基于項(xiàng)目驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)改革初探

江煜 許飛云 楊忠 于繼明

摘 要：針對《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程目前偏理論教學(xué)的實(shí)際情況，分析物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)存在的問題和金陵科技學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，本文提出以項(xiàng)目為驅(qū)動，結(jié)合分組學(xué)習(xí)，信息融合和結(jié)果導(dǎo)向教學(xué)手法，讓學(xué)生能夠系統(tǒng)地參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理，掌握物聯(lián)網(wǎng)通信的本質(zhì)和內(nèi)涵，熟悉在實(shí)際場景中綜合選擇合適的通信技術(shù)，為解決物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)通信 項(xiàng)目驅(qū)動

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（b）-0215-02

物聯(lián)網(wǎng)是智能感知與識別技術(shù)、普適計(jì)算、云計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合應(yīng)用，被稱為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮[1]。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、智能數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)層承上啟下，是實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、協(xié)同和互動的關(guān)鍵；物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才必須掌握的相關(guān)知識和基本技能。

1 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一個處于摸索階段的新興專業(yè)，其教學(xué)方式也處于摸索階段。物聯(lián)網(wǎng)通信是解決具有智能的物體在局域或者廣域范圍內(nèi)信息傳遞，讓分布在不同地域的物體能夠協(xié)同工作的技術(shù)。因此，《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生不僅僅需要理解基礎(chǔ)的理論知識，還要具有解決實(shí)際問題的能力。目前的理論教學(xué)主要是借鑒了計(jì)算機(jī)類和其他專業(yè)的教學(xué)方式，以教師講授為主，學(xué)生被動接受。由于《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程融入了有線通信、無線通信、近距離和長距離通信等，涵蓋了多領(lǐng)域的知識理論和多學(xué)科的知識技能，知識點(diǎn)多、涉及面廣，學(xué)生容易混淆所學(xué)內(nèi)容，并且教學(xué)方式單一，學(xué)生很容易失去學(xué)習(xí)興趣。而實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，既有軟件編程，又有硬件操作，現(xiàn)有的教授形式也多是教師直接將代碼給學(xué)生，然后連接硬件設(shè)備，調(diào)試程序，完成操作。

因此，基于上述教學(xué)現(xiàn)狀，有必要進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程改革的研究，依據(jù)金陵科技學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)需要設(shè)置的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將現(xiàn)有無線通信、近域場通信和紅外移動通信等內(nèi)容同物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的前沿技術(shù)進(jìn)行融合，探索基于項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法在教學(xué)中的應(yīng)用，確保學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的完善和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

2 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)改革方式

以幫助大學(xué)生實(shí)現(xiàn)更好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方式，即通過師生共同實(shí)施一個完整的項(xiàng)目工作而推進(jìn)教學(xué)活動的一種教學(xué)模式。這種教學(xué)模式集合了探究式教學(xué)[2]、反轉(zhuǎn)式教學(xué)[3]、案例教學(xué)[4]等諸多教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，既有利于學(xué)生的課堂參與和教學(xué)互動，又因?yàn)槠浣Y(jié)果導(dǎo)向的特點(diǎn)而使得學(xué)生能在理論學(xué)習(xí)的同時培養(yǎng)實(shí)踐能力，完成課題學(xué)習(xí)的創(chuàng)新。

2.1 項(xiàng)目驅(qū)動下的教學(xué)模式特點(diǎn)

2.1.1 分組學(xué)習(xí)

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)是以小組學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，針對項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行化分，每個小組及其成員都有其特定的分工，組員之間除了在課堂上交流之外，在課余也經(jīng)常會就相應(yīng)的項(xiàng)目問題進(jìn)行探討和分析。

2.1.2 信息融合

在項(xiàng)目教學(xué)中，主要針對具體項(xiàng)目中需要解決的某一問題而展開研究，根據(jù)項(xiàng)目圍繞的內(nèi)容，需要多種不同的知識結(jié)構(gòu)，知識要點(diǎn)進(jìn)行融合貫通。這種信息融合不僅僅體現(xiàn)為一門課程的知識點(diǎn)融合，還體現(xiàn)為不同課程、不同學(xué)科的知識點(diǎn)融合，甚至是當(dāng)前最前沿知識的信息融合。

2.1.3 結(jié)果導(dǎo)向

項(xiàng)目教學(xué)是有結(jié)果導(dǎo)向的，其結(jié)果要么導(dǎo)向于對某一個問題的具體深入研究，要么導(dǎo)向?qū)δ骋粏栴}的具體解決方案。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)則側(cè)重于讓學(xué)生在“聽中學(xué)”，就是通過老師告訴學(xué)生知識體系，但不需要明確地將這些知識指向某一個實(shí)際的問題或工作。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)則意味著在“做中學(xué)”，通過做一個實(shí)際的項(xiàng)目將所學(xué)的知識串聯(lián)在一起。隨著項(xiàng)目教學(xué)的推進(jìn)，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)一門課程的知識體系，還可以獲得多門課程交叉學(xué)習(xí)的經(jīng)歷和一個具體項(xiàng)目的研究成果。

2.2 基于項(xiàng)目驅(qū)動下的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)改革與案例分析

金陵科技學(xué)院目前選用屈軍鎖編著《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》教材作為傳統(tǒng)的理論教學(xué)課程體系，主要內(nèi)容包括物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、無線傳感網(wǎng)、無線局域網(wǎng)，短距離通信和移動通信等各種通信技術(shù)的原理、網(wǎng)絡(luò)通信體系的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的分層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)介紹，理論性非常強(qiáng)，學(xué)生難以消化。為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》的教學(xué)改革，提出了以項(xiàng)目驅(qū)動的《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》的課程教學(xué)方式，以無線通信WIFI技術(shù)為例的項(xiàng)目進(jìn)行案例分析。

