的甲、乙、丙三類目標(biāo)崗位。本課程的開(kāi)發(fā)，既側(cè)重于基礎(chǔ)的銜接，又盡可能地做到有典型性和針對(duì)性地體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的核心要素，簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單。在相對(duì)短暫的時(shí)間里，努力使同學(xué)們能夠通過(guò)自己的實(shí)踐，構(gòu)建出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的原型，掌握核心的專業(yè)技能，以滿足市場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求。

根據(jù)同學(xué)們先前的基礎(chǔ)情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力和以往的經(jīng)驗(yàn)，同樣的課程教學(xué)方法和實(shí)訓(xùn)鍛煉其完成后的結(jié)果是不一樣的，請(qǐng)參見(jiàn)圖1.學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)狀態(tài)分析，一個(gè)班級(jí)大于30%的同學(xué)（優(yōu)秀同學(xué)GS1）能夠掌握目標(biāo)課程的80%或更多的課程內(nèi)容；大于40%的同學(xué)（良好同學(xué)GS2）能夠掌握60%以上的課程內(nèi)容，小于30%的同學(xué)（合格同學(xué)GS3）所掌握的課程內(nèi)容將小于60%或更少的課程內(nèi)容。在同樣的教學(xué)環(huán)境下，形成了階梯狀的教學(xué)效果，即優(yōu)秀同學(xué)其目標(biāo)崗位可以是甲乙丙三種崗位的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)，良好同學(xué)選擇目標(biāo)崗位可以是乙和丙類崗位的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)，合格的同學(xué)則目標(biāo)崗位或許只能丙類的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)，請(qǐng)參閱表1.所示。

因此，本課程的核心目標(biāo)是使的優(yōu)秀的同學(xué)能夠進(jìn)入B類物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)崗或研發(fā)助理崗，學(xué)習(xí)的稍微弱一些的同學(xué)可以進(jìn)入A或B類物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)支持或技術(shù)服務(wù)崗位，對(duì)于僅僅學(xué)習(xí)到物聯(lián)網(wǎng)的影響概念或知識(shí)體系比較薄弱的同學(xué)，則可以進(jìn)入A或B類物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)和營(yíng)銷崗或其他崗位。綜上所述，本課程設(shè)計(jì)目標(biāo)崗位的核心是：研發(fā)助理崗或研發(fā)崗，此核心崗位可以包含或兼容本專業(yè)幾乎所有的技術(shù)崗位，是關(guān)鍵要素，即解決學(xué)生就業(yè)和IOT企業(yè)人才需求等問(wèn)題的主要矛盾。

三、課程設(shè)計(jì)的原則與目標(biāo)

（一）課程設(shè)計(jì)原則

注意銜接。課程的安排是使學(xué)生承接以往的知識(shí)并加以擴(kuò)展，盡可能使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)形成一步一個(gè)腳印，避免跳躍或根本無(wú)法逾越的尷尬局面產(chǎn)生，同時(shí)，保證專業(yè)學(xué)習(xí)的要求。

點(diǎn)面結(jié)合。從傳感器到傳感節(jié)點(diǎn)，再?gòu)膫鞲泄?jié)點(diǎn)的兩點(diǎn)通信到網(wǎng)絡(luò)通信，從有線模式擴(kuò)展為有線加無(wú)線的模式，從簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。

提升興趣。以實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目為主線，將相關(guān)知識(shí)節(jié)點(diǎn)加以提煉，應(yīng)用于項(xiàng)目的具體環(huán)節(jié)，使學(xué)生明白項(xiàng)目需求，強(qiáng)化學(xué)生們的動(dòng)手能力，相對(duì)系統(tǒng)地完成課程內(nèi)部相關(guān)項(xiàng)目，最大限度提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。

提高課程實(shí)施的性價(jià)比。課程部分內(nèi)容采用仿真加軟件的模式，在不影響教學(xué)質(zhì)量的前提下，較大空間地降低成本。此外，關(guān)鍵部分內(nèi)容，采用實(shí)物模塊學(xué)習(xí)，具體項(xiàng)目的構(gòu)建及模塊及系統(tǒng)應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)等。

