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        物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的探索

        2016-01-14 20:44:01朱俊嶺邵平王俊波田慶
        教育教學(xué)論壇 2015年8期
        關(guān)鍵詞:培養(yǎng)方案物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)

        朱俊嶺 邵平 王俊波 田慶

        摘要:物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃中,創(chuàng)新實(shí)踐是必不可少的環(huán)節(jié),本文在分析計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過程、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需求的基礎(chǔ)上,提出了一種學(xué)生能力培養(yǎng)的組織模式,對開放實(shí)驗(yàn)平臺的建立、教師與學(xué)生團(tuán)隊(duì)的建設(shè)、創(chuàng)新項(xiàng)目的選題及組織等內(nèi)容進(jìn)行了探索。經(jīng)驗(yàn)表明,該實(shí)踐教學(xué)方案與課堂教學(xué)相互補(bǔ)充,能在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文、學(xué)生競賽等各個方面發(fā)揮重要作用,著力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,取得了較好的人才培養(yǎng)效果及專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);實(shí)踐教學(xué);創(chuàng)新團(tuán)隊(duì);培養(yǎng)方案

        中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)08-0152-02

        一、引言

        物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等信息傳輸載體,將所有能被尋址的普通物理對象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),它可以將現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字化,是當(dāng)今社會最具潛力的產(chǎn)業(yè)之一,并能引發(fā)人類生產(chǎn)生活方式的重要變革,因此使具有理論知識與實(shí)踐能力的人才培養(yǎng)迫在眉睫。在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設(shè)過程中,研究并建立包括創(chuàng)新教育、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法和管理機(jī)制等在內(nèi)的人才培養(yǎng)體系就顯得非常重要了[1]。

        從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)涉及電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)等多種信息技術(shù),作為個體很難完全掌握所有需要的知識[2]。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用必須建立在一個團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上,因此在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)過程中團(tuán)隊(duì)建設(shè)就顯得非常重要了。另外,技術(shù)上的創(chuàng)新一般是大公司、大企業(yè)所推動的,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)更多的是利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新,在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中對現(xiàn)有技術(shù)的原理及應(yīng)用要有深入的理解。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中所涉及到的技術(shù)及學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的需要[3],對實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)計(jì)劃和實(shí)施方案進(jìn)行建設(shè)是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)中的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

        學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)離不開開放的實(shí)驗(yàn)平臺、教師團(tuán)隊(duì)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)以及合理的制度建設(shè)。以開放的實(shí)驗(yàn)平臺作為學(xué)生創(chuàng)新的實(shí)踐中心,以教師團(tuán)隊(duì)作為學(xué)生創(chuàng)新的技術(shù)支撐及指導(dǎo),以學(xué)生團(tuán)隊(duì)構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的主體,以合理的制度建設(shè)作為創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的保障。

        二、開放實(shí)驗(yàn)平臺的建立

        物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設(shè)必須結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科的專業(yè)情況與特點(diǎn),對學(xué)生的主要培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用人才,因此學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐應(yīng)該放在物聯(lián)網(wǎng)平臺及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)這一部分。在物聯(lián)網(wǎng)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中,學(xué)生必須具備的基本技能包括程序設(shè)計(jì)、CPU體系結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信與協(xié)議四個方面,因此在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐中必須建立四個開放實(shí)驗(yàn)平臺,開放實(shí)驗(yàn)平臺的建立如圖1所示。

        1.程序設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)平臺,這一平臺可以和計(jì)算機(jī)學(xué)院的ACM/ICPC競賽平臺相結(jié)合,讓學(xué)生進(jìn)行充分的程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練,從而具有較好的c/c++、java程序設(shè)計(jì)能力,這一平臺以大一學(xué)生為主,可在學(xué)院組織程序設(shè)計(jì)大賽,較好的學(xué)生進(jìn)入ACM集訓(xùn)隊(duì),參與ACM/ICPC競賽或者省一級的java程序員競賽等比賽項(xiàng)目,以項(xiàng)目帶動學(xué)生的積極性。

        2.CPU體系結(jié)構(gòu)開放實(shí)驗(yàn)平臺。讓學(xué)生掌握一兩種主流的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺,其中包括ARM系列(STM32)、msp430系列、cc2530/2540等soc,為了更好地掌握理解開發(fā)平臺,把匯編語言程序設(shè)計(jì)的主要教學(xué)內(nèi)容從8086調(diào)整到了ARM體系結(jié)構(gòu)及其匯編語言,目標(biāo)是為了與學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合,打下很好的硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。提供相應(yīng)開放實(shí)驗(yàn)平臺,學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程之后,就可以進(jìn)入CPU開放實(shí)驗(yàn)室了解和學(xué)習(xí)這些開發(fā)平臺,在這些平臺上完成常規(guī)的實(shí)驗(yàn)以及項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。這一平臺以提升學(xué)生的動手能力操作為主,主要項(xiàng)目可參與嵌入式系統(tǒng)大賽或者電子設(shè)計(jì)大賽等競賽項(xiàng)目。

        3.OS開放實(shí)驗(yàn)平臺,讓學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的一兩種主流的操作系統(tǒng)。學(xué)生在嵌入式操作系統(tǒng)課程中系統(tǒng)學(xué)習(xí)了UCOSII,LINUX等,并完成了相關(guān)課程設(shè)計(jì),在開放實(shí)驗(yàn)室中,學(xué)生可以了解和學(xué)習(xí)Android、TinyOS、Conitki等物聯(lián)網(wǎng)平臺的操作系統(tǒng),并完成相應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn),對操作系統(tǒng)的基本構(gòu)成、工作機(jī)制、系統(tǒng)移植剪裁和實(shí)時任務(wù)調(diào)度、協(xié)議棧的研究等內(nèi)容進(jìn)行針對性實(shí)驗(yàn)。這一平臺主要培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì),以創(chuàng)新項(xiàng)目為主體,以實(shí)踐培養(yǎng)能力為目標(biāo)。