（1）項(xiàng)目理論學(xué)習(xí)。

無線通信包含遠(yuǎn)場通信和近場通信，WIFI技術(shù)屬于典型的近場通信技術(shù)?；赪IFI的項(xiàng)目研究，首先需要了解和掌握WIFI的理論知識及其應(yīng)用方式和場所，在課堂上，教師需要通過以實(shí)際項(xiàng)目背景如“基于WIFI無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，講解項(xiàng)目的系統(tǒng)功能和整體架構(gòu)，突出項(xiàng)目所涉及到物聯(lián)網(wǎng)通信的關(guān)鍵技術(shù)WIFI，然后根據(jù)學(xué)生的前期基礎(chǔ)和對無線網(wǎng)絡(luò)WIFI的興趣特征進(jìn)行項(xiàng)目理論分組學(xué)習(xí)，根據(jù)不同的小組劃分查閱WIFI通信功能，WIFI通信模塊的電路原理圖，WIFI組網(wǎng)等理論知識，要求不同小組學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際掌握WIFI知識的能力，進(jìn)行WIFI傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、通信協(xié)議、WIFI接口程序編程以及WIFI無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)的再次細(xì)分工，積極鼓勵學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)而習(xí)得的理論知識在課堂上進(jìn)行講解，突出重點(diǎn)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成課堂理論學(xué)習(xí)。

（2）項(xiàng)目實(shí)施過程。

項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)本身就是一種教師和學(xué)生之間的合作關(guān)系，是學(xué)生和教師之間就某一項(xiàng)目之間達(dá)成的合約[5]。項(xiàng)目實(shí)施的過程就是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程以及教師教學(xué)項(xiàng)目計(jì)劃的推進(jìn)過程[6]。實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，不僅需要教師對項(xiàng)目的細(xì)心規(guī)劃，合理分解，而且還要調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。因此，根據(jù)課堂的理論學(xué)習(xí)成果，制定項(xiàng)目“基于WIFI無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”可行性研究計(jì)劃，通過系統(tǒng)模塊的劃分和小組成員的分工合作，仿真模擬該項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用場景，制定系統(tǒng)開發(fā)的總體方案和運(yùn)行環(huán)境，給出系統(tǒng)性能指標(biāo)、可靠性和接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)功能，完成需求分析；

在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中，教師就是項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目執(zhí)行的幕后軍師，隨時跟進(jìn)每個項(xiàng)目的階段性進(jìn)展，檢查項(xiàng)目小組和團(tuán)隊(duì)的工作計(jì)劃是否順利推進(jìn)，工作方法是否科學(xué)合理，小組和團(tuán)隊(duì)成員是否協(xié)調(diào)有序，并在項(xiàng)目實(shí)施過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要支持時給予指導(dǎo)和幫助，真正做到讓學(xué)生在“做中學(xué)”，實(shí)現(xiàn)各門課程和學(xué)科知識的信息融合以及理論和實(shí)踐的統(tǒng)一。

（3）項(xiàng)目成果評價。

在項(xiàng)目結(jié)束以后，建立一套合理的評價體系對項(xiàng)目成果進(jìn)行系統(tǒng)評價，評價方式可以通過師生共評和小組互評等形式開展，甚至也可以和具體項(xiàng)目合作方一起進(jìn)行。項(xiàng)目教學(xué)評價和常規(guī)的教學(xué)評價是有區(qū)別的，傳統(tǒng)教學(xué)評價側(cè)重于學(xué)生對書本知識包括基本概念和基本原理、基本規(guī)律的掌握，而項(xiàng)目教學(xué)則側(cè)重于對學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中參與的各個環(huán)節(jié)的評價，并且按照項(xiàng)目評價的標(biāo)準(zhǔn)和創(chuàng)新程度，對項(xiàng)目成果進(jìn)行界定。

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)之一就是自主創(chuàng)新能力的明顯提高，并能攻克一批核心技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“網(wǎng)絡(luò)一切”的核心內(nèi)容。本文通過基于項(xiàng)目驅(qū)動的《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程教學(xué)改革的研究，摒棄了傳統(tǒng)的“學(xué)中做”教學(xué)模式，成功地探索出了一套以項(xiàng)目為核心，采用分組分工學(xué)習(xí)，信息融合和結(jié)果導(dǎo)向的教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)集項(xiàng)目理論學(xué)習(xí)、教學(xué)過程實(shí)施、項(xiàng)目教學(xué)成果評價于一體的創(chuàng)新教學(xué)模式。

致謝

感謝國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51575101），金陵科技學(xué)院高層次人才引進(jìn)基金項(xiàng)目（JIT6201623），金陵科技學(xué)院科研孵化基金項(xiàng)目（JITFHXM201608）支持！

參考文獻(xiàn)

[1] 項(xiàng)慧慧，邵星，孟海濤，等.基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用驅(qū)動的《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程教學(xué)改革研究與探索[J].科技與創(chuàng)新，2017（11）：145-147.

[2] 牛磊.物聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)課程設(shè)置存在的問題與對策[J].福建電腦，2016（6）：83-84.

[3] 史艷翠，郝宇，楊巨成，等.探究式教學(xué)模式在《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》課程中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2017（1）：137-138.

[4] 毛彩菊.淺談基于項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)模式改革[J].創(chuàng)業(yè)人才與教育，2017（13）：77-79.

[5] 趙翠芹，黃星壽，吳啟明.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程教學(xué)改革[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017（6）：112-114.

[6] 石柯，秦磊華.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程建設(shè)研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（11）：64-67.