汪小威　黃榜益　黃其釗

[摘 要]物聯(lián)網(wǎng)是下一個萬億級的通信產(chǎn)業(yè)，各國都高度重視物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其發(fā)展的關(guān)鍵在于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐教學(xué)是整個物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)體系的關(guān)鍵，目的是培養(yǎng)具有高素質(zhì)的創(chuàng)新實踐能力的物聯(lián)網(wǎng)人才。文章以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心賽事為依托，以競賽能力培養(yǎng)為目標(biāo)，融入相關(guān)崗位能力要求，依據(jù)“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”課程教學(xué)中存在的問題，提出了賽訓(xùn)結(jié)合的課程改革新思路，并給出了具體的實際案例，建立以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促建的課程教學(xué)新模式，促提學(xué)生專業(yè)競賽能力的同時，進一步提高其綜合運用知識的能力、工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐；任務(wù)驅(qū)動；賽訓(xùn)結(jié)合

一、研究背景

隨著全球數(shù)字化進程的加速和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智慧家居、智慧交通、智慧城市等便利了人們的生活，在人們生活和工作中起著不可或缺的作用。在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革背景下，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為重要，大力推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展對于增強產(chǎn)業(yè)的國際競爭力具有重大作用。作為物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人才培養(yǎng)的高校，如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和社會核心競爭力的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才值得深思。廣大教育工作者和研究者一直致力于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的改革，以提升學(xué)生的專業(yè)知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力?！拔锫?lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”作為學(xué)生一門綜合性實踐課程，如何設(shè)計明確的教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，變革教學(xué)方式，促進學(xué)生的工程實踐能力和社會競爭力培養(yǎng)，對課程教學(xué)至關(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在各行各業(yè)都具有廣泛的應(yīng)用前景。由于對人才需求缺口較大，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)在社會上廣受關(guān)注。在教育界，各院所高校對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)愈加重視，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及計算機科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程等多學(xué)科的融合，因此具有獨特的專業(yè)特性。具體如下：

（一）知識面廣、知識繁雜

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的跨學(xué)科性決定了課程的知識面廣、復(fù)雜等問題。絕大多數(shù)同學(xué)對自己的專業(yè)發(fā)展和定位不明確，專業(yè)能力突顯不夠，造成在專業(yè)技能競賽、課程學(xué)習(xí)和就業(yè)等方面壓力較大，學(xué)習(xí)內(nèi)容泛而廣，但是都不精通。

（二）教學(xué)目標(biāo)不明確

很多高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)定位不能夠與行業(yè)企業(yè)實際崗位進行銜接，導(dǎo)致課程在教學(xué)過程中無法達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，加上部分教師教學(xué)能力和水平有限，課程與課程之間的銜接不夠等問題，使得學(xué)生對課程學(xué)習(xí)找不準(zhǔn)方向，久而久之，便失去了對課程的學(xué)習(xí)興趣。

（三）設(shè)備資源匱缺，缺乏應(yīng)用實踐創(chuàng)新

目前，筆者所在的南寧學(xué)院信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有一套與物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)所對應(yīng)的科學(xué)完善的實踐教學(xué)體系。但在實施過程中，實踐教學(xué)受到教師、學(xué)生、課時、設(shè)備等多方面因素的影響，使得實踐教學(xué)目標(biāo)達成度較差，未能按照預(yù)期要求培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，很大程度上限制了學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力的培養(yǎng)和專業(yè)競爭能力的

提升[1]。

因此，如何有效進行物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐教學(xué)這一問題顯得愈加嚴(yán)峻。本文以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心賽事為依托，以競賽能力培養(yǎng)為目標(biāo)，融入相關(guān)崗位能力要求，提出“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”課程的賽訓(xùn)融合課程教學(xué)改革方案，采用以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促建的課程教學(xué)新模式，促進學(xué)生專業(yè)競賽能力的同時，進一步提高其綜合運用知識的能力和工程實踐能力。