面向崗位。企業(yè)的生命力在于創(chuàng)新和研發(fā)，本課程的教學(xué)方法側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生們進(jìn)入企業(yè)后的產(chǎn)品項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)能力，使其畢業(yè)后，自然適應(yīng)企業(yè)的需求，并且部分優(yōu)秀學(xué)生初步具有產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)的基礎(chǔ)能力。

強(qiáng)化基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和鞏固，不僅僅是硬件，還包括軟件、協(xié)議、系統(tǒng)、測(cè)試等等相關(guān)要素，一切從基礎(chǔ)著手，最大限度強(qiáng)化基礎(chǔ)訓(xùn)練。

融合知識(shí)。對(duì)課程的設(shè)計(jì)考慮到綜合復(fù)習(xí)和提升學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的多方面專業(yè)知識(shí)，包括傳感器、單片機(jī)、嵌入式、電子線路CAD、無(wú)線射頻技術(shù)及應(yīng)用等等課程眾多知識(shí)的融合應(yīng)用，系統(tǒng)引入新的知識(shí)，如Zigbee、WSN、WIFI、GPRS、藍(lán)牙、云計(jì)算、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)融合等等。

（二）課程建設(shè)目標(biāo)

通過(guò)課程教學(xué)，在專業(yè)能力上努力使學(xué)生達(dá)到：了解物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)等；理解物聯(lián)網(wǎng)近程通信相關(guān)技術(shù)，如Bluetooth藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)、Zigbee技術(shù)等；初步掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和基本概念；能夠理解和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)；能夠理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)各產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；熟練使用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工具IAR、Keil等；可初步承擔(dān)邊緣產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)、參數(shù)測(cè)試或檢測(cè)等相關(guān)能力；能夠策劃、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。

通過(guò)課程教學(xué)，在方法能力上，則培養(yǎng)學(xué)生具有自我完善、自主學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力。能夠通過(guò)各種渠道，獲得所需知識(shí)的能力；培養(yǎng)學(xué)生收集技術(shù)資料能力、撰寫技術(shù)報(bào)告、獨(dú)立工作的能力；初步培養(yǎng)學(xué)生計(jì)劃、組織、實(shí)施、評(píng)價(jià)的能力；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、協(xié)作，創(chuàng)新，以適應(yīng)學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展需要的能力。

通過(guò)課程教學(xué)，在社會(huì)能力上，則努力要求學(xué)生做到良好的與人溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力；培養(yǎng)個(gè)體的自信心、進(jìn)取心和責(zé)任心；能夠滿足客戶需求、按時(shí)完成項(xiàng)目的能力；學(xué)會(huì)計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)和控制能力；養(yǎng)成守時(shí)、自強(qiáng)、堅(jiān)韌、創(chuàng)新和務(wù)實(shí)的作風(fēng)。

四、課程設(shè)計(jì)最大限度滿足企業(yè)人才知識(shí)技能需求并且注重與學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)和能力的銜接

從物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)人才需求的調(diào)研及分析中，我們不難發(fā)現(xiàn)，企業(yè)需要的是具有一定電子及物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)和專業(yè)能力的、同時(shí)具有較強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力的、肯鉆研而且肯付出敢于突破企業(yè)瓶頸的員工。

高職學(xué)生進(jìn)入學(xué)校進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的時(shí)間最多也就是4～5個(gè)學(xué)期。要把他們從入校時(shí)對(duì)電子專業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一無(wú)所知到走出校門時(shí)培養(yǎng)成為能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)及電子類相關(guān)企業(yè)需求的專業(yè)技術(shù)人才，這無(wú)論是對(duì)于專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)都是一個(gè)挑戰(zhàn)。為此，如何能夠?qū)ふ页鲆粭l學(xué)生可以接受，教學(xué)上可以實(shí)施，學(xué)生所學(xué)的知識(shí)和能力又被企業(yè)認(rèn)可的關(guān)鍵知識(shí)和技能路徑，將成為我校應(yīng)用電子專業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)方向）辦學(xué)成功的標(biāo)志。

