邵星 王翠香 劉其明 項慧慧 孟海濤

摘 要：針對《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》課程特點，提出采用實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動模式組織教學(xué)，并闡述了實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)的含義以及具體實施過程。實踐證明，實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)模式在提升學(xué)生動手實踐能力和團隊協(xié)作能力方面有很大成效，在學(xué)科競賽等方面取得一定成果，對實踐教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生動手能力提高具有實際意義，同時對其它實踐課程教學(xué)具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；綜合實訓(xùn)；實踐創(chuàng)新；項目驅(qū)動

DOI：10.11907/rjdk.173243

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2018）006-0224-03

Abstract：According to the characteristics of the course Comprehensive Training of Internet of Things，this paper proposes the teaching mode driven by practical innovation projects in the teaching，and elaborates its meaning and implementation process.The teaching practice has proved that the teaching model driven by practical innovation project has a great effect on raising students' practical ability and team cooperation ability，and has significance on the improvement of teaching quality and practical ability of students.Besides，certain achievements have been made in the academic competition.And the teaching mode driven by practical innovation projects is also of certain reference significance to other practical courses.

Key Words：Internet of Things； integrated practical training； practical innovation； project-driven

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)工程是一門涉及計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、電子信息工程等多個專業(yè)的綜合性、交叉性新興學(xué)科[1，2]。作為一門工科專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)著重培養(yǎng)學(xué)生綜合利用理論知識設(shè)計與實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的工程實踐能力及工程創(chuàng)新能力[3，4]。而學(xué)生工程實踐能力與工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升，必須通過大量實踐類課程的開設(shè)和實施實現(xiàn)[5]。

《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)完相關(guān)專業(yè)課程后必修的一門綜合性實踐課程[6]，其目的是通過設(shè)計、開發(fā)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用系統(tǒng)，讓學(xué)生掌握利用相關(guān)理論知識進行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計原理和編程實現(xiàn)方法，加深對物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵理論知識和典型應(yīng)用的理解，培養(yǎng)和強化學(xué)生設(shè)計實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的動手實踐能力。

因此，如何改進《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法、強化課程教學(xué)效果，對培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的動手實踐能力、實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標，具有重要的現(xiàn)實意義[7]。

1 《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》課程教學(xué)模式

《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的高年級綜合實踐課程，目標是著重培養(yǎng)學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計能力和開發(fā)實現(xiàn)能力[8-10]。如何在時間有限的實訓(xùn)教學(xué)中，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，最大程度地提升學(xué)生的實踐動手能力，是實現(xiàn)《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》課程目標的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式多為驗證型模式[11，12]。教師布置實踐任務(wù)，學(xué)生依據(jù)實訓(xùn)指導(dǎo)書的詳細內(nèi)容，按部就班地完成開發(fā)任務(wù)。學(xué)生在整個過程中，更多是被動接受實訓(xùn)指導(dǎo)書的設(shè)計方案，過分依賴實訓(xùn)指導(dǎo)書的步驟和內(nèi)容，缺乏對實訓(xùn)任務(wù)的思考、分析、理解、設(shè)計。大部分學(xué)生對實訓(xùn)任務(wù)雖能完成，但不能掌握關(guān)鍵設(shè)計思想和開發(fā)方法。當(dāng)學(xué)生遇到新的應(yīng)用系統(tǒng)需求、新的應(yīng)用場景下系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)時，往往不能靈活運用所學(xué)知識，舉一反三地解決新問題，影響了設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的發(fā)展和培養(yǎng)，不利于綜合實踐能力的提升。此外，目前實際的企業(yè)級項目，往往需求繁雜、功能點較多，需要較多成員組成團隊協(xié)作完成。而在傳統(tǒng)的實訓(xùn)課程開展中，往往每個學(xué)生完成單個任務(wù)，學(xué)生之間交流較少，不利于學(xué)生團隊協(xié)作能力[13-15]的培養(yǎng)。

針對傳統(tǒng)實踐類課程教學(xué)存在的問題以及《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》課程特點，本文提出實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)模式，并將其應(yīng)用于《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》的整個教學(xué)過程中。