二、改革思路

針對以上教學(xué)過程中遇到的實際問題，本文將以物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)方案為根本，立足行業(yè)企業(yè)，以崗位需求為導(dǎo)向，按實踐知識應(yīng)用邏輯、產(chǎn)業(yè)與社會發(fā)展的最新技術(shù)和“以學(xué)為中心”的思路重構(gòu)課程內(nèi)容，著重進行學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，真正實現(xiàn)以教為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)為中心、以知識輸入課堂向能力產(chǎn)出課堂、封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生真學(xué)真做掌握真本領(lǐng)。具體改革思路如下：

（一）個案研究法

以南寧學(xué)院信息工程學(xué)院與中興通訊股份有限公司合作辦學(xué)的中興通信工程學(xué)院校企合作物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)綜合實踐”賽訓(xùn)融合課程教學(xué)改革為依托和研究載體。

（二）文獻研究法

查閱國內(nèi)外“物聯(lián)網(wǎng)綜合實踐”課程教學(xué)相關(guān)文獻，了解和掌握賽訓(xùn)結(jié)合教學(xué)模式在物聯(lián)網(wǎng)課程中的研究動向。

（三）調(diào)查研究法

運用調(diào)查法研究其他學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)賽訓(xùn)融合課程改革，為“物聯(lián)網(wǎng)綜合實踐”課程改革提供依據(jù)。

（四）經(jīng)驗總結(jié)法

對其他學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)賽訓(xùn)融合課程改革的問題進行分析總結(jié)，較全面、深入地揭示經(jīng)驗的實質(zhì)，構(gòu)建適合本校的“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”賽訓(xùn)融合課程教學(xué)改革，融入以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促建的課程教學(xué)新模式，促進學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識和專業(yè)技能的提升，加強學(xué)生的工程實踐能力培養(yǎng)，進一步提高其綜合運用知識的能力[2]。

三、改革舉措

（一）依照競賽要求，重新確定“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”課程教學(xué)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽與廣西大學(xué)生人工智能設(shè)計大賽兩項賽事的要求，重新定位“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”的課程目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)“賽、學(xué)、教”的有機結(jié)合。

（二）對“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”課程內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計、重構(gòu)，提高學(xué)生對知識技能的掌握水平。根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)定位，對課程內(nèi)容進行解構(gòu)，將零散的知識點按照賽事知識模塊劃分進行重構(gòu)，形成基于學(xué)科競賽的物聯(lián)網(wǎng)項目，完成整個教學(xué)，實現(xiàn)以賽促學(xué)，以學(xué)促賽。

（三）促進實踐教學(xué)資源建設(shè)和課程建設(shè)，提高學(xué)生的工程實踐能力和參與度。根據(jù)課程定位和課程項目要求，按照賽事要求，完成教學(xué)資源平臺、教學(xué)材料、設(shè)備、耗材材料等的建設(shè)，以支撐課程教學(xué)和競賽。

（四）完善課程教學(xué)質(zhì)量評價體系，實現(xiàn)多元評價。探究課程考評、項目考評、教師評價、學(xué)生評價、競賽評價等在內(nèi)的多方面評價機制。

四、以LoRa的溫度采集系統(tǒng)為例的教學(xué)案例設(shè)計

以第十一屆藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計與開發(fā)賽道賽題為例，該賽題為設(shè)計一個基于LoRa的溫度采集系統(tǒng)。通過對項目的分析，進行知識點分解，然后讓學(xué)生利用相應(yīng)功能，并按學(xué)生的完成度、創(chuàng)新性、小組互評和課堂表現(xiàn)進行評價，最后總得分即為該學(xué)生本門課程的考核成績。

（一）項目簡介

系統(tǒng)由兩個LoRa終端組成，終端A由主控芯片STM32L071、溫度傳感器、OLED顯示屏組成，終端B由主控芯片STM32L071、鍵盤模塊、OLED顯示屏組成。學(xué)生需自行編寫程序完成賽題要求的功能。

