應(yīng)用需求牽引“物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論”課程教學(xué)改革

趙翠芹

摘要：為了培養(yǎng)適合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)復(fù)合型人才，從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用角度出發(fā)，探討了《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》課程的特點(diǎn)，拓展了教學(xué)內(nèi)容體系，改進(jìn)了現(xiàn)有的教學(xué)方法，提高學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)習(xí)積極性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)資源；物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論；教學(xué)改革；RFID

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）17-0148-02

2006年在美國商用的云計算服務(wù)方興未艾，物聯(lián)網(wǎng)（IOT，Internet Of Things）這股浪潮紛至沓來，星星之火可以燎原。2007年iphone一代發(fā)布，移動互聯(lián)網(wǎng)興起；2009年IOT被正式列為中國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一[1]，這一炮打響之后，政府、企業(yè)、高校和研究所等都爭先恐后的投入到物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)中；2010年全球運(yùn)營商建設(shè)4G網(wǎng)絡(luò)，30億臺WIFI聯(lián)網(wǎng)；2011年小米發(fā)布智能機(jī)；2013年我國整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到5000 億元，同比增長36.9%，其中傳感器產(chǎn)業(yè)突破1200 億元，RFID 產(chǎn)業(yè)突破300 億元[2][3]。2014年google 32億收購NEST，引爆智能家居，Apple iWatch發(fā)布，全球智能手機(jī)用戶數(shù)量為16.4億，中國智能手機(jī)用戶達(dá)到5.19億，占31.6%[4]，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模約6320億元[2]；2015年中國十三五提出“互聯(lián)網(wǎng)+”、“制造強(qiáng)國”、“健康中國”，截至2015年上半年，中國手機(jī)網(wǎng)民數(shù)量達(dá)5.9億，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模將超過7000 億元，信息處理和應(yīng)用服務(wù)逐步成為發(fā)展重點(diǎn)[4]；2016年智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)403億歐元[5]，預(yù)計到2018年智能手機(jī)用戶數(shù)量達(dá)7億，智能手機(jī)普及率將達(dá)到50%[4]；英特爾CEO預(yù)測2020年500億設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)[6]，4萬億美元市場機(jī)會，250億嵌入式智能系統(tǒng)。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了普及、發(fā)展，即將迎來狂飆猛進(jìn)的增長。面對億萬紅利的物聯(lián)網(wǎng)市場，高校教育要與時俱進(jìn)，跟得上時代的步伐，重視物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)永遠(yuǎn)充斥著新的技術(shù)與模式，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生必須面對錯綜復(fù)雜的跨平臺交互式集成化開發(fā)環(huán)境、編譯器的優(yōu)化乃至可持續(xù)集成方案的制定。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)是知識密集型的技術(shù)。作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)啟蒙課程，“物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論”是啟動物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基石和新鮮血液。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程教學(xué)中存在的問題

