岳秀明

摘要：物聯(lián)網(wǎng)是一門技術(shù)發(fā)展迅速的專業(yè)學(xué)科，但實驗室設(shè)備成本高、設(shè)備老化且更新慢等現(xiàn)實問題不利于實踐教學(xué)的實施，計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可在一定程度上解決該問題。本文從物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)現(xiàn)狀及教學(xué)中應(yīng)用情況進(jìn)行研究，旨在探究如何在物聯(lián)網(wǎng)實踐教學(xué)中更有效的提高學(xué)生實踐能力。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；實踐教學(xué)

引言

虛擬仿真技術(shù)[1]是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合成，其在現(xiàn)代教育方面的應(yīng)用是一種趨勢，國家已提出大力發(fā)展職業(yè)教育，對虛擬仿真技術(shù)充分應(yīng)用在職業(yè)教育中，提高職業(yè)教育發(fā)展水平和效果，意在推動虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個新興的、面向未來的專業(yè)，采用當(dāng)前常規(guī)的培養(yǎng)模式必然面臨很多困難。不同學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)方案可能各具特點(diǎn)，但都重在培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件系統(tǒng)的實踐動手能力，這就要求實踐環(huán)節(jié)必須進(jìn)行教學(xué)模式上有突破，虛擬仿真技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學(xué)的重要教學(xué)改革手段。本文試結(jié)合相關(guān)教學(xué)實踐，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)科教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是典型的“以專業(yè)為中心”向“以問題為中心”的轉(zhuǎn)變結(jié)果。這就要求我們對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗教學(xué)模式進(jìn)行思考，首先對物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀問題[2]進(jìn)行分析如下：

（1）行業(yè)發(fā)展與專業(yè)教學(xué)脫節(jié)問題

新技術(shù)發(fā)展速度快、更新?lián)Q代頻繁。物聯(lián)網(wǎng)從概念到產(chǎn)品、系統(tǒng)出現(xiàn)甚至僅幾個月，教學(xué)材料與儀器設(shè)備跟不上發(fā)展。同時，物聯(lián)網(wǎng)涵蓋一般電類專業(yè)多個方向，有限課時導(dǎo)致多門課難以合并或內(nèi)容精簡，因此知識教育的多科性、綜合性要求對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整。

（2）專業(yè)提升與學(xué)科層次銜接問題

首先，鑒于辦學(xué)特色和發(fā)展空間的關(guān)系，行業(yè)寬泛與學(xué)科支持的矛盾突出。其次，政策引導(dǎo)和學(xué)術(shù)環(huán)境的協(xié)調(diào)，政府產(chǎn)業(yè)投入支持與高校前瞻研究的差異明顯。最后，教學(xué)投入和科研考核的平衡，應(yīng)用型人才在教師和學(xué)生認(rèn)知度上有偏離。

2 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)采用虛擬仿真技術(shù)的必要性

環(huán)境對于學(xué)習(xí)的意義至關(guān)重要，由于實驗客觀條件限制，專業(yè)技能學(xué)習(xí)絕大多數(shù)不可能在現(xiàn)實情境中進(jìn)行，采用虛擬仿真技術(shù)旨在構(gòu)建仿真實驗情景的教學(xué)手段彌補(bǔ)了教學(xué)資源短缺、設(shè)備更新?lián)Q代頻繁、知識抽象理解偏差等問題，因此虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的建設(shè)是當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的迫切要求，是專職院校現(xiàn)代化建設(shè)的必然趨勢。大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)對于解決教育資源短缺、支撐人才發(fā)展等，有著非常重要的理論和現(xiàn)實意義。

3 虛擬仿真技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)體系可劃分為三個層次：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。下面將就這三個層次進(jìn)行探討。

3.1 在感知層相關(guān)課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用

感知層主要是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，由各種傳感器[3]及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，可采用proteus軟件和Multisim軟件提供的仿真元件庫，只需在這兩個軟件環(huán)境中搭建仿真電路，點(diǎn)擊鼠標(biāo)運(yùn)行電路即可直觀看到電路實現(xiàn)效果。利用虛擬仿真軟件建模有助于學(xué)生掌握理解感知層相關(guān)課程的知識點(diǎn)，特別是講授一些數(shù)字化集成電路傳感器時，要進(jìn)行電路實物設(shè)計是不現(xiàn)實的，學(xué)校往往無法提供滿足實現(xiàn)電路的元器件，虛擬仿真技術(shù)教學(xué)此時體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。

3.2 在網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)層[4]解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，通常是長距離的傳輸問題，主要完成接入和傳輸功能，是進(jìn)行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路，可利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行試驗，在機(jī)房PC機(jī)安裝虛擬軟件的情況，可大大減少實驗性設(shè)備的投入。

3.3 在應(yīng)用層相關(guān)課程實驗教學(xué)中的應(yīng)用

應(yīng)用層主要解決了信息處理和人機(jī)界面的問題，網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)在該層進(jìn)入各類信息系統(tǒng)進(jìn)行處理，并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互，處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺、網(wǎng)絡(luò)管理平臺、信息處理平臺、服務(wù)支撐平臺等組成，完成協(xié)同、管理、計算、存儲、分析、挖掘以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能。在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，可以采用上位機(jī)應(yīng)用軟件仿真使用場景，完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。

4 結(jié)束語

雖然采用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)還不能完全取代真實的實訓(xùn)實驗教學(xué)，但是虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的低成本、安全性、可重復(fù)性、高可靠性和完美的虛擬環(huán)境，非常適合當(dāng)前的實踐教學(xué)。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實踐實驗教學(xué)中，可實現(xiàn)課程的先進(jìn)性和典型性相結(jié)合、知識性與趣味性相結(jié)合、交互性與智能型相結(jié)合?；谔摂M環(huán)境下的實驗實訓(xùn)課程是學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)和快樂體驗的一種新型教學(xué)模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、創(chuàng)新思維能力、綜合應(yīng)用能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，有助于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

參考文獻(xiàn)：

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[3]智能傳感器物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺的設(shè)計[J].戴娟，倪瑛.南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2011（02）.

[4]“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)模式探索[J].周偉，易軍，張元濤，李太福.重慶科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版）.2014（05）.