具體來說，實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動模式以學(xué)生實踐能力培養(yǎng)為核心，以驅(qū)動項目為載體，結(jié)合工程設(shè)計思想，以培養(yǎng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計能力、開發(fā)實現(xiàn)能力、創(chuàng)新能力、溝通能力、團隊協(xié)作能力為主線。通過具有應(yīng)用場景的實際工程項目任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性、主動性，組織學(xué)生組成團隊、分工協(xié)作，引導(dǎo)學(xué)生自主思考系統(tǒng)設(shè)計方案和開發(fā)方法，并充分利用各種成熟的系統(tǒng)開發(fā)流程模型，督促學(xué)生不斷完善系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)。從而讓學(xué)生在一個從項目設(shè)計、開發(fā)到測試的全流程完整實踐中，掌握工業(yè)級項目開發(fā)經(jīng)驗和開發(fā)流程，加深對理論知識的理解與掌握，著重培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力、開發(fā)能力。更為重要的是，讓學(xué)生掌握系統(tǒng)設(shè)計方法，具備舉一反三靈活運用的能力及一定程度的創(chuàng)新能力，既要讓學(xué)生獲得“魚”，更要讓學(xué)生掌握“漁”。

實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)模式應(yīng)用于《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》的路線如圖1所示。實踐創(chuàng)新項目的來源可以是學(xué)科競賽、教師科研項目、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目或?qū)W生自擬題目，而項目選擇則要結(jié)合項目的難易程度、知識點覆蓋范圍等進行綜合考量。整個教學(xué)過程分為項目選擇、學(xué)生分組、設(shè)計與開發(fā)、報告撰寫、過程與結(jié)果考評等階段，著力培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力與溝通能力、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力、書面總結(jié)能力等。同時通過實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動的教學(xué)模式，在培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)能力后，有力促進學(xué)生在學(xué)科競賽等方面的工作與成果。

2 實施步驟

基于實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動的實踐教學(xué)模式，全過程以實踐創(chuàng)新項目為主線，通過項目選擇、學(xué)生分組、設(shè)計與開發(fā)、報告撰寫、過程結(jié)果考評、反饋與促進等步驟實現(xiàn)教學(xué)模式的具體實施，在實踐創(chuàng)新項目開發(fā)過程中，培養(yǎng)學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)能力。

2.1 項目選擇

實踐創(chuàng)新項目是整個教學(xué)模式的載體，直接影響實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)成效。項目來源于學(xué)科競賽、教師科研項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、自擬課題。

項目選擇要堅持項目的典型性、完整性、應(yīng)用性、差異性。①典型性，是指項目應(yīng)屬于典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，如智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療、智能家居等，堅持項目的物聯(lián)系統(tǒng)屬性，不偏離課程培養(yǎng)目標；②完整性，是指項目應(yīng)包括物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的4個層次，即感知識別、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、管理服務(wù)、綜合應(yīng)用。只有通過完整性的項目實施，才能夠鍛煉學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)4層次的完整開發(fā)能力，培養(yǎng)學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的全局整體觀念；③應(yīng)用性，是指項目應(yīng)有具體應(yīng)用場景，貼近學(xué)生學(xué)習(xí)和生活，開發(fā)完成后的項目看得見、摸得著、用得到，諸如環(huán)境監(jiān)測、智能家居、智慧醫(yī)療、基于RFID的圖書管理等物聯(lián)網(wǎng)重要經(jīng)典應(yīng)用，避免選擇需要較強專業(yè)背景、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜的應(yīng)用；④差異性，是指針對學(xué)生的實際能力，設(shè)置不同的難度等級和每個等級對應(yīng)的功能點需求，做到因材施教，同時鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，挑戰(zhàn)難度大的等級。

2.2 學(xué)生分組

項目選定后，鼓勵學(xué)生自由組合組建團隊，每組4～6人。每個小組成立后，由組員選舉1名同學(xué)擔(dān)任組長，并實行組長負責(zé)制。小組成員按照項目任務(wù)量和功能點，結(jié)合小組成員的特長、能力、經(jīng)驗等因素，協(xié)商進行任務(wù)劃分。任務(wù)劃分確定后，小組組長負責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度小組的整體設(shè)計和項目進度。鼓勵小組成員之間的交流和溝通，鼓勵每個小組全程跟蹤每位同學(xué)在項目組中的工作情況，定期進行記錄和考評。