按照這種思路，采用倒推的辦法，在第一學(xué)年就完成了基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)的教學(xué)，它們包括：《電子技術(shù)與實(shí)踐》、《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《電子線路CAD》、《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》等。而第三學(xué)期則學(xué)習(xí)完《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》、《嵌入式技術(shù)與應(yīng)用》、《無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)》等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程以后，在第四學(xué)期引入《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程。此時(shí)的學(xué)生對(duì)單片機(jī)、傳感器和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用有一定的了解和實(shí)踐，對(duì)串口通信也有基礎(chǔ)鍛煉，但學(xué)生平均專業(yè)知識(shí)和技能的掌握相對(duì)而言不夠鞏固，運(yùn)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的有線通信、擴(kuò)展到無(wú)線通信、路由功能以及Zigbee協(xié)議棧的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN），使學(xué)生有一種登梯而上、循序漸進(jìn)的知識(shí)和能力的成長(zhǎng)過(guò)程，學(xué)習(xí)興趣和效果得到體現(xiàn)。

此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用的實(shí)質(zhì)是將傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)有線和無(wú)線通信將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)，后臺(tái)根據(jù)應(yīng)用策略，進(jìn)行分析、判斷和控制等手段對(duì)收到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)。在此之前，傳感器和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)都已經(jīng)屬于成熟的技術(shù)范疇，系統(tǒng)難度最大的相對(duì)而言就是數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)通信。數(shù)據(jù)通信是物聯(lián)網(wǎng)能夠形成的唯一橋梁，也是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)在這方面的技術(shù)力量相對(duì)薄弱的地方，所以，擁有各種數(shù)據(jù)通信的技術(shù)能力的企業(yè)，在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中，就會(huì)有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性，因此，有線無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)是企業(yè)渴望自己的技術(shù)員工所擁有的核心技術(shù)能力之一。

《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)正是出于考慮到學(xué)生現(xiàn)有能力和企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力的無(wú)縫銜接，從有線到無(wú)線到網(wǎng)絡(luò)通信的構(gòu)架展開(kāi)的。本課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)的綜合體現(xiàn)，也是對(duì)學(xué)生入校以來(lái)所學(xué)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)及技能的檢驗(yàn)和提升。在實(shí)際的課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，我們采用的是溫故而知新的策略以求達(dá)到完美銜接的效果。盡管學(xué)生現(xiàn)有的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力能夠達(dá)到崗位專業(yè)基本要求的比例通常比較低，可喜的是，隨著學(xué)校層面、老師及學(xué)生等各方面積極因素的不懈努力，學(xué)生們綜合的專業(yè)知識(shí)和技能的平均水平正逐年向好。

五、課程、實(shí)訓(xùn)和教學(xué)方法的選擇與構(gòu)建

課程內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的選擇源于企業(yè)具體的實(shí)踐項(xiàng)目，也是按照技術(shù)的演進(jìn)自然而然形成的。基本思路如下：從有線到無(wú)線；從近程到遠(yuǎn)距；從仿真實(shí)現(xiàn)到軟硬件實(shí)戰(zhàn)；從獨(dú)立的點(diǎn)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連成的線，再?gòu)木€與線的連接形成到面，最后從不同的面構(gòu)成立體的信息采集、通信網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)模式。此外考慮到本專業(yè)是從電子類背景走向物聯(lián)網(wǎng)，因此課程的重點(diǎn)放在了傳感節(jié)點(diǎn)，近程有線和無(wú)線傳輸，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信上，而對(duì)于后臺(tái)遠(yuǎn)端的應(yīng)用層及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基本上就沒(méi)有涉及，所以，課程的項(xiàng)目應(yīng)用重心在培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)傳感器硬件的底層驅(qū)動(dòng)、傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)通信協(xié)議應(yīng)用等。

由于現(xiàn)在的傳感器件、模擬器件、數(shù)字器件的驅(qū)動(dòng)都是需要通過(guò)編程序才能完成，因此，電子類的學(xué)生需要掌握的不再僅僅是模擬數(shù)字電路了，如果軟件編程能力不行，對(duì)個(gè)人就業(yè)能力來(lái)講，就顯得格外單薄，幾乎很難找到理想的工作崗位，軟件已經(jīng)成為應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)方向）學(xué)生不可或缺的重要專業(yè)技能之一，所以，本課程的實(shí)踐或?qū)嵱?xùn)內(nèi)容的前幾個(gè)模塊，如節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)有線或無(wú)線數(shù)據(jù)通信，節(jié)點(diǎn)對(duì)PC機(jī)串口有線或無(wú)線數(shù)據(jù)通信等，就是有針對(duì)性的鍛煉和提升學(xué)生們的邏輯思維和軟硬件應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力的，總之就是培養(yǎng)和訓(xùn)練電子（或物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)）類學(xué)生做到“硬件須更好，軟件也不差”的理想境界。