        4.網(wǎng)絡(luò)通信與協(xié)議開放實(shí)驗(yàn)平臺。讓學(xué)生掌握一兩種主流的物聯(lián)網(wǎng)通信方式,包括zigbee、bluetooth、6LoWPAN、wifi等,對于協(xié)議棧的原理、代碼、移植等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一平臺主要培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,以物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為競賽項(xiàng)目,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,包括智能家居、智能交通、智能設(shè)施、智能服務(wù)等應(yīng)用環(huán)境,提高學(xué)生項(xiàng)目分析與系統(tǒng)實(shí)施的能力,為以后就業(yè)與創(chuàng)業(yè)打下良好基礎(chǔ)。

        三、團(tuán)隊(duì)建設(shè)與項(xiàng)目實(shí)施

        創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施離不開教師團(tuán)隊(duì)與學(xué)生團(tuán)隊(duì),聯(lián)系教師與學(xué)生的關(guān)鍵在于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新項(xiàng)目,構(gòu)建教師團(tuán)隊(duì)及學(xué)生團(tuán)隊(duì),進(jìn)行合理的創(chuàng)新項(xiàng)目的選題及實(shí)施有著非常重要的作用。

        1.教師團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容涉及多學(xué)科、多課程知識的結(jié)合,作為個體很難掌握全部所需的知識與細(xì)節(jié),因此團(tuán)隊(duì)建設(shè)是學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐中必不可少的內(nèi)容。結(jié)合實(shí)際情況,把計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等各專業(yè)的方向特色相結(jié)合,以教師和實(shí)踐教學(xué)條件為基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè),把各系部所有教師的專業(yè)及相關(guān)課程緊密結(jié)合起來,由各專業(yè)課教師根據(jù)總體目標(biāo)和重要性精心安排并負(fù)責(zé)各個開放實(shí)驗(yàn)平臺的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),提供多條技術(shù)路線,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)和特長,形成指導(dǎo)教師的團(tuán)隊(duì),這個團(tuán)隊(duì)是學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的后盾與基礎(chǔ)。

        2.學(xué)生團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。學(xué)生以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺為實(shí)踐基地,學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后可以根據(jù)自己的興趣與專長選擇相應(yīng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),然后可以由指導(dǎo)教師選拔或者學(xué)生自由組隊(duì),與指導(dǎo)教師在相互自愿雙向選擇的基礎(chǔ)上形成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)由導(dǎo)師負(fù)責(zé),可以由多名教師聯(lián)合指導(dǎo),導(dǎo)師負(fù)責(zé)課題的可行性研究、任務(wù)分配、開題、指導(dǎo)、中期檢查、課題的流程控制等,以創(chuàng)新課題申報的方式向?qū)W院申報,學(xué)術(shù)委員會對創(chuàng)新課題進(jìn)行審核及任務(wù)布置與下達(dá)。

        3.創(chuàng)新項(xiàng)目的選題與實(shí)施。創(chuàng)新項(xiàng)目的選題主要有兩個來源:一個是來自于教師的科研項(xiàng)目,任務(wù)分解之后可以選擇相應(yīng)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)來完成實(shí)施;另一個的主要來源是學(xué)生的自主選題,根據(jù)學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)、生活中發(fā)現(xiàn)的問題,提出選題,申請項(xiàng)目,但是學(xué)生往往由于知識的積累和認(rèn)識的局限性,選題有一定的限制,這時需要結(jié)合教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行聯(lián)合申報,教師對整個選題進(jìn)行適度指導(dǎo)及建議,完成可行性分析,向?qū)W院提交申報書。

        四、能力培養(yǎng)與成果體現(xiàn)

        提供開放實(shí)驗(yàn)平臺,可以把枯燥的理論教學(xué)貫穿于學(xué)生實(shí)踐活動中,教學(xué)模式由傳統(tǒng)的教師講授轉(zhuǎn)化成學(xué)生自學(xué)、小組討論、專題研究等多種教學(xué)模式,學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中,培養(yǎng)資料查找、需求分析、方案設(shè)計(jì)、軟硬件平臺搭建、軟件測試等全過程,培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性,另外還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、組織協(xié)調(diào)能力等,真正以學(xué)生為主體,使之得到全面發(fā)展。

        物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)的是能以現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的專門人才,需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力和工程創(chuàng)新能力,因此在專業(yè)的建設(shè)過程中,要重視建設(shè)配合理論教學(xué)、提高學(xué)生動手能力的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和環(huán)節(jié)。本科教育的傳統(tǒng)課程更注重理論教學(xué),培養(yǎng)應(yīng)用型人才必須把理論知識應(yīng)用在實(shí)踐中,在學(xué)生創(chuàng)新平臺的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)相關(guān)課程、學(xué)生的畢業(yè)論文、參加各種大學(xué)生競賽的題目等,這些都可以在創(chuàng)新平臺上完成。經(jīng)驗(yàn)表明,這對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)至關(guān)重要,鼓勵學(xué)生完成學(xué)生論文,同時讓學(xué)生參與競賽也能更好地促進(jìn)課堂教育,對教師和學(xué)生都可以起到相互促進(jìn)的作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]桂小林.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程體系探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,(16):1-3.

        [2]吳韶波,蘇中,周金和.依托競賽促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2012,(21):29-32.

        [3]王勇.理工類高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新工程型人才培養(yǎng)方案研究與建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育,2013,(8):15-18.endprint

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