物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)模式改革

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摘要：通過“卓越工程師”計(jì)劃加強(qiáng)校企合作，針對(duì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，但是由于各種原因?qū)е聦?shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃，培養(yǎng)方案修訂工作與專業(yè)實(shí)踐需求不能及時(shí)匹配。在實(shí)踐教學(xué)過程中，基于安全、技術(shù)保密等原因只允許學(xué)生對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行了解和觀摩，學(xué)生不能直接參與實(shí)際操作，生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果無法得到保證。針對(duì)以上問題，我校通過“產(chǎn)學(xué)研”合作，建設(shè)校外專業(yè)實(shí)踐教育基地，制定專業(yè)實(shí)踐課程方案，對(duì)企業(yè)自主研發(fā)的嵌入式智能家居項(xiàng)目采用案例驅(qū)動(dòng)模式，讓學(xué)生利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動(dòng)編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼，應(yīng)用Python編程制作界面程序，模擬企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)流程，通過指導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生完成項(xiàng)目的前期調(diào)研、策劃、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等環(huán)節(jié)的工作任務(wù)，共同協(xié)作完成一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)，提高學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)能力。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)學(xué)研；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式改革

引言

人類創(chuàng)造力發(fā)展主要依靠創(chuàng)新精神，而創(chuàng)新需要在實(shí)踐中進(jìn)行推動(dòng)。教育工作者應(yīng)該結(jié)合理論教學(xué)，通過各個(gè)方面的技術(shù)實(shí)踐，讓學(xué)生具備獨(dú)立的創(chuàng)新能力，進(jìn)行跨學(xué)科知識(shí)融合，滿足技術(shù)的不斷創(chuàng)新，解決社會(huì)對(duì)多樣性人才的需求。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為我校新開辦的新工科專業(yè)，具有學(xué)科交叉、軟硬件集成、綜合分析性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力提出更高的挑戰(zhàn)。通過物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐和探索，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)能力支撐的要求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核機(jī)制等進(jìn)行設(shè)計(jì)和改革嘗試，培養(yǎng)具有鮮明地區(qū)特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才。2020年北京工業(yè)大學(xué)王秀娟等針對(duì)新工科建設(shè)圍繞專業(yè)育人目標(biāo)，課程目標(biāo)等，提出了課程的改革思路，以適應(yīng)新工科建設(shè)的需求。2020年南華大學(xué)屈愛平等結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)以及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，針對(duì)當(dāng)前新工科和創(chuàng)新等熱點(diǎn)問題，結(jié)合南華大學(xué)的辦學(xué)定位，探索具有地方和行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以提高物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。2018年西安科技大學(xué)黨琪等分析了目前高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，并提出了以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革舉措，2017年福建師范大學(xué)陳曦碧等主要從畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）、實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃四個(gè)主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的管理著手，采取有效措施提高各環(huán)節(jié)質(zhì)量，并重視管理人員培養(yǎng)；2017年北京信息科技大學(xué)吳韶波針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)以及工程教育認(rèn)證的要求，分析了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的課程設(shè)置，設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了探究。2016年沈陽工程學(xué)院戴憲濱提出實(shí)踐教學(xué)體系始終堅(jiān)持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，突出學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)中的“主動(dòng)性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性”。2016年余文森對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行研究，提出基于應(yīng)用創(chuàng)新型人才內(nèi)涵、地域特色以及學(xué)校專業(yè)優(yōu)勢(shì)，給出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位。針對(duì)我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)際情況，以培養(yǎng)目標(biāo)和定位為指導(dǎo)，優(yōu)化課程內(nèi)容，改革評(píng)價(jià)方法，探索更有效的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)改革研究就顯得尤為重要。