（一）以實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用系統(tǒng)為主線，展開(kāi)課程

為了培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力，課程設(shè)計(jì)以實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用系統(tǒng)為主線，展開(kāi)教學(xué)，目前主要設(shè)計(jì)了三個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，表2給出了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。

基于總線模式的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。利用學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)、嵌入式應(yīng)用技術(shù)、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用、傳感器技術(shù)與應(yīng)用課程的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，以Keil系統(tǒng)集成應(yīng)用為工具，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目編程；完成串口點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信技術(shù)；完成基于485總線的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信技術(shù)；進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)；深入理解物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境。

基于無(wú)線模式的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)學(xué)習(xí)以nRF24L01為主導(dǎo)的無(wú)線通信芯片，學(xué)會(huì)SPI總線的編程與數(shù)據(jù)通信；理解無(wú)線路由協(xié)議；理解無(wú)線通信協(xié)議；了解Bluetooth藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)和GPRS技術(shù)。

基于Zigbee模式的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。使用Zigbee無(wú)線硬件平臺(tái)；運(yùn)用IAR系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)工具完成Zigbee無(wú)線軟件應(yīng)用；利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器及檢測(cè)技術(shù)；理解Zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)及原理；通過(guò)學(xué)習(xí)CC2530原理及應(yīng)用；構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)；了解物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全、云計(jì)算和融合技術(shù)等。

（二）以項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為抓手，提升動(dòng)手實(shí)踐能力，展開(kāi)實(shí)訓(xùn)

通過(guò)本院物聯(lián)網(wǎng)研究所、本專業(yè)教研團(tuán)隊(duì)和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)專家等構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行專門的分析和論證，構(gòu)建出以下的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：

基于TI公司的Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)芯片，運(yùn)用IAR開(kāi)發(fā)工具，訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)芯片內(nèi)部的關(guān)鍵功能的驅(qū)動(dòng)編程，如定時(shí)、中斷、通信、低功耗等等；

學(xué)習(xí)并分析Zigbee協(xié)議棧，訓(xùn)練學(xué)生構(gòu)建基礎(chǔ)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用實(shí)踐，完成基于Zigbee的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信；

最后，給出一個(gè)簡(jiǎn)易智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，訓(xùn)練學(xué)生團(tuán)隊(duì)完成一個(gè)相對(duì)真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境，包括傳感采集、無(wú)線傳輸和控制執(zhí)行系統(tǒng)。

按照上述的分析和論證，如表3所示，給出了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)課程的具體內(nèi)容。

（三）以檢查—反饋為主導(dǎo)的教學(xué)方法和手段

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為依托，將知識(shí)點(diǎn)穿插其中進(jìn)行學(xué)習(xí)，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，自然而然地將知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容學(xué)習(xí)和吸收。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法是將項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解，抓住關(guān)鍵的、核心的任務(wù)進(jìn)行講解、分析、引導(dǎo)、演示、討論、互動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生完成復(fù)雜的項(xiàng)目任務(wù)，并且拓展相關(guān)子任務(wù)讓學(xué)生自主完成，然后核查完成的結(jié)果。

應(yīng)用多媒體將課件、錄像、動(dòng)畫等教學(xué)資源和教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)地展示給學(xué)生。激發(fā)了學(xué)生的興趣，也極大地有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，更加加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、記憶和運(yùn)用。

運(yùn)用課堂五步教學(xué)法，即“講解”、“跟進(jìn)”、“核查”、“鞏固”、“提高”五個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化。在此過(guò)程中，運(yùn)用理論和實(shí)踐相結(jié)合的理念，手把手地引導(dǎo)學(xué)生完成核心項(xiàng)目任務(wù)；添加鞏固知識(shí)、能力鍛煉的任務(wù)，要求學(xué)生個(gè)體自主完成項(xiàng)目分支任務(wù)，將教、學(xué)、做有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中，既要?jiǎng)幽X又要?jiǎng)邮?，不斷認(rèn)知，完成了知識(shí)和技能在不斷的教學(xué)實(shí)踐中，逐漸地完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的升華。