1.1 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)聯(lián)天下，萬物為一家”，這樣華麗的夢想中承載著不少亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)，比如無線自主網(wǎng)的定位技術(shù)、無線通信技術(shù)、路由技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)、認(rèn)知無線電技術(shù)、移動計算中的群智感知技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的安全技術(shù)等[7]。大一的新生對該領(lǐng)域的認(rèn)知是未曾涂染的白紙，把這些技術(shù)直接呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生真的是一頭霧水。導(dǎo)論課程就是在開啟專業(yè)課之前了解物聯(lián)網(wǎng)的概念、架構(gòu)、專業(yè)技術(shù)和商業(yè)模式，幫助其順利完成學(xué)業(yè)的一門啟蒙課程；目的在于明確所開設(shè)專業(yè)課程及其之間的聯(lián)系，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、綜合應(yīng)用能力的提高以及畢業(yè)后從事科研技術(shù)開發(fā)等工作打下夯實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程教學(xué)中存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)火花四濺，相關(guān)新聞每天都在網(wǎng)絡(luò)刷屏，比如李世石慘敗阿法狗、微軟小冰和蘋果siri聊天機(jī)器人、Facebook的911報警機(jī)器人、微軟研發(fā)“預(yù)知”技術(shù)、3D打印技術(shù)、iOS10增加獨(dú)立智能家居管理應(yīng)用、亞馬遜推廣無人機(jī)送貨服務(wù)、膠囊傳感器、Paper RFID、無人駕駛等，嫣然一幅“亂花漸欲迷人眼，春意春濃滿人間”的景象。這些產(chǎn)品驗(yàn)證了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展非?？欤湫赂拍?、新理論和新技術(shù)層出不窮，教材內(nèi)容明顯滯后于專業(yè)當(dāng)前發(fā)展，導(dǎo)致教育和應(yīng)用相脫節(jié)。專業(yè)知識基本融合了計算機(jī)、無線通信、微電子、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器等學(xué)科方向[8]。教材內(nèi)容基本呈現(xiàn)出現(xiàn)有學(xué)科知識的簡單堆砌，該領(lǐng)域公開可查的網(wǎng)絡(luò)資源也很多，但因其錯中復(fù)雜性、硬件平臺相關(guān)性和軟件平臺交叉編譯性，即便找到相關(guān)資料，也未必能找到切入點(diǎn)和突破點(diǎn)，反而會增加了學(xué)生的厭學(xué)情緒。物聯(lián)網(wǎng)的前期基礎(chǔ)較差，師資力量的匱乏也嚴(yán)重影響著學(xué)科建設(shè)的發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)改革與思考

2.1 積極推進(jìn)“雙師雙能型”教師隊伍建設(shè)

作為一個應(yīng)用型地方本科院校，物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)不完善，課程體系處在前期“摸石頭過河”的探索階段，嚴(yán)重缺乏系統(tǒng)掌握軟件硬件的實(shí)踐教學(xué)師資團(tuán)隊。物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)和信息化領(lǐng)域急需緊缺人才，這對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師提出了更高復(fù)合型要求。教師應(yīng)與時俱進(jìn)不斷更新專業(yè)認(rèn)知，積極主動參與“雙師雙能型”教師隊伍建設(shè)，擴(kuò)充知識結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。有計劃地到行業(yè)領(lǐng)域一線掛職鍛煉，也可以參與到陵陽科技、華清遠(yuǎn)見、成都國嵌等公司提供的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師資培訓(xùn)班。投身到STM32單片機(jī)、CC2530或CC1310無線模塊、EDA、ARM和SOPC等嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中。通過掛職和培訓(xùn)，把握基礎(chǔ)教育的規(guī)律，了解物聯(lián)網(wǎng)的研究熱點(diǎn)和科技動態(tài)，以豐富專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，搜集實(shí)踐教學(xué)案例、使項目開發(fā)工作更加得心應(yīng)手。

2.2 解析專業(yè)知識框架，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程內(nèi)容基本上是以物聯(lián)網(wǎng)的分層架構(gòu)來展開的，在層中講述相關(guān)軟硬件知識和技術(shù)。對新生而言，有很多專業(yè)術(shù)語聞所未聞，比如RFID、OFDM、TDMA、CDMA、擴(kuò)頻通信、CSMA/CA、云計算等。為對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)專業(yè)術(shù)語掃盲，可以介紹一些通俗易懂的基礎(chǔ)讀物給學(xué)生，比如《大話通信》、《大話無線通信》、《實(shí)戰(zhàn)無線通信應(yīng)知應(yīng)會》、《大話移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃》、《3G技術(shù)問答》、《大話移動通信》、《大話TD-SCDMA》、《大話物聯(lián)網(wǎng)》、《大話云計算》等。這些科普讀物內(nèi)容涉及物聯(lián)網(wǎng)的方方面面，這些書中采取比喻、夸張等多種表現(xiàn)手法，以獨(dú)特的角度由淺入深地為學(xué)者剖析專業(yè)術(shù)語、原理、應(yīng)用和商業(yè)模式，通過大量實(shí)例和漫畫插圖來幫助學(xué)者理解晦澀難懂、枯燥乏味的術(shù)語，為初學(xué)者打開了一扇深入學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大門[9]。這樣一來，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從課堂內(nèi)延伸到課堂外，發(fā)揮學(xué)生的主觀性，充分利用課余時間，豐富學(xué)生的課外學(xué)習(xí)，從而保證教學(xué)任務(wù)的順利完成以及激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