1目前存在的教學(xué)問題

我校通過“卓越工程師”計(jì)劃加強(qiáng)校企合作，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，但是仍然存在如下問題：（1）專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃，培養(yǎng)方案修訂工作與專業(yè)實(shí)踐需求不能及時(shí)匹配。（2）西部地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)相對(duì)較少，學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中存在一定安全和技術(shù)保密隱患，企業(yè)接受學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性不高，只允許學(xué)生對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行了解和觀摩，學(xué)生不能直接參與實(shí)際操作過程，生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果無法得到保證。（3）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新型專業(yè)，具有工程實(shí)踐背景專任教師較少，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師在企業(yè)的工作經(jīng)歷和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較欠缺，導(dǎo)致在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐教學(xué)的過程中存在一些問題。

2具體改革目標(biāo)、方法及內(nèi)容

2．1改革目標(biāo)

（1）根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新教育目標(biāo)要求，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，及時(shí)修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，同時(shí)在實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。（2）利用企業(yè)的相關(guān)資源，加強(qiáng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和設(shè)施的聯(lián)合建設(shè)，有效解決學(xué)生實(shí)習(xí)場(chǎng)地問題，讓學(xué)生能夠主動(dòng)參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程，結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)，在實(shí)踐中探索、驗(yàn)證和創(chuàng)新。（3）提高教師實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新能力，讓教師積極參與到理論和實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)過程，必要的時(shí)候可以選配實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師去企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，與企業(yè)工程師共同探討實(shí)踐教學(xué)方案。

2．2改革方法及內(nèi)容

2．2．1改革方法將創(chuàng)新教育與理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)融合，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，及時(shí)修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)方案中所占比重。在教學(xué)過程中，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)各知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，充分利用學(xué)校已有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)外，加強(qiáng)與企業(yè)進(jìn)行“產(chǎn)學(xué)研”合作，建設(shè)校外專業(yè)實(shí)踐教育基地，熟悉企業(yè)軟件開發(fā)模式及流程，提高學(xué)生軟件編程技術(shù)的實(shí)戰(zhàn)能力，制訂校企聯(lián)合專業(yè)實(shí)踐課程方案。

2．2．2實(shí)踐課程內(nèi)容智能家居是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將家中的照明系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。該系統(tǒng)具有安全、方便、快捷、高效、智能化和個(gè)性化的特點(diǎn)，同時(shí)在節(jié)能方面的效果優(yōu)勢(shì)非常明顯，具有廣闊的市場(chǎng)前景。本實(shí)踐課題將針對(duì)人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)需求量身打造，讓人與家居之間有效互動(dòng)，感受更加舒適，更加人性化的現(xiàn)代生活。該實(shí)踐課程內(nèi)容為企業(yè)自主研發(fā)的嵌入式智能家居項(xiàng)目，學(xué)生利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動(dòng)編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼，使用Python語言編程制作界面程序，分析案例數(shù)據(jù)，為以后進(jìn)行嵌入式開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。（1）總體流程。（2）硬件模塊：LED模塊、蜂鳴器模塊、視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊。（3）工作內(nèi)容。首先根據(jù)電路圖以及說明書查看各引腳地址從而實(shí)現(xiàn)LED開關(guān)燈功能、蜂鳴器報(bào)警功能，將視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊與相對(duì)應(yīng)的開發(fā)板進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和溫度監(jiān)控功能。獲取LED驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用測(cè)試程序，編譯uboot和linux內(nèi)核源碼，拷貝驅(qū)動(dòng)和測(cè)試程序到上位機(jī)linux系統(tǒng)，在下位機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，修改linux內(nèi)核源碼，去掉led閃爍的問題，上位機(jī)執(zhí)行計(jì)算。編寫動(dòng)態(tài)庫(kù)django服務(wù)器然后基于Python進(jìn)行頁面布局設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)。

3結(jié)論

通過項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)案例實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板，通過驅(qū)動(dòng)編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼，應(yīng)用Python編程制作界面程序，模擬企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)流程，通過指導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生完成項(xiàng)目的前期調(diào)研、策劃、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試等環(huán)節(jié)的工作任務(wù)，協(xié)作完成一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)，提高學(xué)生操作項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)能力。

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作者：王志國(guó) 高和亮 王曉強(qiáng) 黃建偉 馬少瑛 單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系