六、課程建設(shè)成效

學(xué)生經(jīng)過(guò)本課程118個(gè)學(xué)時(shí)（68課時(shí)學(xué)習(xí)+50課時(shí)實(shí)訓(xùn)）的實(shí)際學(xué)習(xí)訓(xùn)練，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，個(gè)體學(xué)習(xí)操作配合團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)操作的模式，將教、學(xué)、做三位一體且集教學(xué)和學(xué)生能力培養(yǎng)相融合的模式，最大化地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)效果，努力將應(yīng)用電子技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)方向）專業(yè)學(xué)生中不小于40%或更多的同學(xué)初步具備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)建模式的能力，能夠獨(dú)立理解互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的原理實(shí)現(xiàn)和實(shí)施部分或大部分相關(guān)輔助開(kāi)發(fā)的工作，初步學(xué)會(huì)使用模塊化編程的方法等多種知識(shí)和技能。學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣的提高，專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力初步滿足物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)人才招聘的要求，其中10%左右的同學(xué)就業(yè)于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)崗或研發(fā)輔助崗，企業(yè)用人單位對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)和用人需求越來(lái)越好，教師團(tuán)隊(duì)和教師教學(xué)水平也得到充分提高，教學(xué)資源、教學(xué)網(wǎng)站等已初步構(gòu)建。

通過(guò)不斷的努力課程建設(shè)逐步系統(tǒng)和完善，主要的成果有：課程實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目；用于實(shí)訓(xùn)的應(yīng)用項(xiàng)目基本完成過(guò)半；課件也在不斷更新完善之中；課程教案基本成型；課堂教學(xué)效果正不斷改善，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容已經(jīng)趨于成熟，建設(shè)了教學(xué)題庫(kù)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力也隨之增加，已經(jīng)有部分優(yōu)秀畢業(yè)生進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的研發(fā)崗位，還有一些同學(xué)進(jìn)入技術(shù)支持以及服務(wù)崗位。與此同時(shí)，初步建設(shè)了課程教學(xué)指導(dǎo)應(yīng)用網(wǎng)站。

當(dāng)然，由于此門課程設(shè)計(jì)的知識(shí)和能力要求都比較高，教師團(tuán)隊(duì)也是在不斷學(xué)習(xí)、不斷摸索和不斷的成長(zhǎng)過(guò)程中。特別是在項(xiàng)目編程實(shí)踐軟硬件實(shí)現(xiàn)上，常常遇到這樣或那樣的問(wèn)題，一些看起來(lái)微乎其微的小問(wèn)題，到最后真正解決問(wèn)題時(shí)，仍然耗費(fèi)教師巨大的精力和時(shí)間成本。

《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程還是處在起步和發(fā)展階段，后續(xù)要做的工作非常多，最關(guān)鍵的工作就是每一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、仿真、編程、軟硬件聯(lián)合調(diào)試、系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)；還有課程課件的精細(xì)化設(shè)計(jì)安排；技術(shù)知識(shí)模塊的深入學(xué)習(xí)與消化；課程視頻的拍攝與上網(wǎng)等等，未來(lái)之路仍然是任重而道遠(yuǎn)。

七、結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)人才招聘目標(biāo)崗位技術(shù)需求與學(xué)情、教情分析，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)，通過(guò)對(duì)專業(yè)知識(shí)、專業(yè)能力、專業(yè)目標(biāo)崗位進(jìn)行分析，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容最大限度地注重學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)技能水平與課程需求知識(shí)技能水平的銜接，構(gòu)建出以項(xiàng)目為載體的課程內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。運(yùn)用不斷改進(jìn)的教學(xué)手段和方法，力求使學(xué)生在完成本課程的教學(xué)實(shí)踐后，其知識(shí)和能力水平接近或達(dá)到中小物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)專業(yè)技術(shù)人才崗位需求的標(biāo)準(zhǔn)。

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