（二）項目要求

終端A功能要求：

1.采集溫度傳感器上的溫度值，并將溫度值顯示在OLED上。

2.通過User按鍵，切換選擇溫度顯示界面或參數(shù)顯示界面。

3.通過微控制器USART2完成串口通信功能（通信波特率9600），可以通過PC，按照以下命令格式要求設(shè)置溫度參數(shù)。

4.根據(jù)當(dāng)前溫度與濕度上限、下限參數(shù)的關(guān)系，控制繼電器工作狀態(tài)。

終端B功能要求：

1.按下矩陣鍵盤上的B1按鍵，終端B通過通信模塊向終端A發(fā)出查詢溫度指令，查詢一次當(dāng)前終端A采集到的溫度數(shù)據(jù)，并將查詢到的結(jié)果顯示在OLED上。

2.按下矩陣鍵盤上的B2按鍵，終端B通過通信模塊向終端A發(fā)出查詢溫度參數(shù)指令，查詢一次當(dāng)前終端A設(shè)置的溫度參數(shù)，并將查詢到的結(jié)果顯示在OLED上。

3.按下矩陣鍵盤上的B4按鍵，終端B通過通信模塊向終端A發(fā)出查詢K1狀態(tài)指令，1表示當(dāng)前終端A繼電器K1吸合，0表示當(dāng)前終端A繼電器K1斷開。

4.按下矩陣鍵盤上的B5按鍵，終端B通過通信模塊向終端A發(fā)出查詢K2狀態(tài)指令，1表示當(dāng)前終端A繼電器K2吸合，0表示當(dāng)前終端A繼電器K2斷開。

（三）教學(xué)設(shè)計

首先，進行教學(xué)導(dǎo)入，問題引入：如何實現(xiàn)無線傳感器采集系統(tǒng)？然后引導(dǎo)學(xué)生進行思考。教師根據(jù)學(xué)生的回答引入本次課的項目，講解無線傳感器采集系統(tǒng)的組成框架、子系統(tǒng)的組成以及LoRa的通信原理。

任務(wù)發(fā)布：學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識后，教師發(fā)布本次課的任務(wù)：完成一個基于LoRa的溫度采集系統(tǒng)。

任務(wù)實施：學(xué)生自行分組進行小組內(nèi)工作任務(wù)劃分，討論并完成相關(guān)的設(shè)計工作，具體包括傳感器數(shù)據(jù)讀取、LoRa通信、OLED顯示驅(qū)動、按鍵掃描等。教師觀察學(xué)生的完成情況，解決學(xué)生實踐過程中遇到的問題。待學(xué)生完成任務(wù)之后，選擇2-3組學(xué)生進行成果分享，教師點評。

任務(wù)總結(jié)：教師根據(jù)學(xué)生做的過程中遇到的各種問題和分享情況，對整個任務(wù)的實現(xiàn)過程進行總結(jié)，強調(diào)注意事項和關(guān)鍵性的知識點內(nèi)容，例如，傳感器數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)通信協(xié)議設(shè)計、OLED顯示等。通過本次課程的教學(xué)，學(xué)生實現(xiàn)了一個基于LoRa的溫度采集系統(tǒng)，能夠獨立編程實現(xiàn)整個系統(tǒng)的各個功能。通過項目的學(xué)習(xí)和實操，學(xué)生掌握了溫度傳感器驅(qū)動的編程、LoRa通信的編程、OLED編程、按鍵驅(qū)動編程及一些設(shè)備的控制[3]。

項目考核：每個項目的考核分為：功能完成度占60%，功能創(chuàng)新占20%，小組互評占10%，課堂表現(xiàn)占10%。功能完成度以競賽題目的評價標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，根據(jù)每個功能的完成度給分，同時在原有的功能上如果能夠創(chuàng)新會給予一定的創(chuàng)新分。

五、教學(xué)保障

（一）物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新型實踐平臺

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新性實踐平臺，促進學(xué)生專業(yè)競賽能力培養(yǎng)。以南寧學(xué)院眾創(chuàng)空間實驗室平臺為基礎(chǔ)，并以藍橋杯、中國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、全國電子設(shè)計大賽等賽事為常規(guī)賽事，為學(xué)生提供競賽所需設(shè)備資源、耗材資源、學(xué)生團隊資源和教師團隊資源，引導(dǎo)學(xué)生以競賽為手段，加強專業(yè)知識和技能的學(xué)習(xí)，促進物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)。

（二）課程資源建設(shè)