2.3 設(shè)計與開發(fā)

選定的項目是具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，教師就各小組項目所用共性技術(shù)、原理、難點進行詳細講解。小組成員按照工業(yè)級系統(tǒng)工程思想，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)設(shè)計5個階段，即需求分析、規(guī)格說明、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟硬件構(gòu)建設(shè)計、系統(tǒng)集成5個步驟，對系統(tǒng)進行分階段、分模塊設(shè)計與劃分，每位小組成員負責(zé)相應(yīng)的任務(wù)和功能，并制定相應(yīng)的設(shè)計開發(fā)時間表。在項目設(shè)計和開發(fā)過程中，鼓勵小組成員之間多交流溝通，就各個模塊之間、各個流程與步驟之間的銜接、接口對接等問題進行及時溝通和協(xié)調(diào)，確保系統(tǒng)進度按照時間表開展。在設(shè)計開發(fā)過程中，鼓勵小組成員獨立解決遇到的問題和困難，鍛煉學(xué)生的獨立工作能力和問題分析能力。對出現(xiàn)的重大失誤及時指出，避免出現(xiàn)方向性錯誤問題。每個學(xué)生通過對分配任務(wù)的設(shè)計開發(fā)工作，鍛煉設(shè)計開發(fā)能力；小組成員之間就項目開發(fā)進行溝通交流，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

2.4 報告撰寫

在項目設(shè)計開發(fā)過程中，鼓勵學(xué)生及時將過程記錄下來，形成文字記錄，為設(shè)計文檔的總結(jié)和撰寫積累素材。項目開展過程中，要求學(xué)生按照系統(tǒng)工程思想，形成一系列相關(guān)文檔，包括需求分析報告、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書、軟硬件構(gòu)建設(shè)計說明書、系統(tǒng)集成說明書、系統(tǒng)集成與測試說明書、系統(tǒng)設(shè)計報告等。鼓勵學(xué)生在文檔中完整記錄設(shè)計開發(fā)流程，并對自己的認識、見解進行說明，更多體現(xiàn)自己的設(shè)計開發(fā)思路，培養(yǎng)學(xué)生撰寫技術(shù)文檔的能力。

2.5 過程與結(jié)果考評

在整個項目開發(fā)過程中，實行全過程考評。在設(shè)計的每個階段，教師對每個學(xué)生的任務(wù)完成情況、工作態(tài)度和考勤等各方面進行相應(yīng)評價。對難度較大、完成質(zhì)量較高的項目課題，適當(dāng)考慮加分。在課程結(jié)束時，安排學(xué)生以小組為單位進行小組答辯，每個小組向全班同學(xué)匯報設(shè)計方案、關(guān)鍵問題、成果、收獲和不足等內(nèi)容。教師現(xiàn)場提問，根據(jù)答辯情況、作品完成情況進行考評，提出明確意見和建議并評分。

2.6 反饋與促進

實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動的《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》教學(xué)模式，促進了學(xué)生在團隊協(xié)作能力、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力等方面綜合素質(zhì)的提升。而學(xué)生綜合能力的提升，對參加學(xué)科競賽、開展實施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等具有促進作用。

近3年來，通過實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》教學(xué)模式的研究與實施，鹽城工學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系學(xué)生獲中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽全國總決賽一等獎1項和省級一等獎1項、TI杯物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽省級特等獎1項和全國二等獎1項、博創(chuàng)杯嵌入式設(shè)計大賽全國一等獎1項、賽佰特杯物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計大賽全國一等獎1項和二等獎1項。實現(xiàn)了《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》教學(xué)模式改革與學(xué)生素質(zhì)能力提升的良性循環(huán)，取得了良好的教學(xué)效果。

3 結(jié)語

實踐表明，實踐創(chuàng)新項目驅(qū)動教學(xué)模式在《物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)》實踐教學(xué)中取得了較好的教學(xué)效果。通過項目驅(qū)動的實施，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生的實踐能力和團隊合作能力也都得到了明顯提高，同時有力促進了學(xué)生在學(xué)科競賽等方面獲得成果。為了能更好地提高學(xué)生實踐能力，還需要在今后的實踐教學(xué)中繼續(xù)開拓與探索，以期達到更好的實踐效果。

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（責(zé)任編輯：何 麗）