因課時受限，對導(dǎo)論課程只安排了理論課時，沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課。針對這種情況，完全可以在期末之前安排學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參觀。學(xué)生觀察試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)，教師采用多媒體講解試驗(yàn)箱用戶硬件手冊，實(shí)際的硬件和PCB電路原理圖進(jìn)行分析，學(xué)生很容易記住一些常用的接口，比如RS232串口、485電路、USB接口（HOST、OTG和DEVICE）、MIPI接口、TV接口、HDMI接口、SPI接口、I2C接口、攝像頭CAMERA接口和SD卡等。這些接口生活中也常用，只是關(guān)注度不高。物聯(lián)網(wǎng)接口外觀形象有了，那么他們是如何運(yùn)行的？由此激發(fā)學(xué)生進(jìn)軍物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開發(fā)的沖動、興趣盎然的投入到后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中。

2.3 利用網(wǎng)絡(luò)資源激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣

智能設(shè)備的普及利用、WAP的廣泛應(yīng)用，我們不受時間、地域和空間的限制，可以充分享受到internet網(wǎng)絡(luò)給我們帶來的便利。我們完全可以利用社交網(wǎng)絡(luò)、云盤和圖片資源等網(wǎng)絡(luò)資源豐富和拓展教學(xué)內(nèi)容。適時補(bǔ)充最新的相關(guān)參考資料及技術(shù)動態(tài)，為學(xué)生提供最新的領(lǐng)域知識。教師注重啟發(fā)式教育引導(dǎo)學(xué)生去思考，創(chuàng)造師生討論互動氛圍，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論，刺激學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。在講解社交網(wǎng)絡(luò)的時候，可以讓學(xué)生討論在線社交網(wǎng)站，比如微信、QQ、微博和Facebook等，這些產(chǎn)品學(xué)生都玩過，討論的氛圍很容易帶動起來； 在講解大數(shù)據(jù)云計算章節(jié)的時候，可以將云計算和網(wǎng)格計算進(jìn)行分析對比，也可以介紹百度云盤、360云盤、騰訊微盤、115網(wǎng)盤和華為網(wǎng)盤等云計算的產(chǎn)品，讓學(xué)生領(lǐng)略到云上的日子，“云”正在改變著我們的生活方式，催生了“云查殺”、“云安全”、“云搜索”、“云資訊”等新名詞。

3 結(jié)束語

通過積極推進(jìn)“雙師雙能型”完善教師隊伍梯隊建設(shè)；解析專業(yè)知識框架，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)資源更新課程內(nèi)容和改進(jìn)課堂教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和獲取知識的能力。同時，能夠培養(yǎng)學(xué)生開動腦筋發(fā)現(xiàn)問題、及時解決的能力，將課堂教學(xué)內(nèi)容由課內(nèi)延伸到了課外，為以后的學(xué)習(xí)工作能力提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，http：//www.baike.com/wiki/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).

[2]2013-2014年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r.http：//www.chyxx.com/industry/201511/355172.html.

[3]物聯(lián)網(wǎng)成為社會重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，安全將成為未來熱點(diǎn)[EB/OL].http：//www.chuanghuwang.com/？/article/41.

[4]清科研究中心發(fā)布《移動互聯(lián)網(wǎng)千億市場時代來臨》研究報告.http：//www.imxdata.com/archives/2232.

[5]普華永道，智能網(wǎng)聯(lián)汽車調(diào)查：以自動駕駛和數(shù)字化創(chuàng)新引領(lǐng)未來[EB/OL].http：//www.strategyand.pwc.com/reports/connected-car-2015-study-cn.

[6]英特爾：2020接入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)500億臺.http：//news.lm263.com/show-312486.htm.

[7]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[8]胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)述[J].計算機(jī)學(xué)報，2012（6）：1147-1163.

[9]郎為民.大話云計算[M].北京：人民郵電出版社，2012.