依托南寧學(xué)院教育部ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地，促進物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐課程資源建設(shè)。依托ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地下智慧交通實驗室平臺支撐“教、學(xué)、做、評”四位一體的教學(xué)模式。以項目驅(qū)動+工程案例引入的教學(xué)方式，使學(xué)生更容易接受知識。ICT智慧交通實驗室平臺擁有教材、教學(xué)視頻、課件PPT、題庫、微課、實驗指導(dǎo)手冊、工程案例、素材、工具包、二維碼資源等多種教學(xué)資源。

（三）一課雙師

以“一課雙師”授課模式（即一門課程由一位企業(yè)工程師和一位高校教師聯(lián)合教學(xué)）為牽引，推進“雙師雙能”型教師隊伍建設(shè)。以課程對應(yīng)崗位的能力進行分析，明確課程在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的定位，針對崗位技能要求，實施“一課雙師”授課模式，共同設(shè)計并實施整個教學(xué)過程。高校教師和企業(yè)工程師共同討論確定課程教學(xué)相關(guān)指導(dǎo)文件和教學(xué)內(nèi)容，高校教師負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論知識的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣和規(guī)范；企業(yè)工程師負(fù)責(zé)課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在課程實驗中融入企業(yè)真實項目，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、競賽能力和專業(yè)競爭力。通過開展“一課雙師”工作，推進“雙師雙能”型教師隊伍建設(shè)，深化課程教學(xué)內(nèi)容改革，提高學(xué)生實踐動手能力。

六、改革成效

提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)科素養(yǎng)：學(xué)科競賽通過比賽的形式，激發(fā)學(xué)生對學(xué)科知識的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。同時，學(xué)科競賽也可以引導(dǎo)學(xué)生深度思考、分析和解決問題，提升學(xué)生的思辨能力和學(xué)科素養(yǎng)。

深度挖掘?qū)W生的實踐能力，拓寬知識視野：學(xué)科競賽可以讓學(xué)生接觸到更廣泛的知識領(lǐng)域和實踐活動，拓展學(xué)生的知識面和實踐能力。在競賽過程中，學(xué)生需要進行研究、探究、創(chuàng)新等活動，助推學(xué)生發(fā)掘個人潛能，提高實踐能力。

促進教學(xué)質(zhì)量和教師教學(xué)水平的提高：將學(xué)科競賽融入課程教學(xué)改革中，可以促進教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的提高。教師需要研究競賽的規(guī)則、知識點和難點，對學(xué)生進行有針對性的指導(dǎo)和輔導(dǎo)。同時，教師也需要針對學(xué)生的優(yōu)勢和不足，制訂個性化的教學(xué)方案，提高教學(xué)效果[4]。

增強學(xué)生的自信心和競爭意識：學(xué)科競賽可以讓學(xué)生在比賽中獲得成就感和滿足感，增強學(xué)生的自信心和自尊心。同時，競賽也是一種競爭性的活動，可以讓學(xué)生了解自己與他人的差距，激發(fā)學(xué)生的競爭意識和進取心，有助于學(xué)生形成積極向上的心態(tài)和態(tài)度。

結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐課程作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門重點專業(yè)實踐課程，為了讓學(xué)生掌握專業(yè)知識，提升學(xué)生就業(yè)能力，本文將學(xué)科競賽融入課程教學(xué)中，由教師引導(dǎo)、以學(xué)生為中心開展教學(xué)，使學(xué)生更快更好地掌握專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，以及創(chuàng)新思維、獨立性和團隊精神，這符合“學(xué)中做，做中學(xué)”的理念，有利于通過課程改革取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻

[1]王啟明，王凱璇，周艷艷.以學(xué)科競賽為導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用基礎(chǔ)實訓(xùn)課程改革[J].科技視界，2020（4）：97-99.

[2]薛燕紅.物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及案例分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[3]張務(wù)農(nóng).物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展圖景中的教育變革與挑戰(zhàn)[J].教育發(fā)展研究，2015（17）：21-26.

[4]黃旭，蔣云良，顧永跟.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)中多學(xué)科融合的探索與實踐[J].高等工程教育研究，2016（2）：86-90.

作者簡介：汪小威（1985― ），男，漢族，湖北當(dāng)陽人，南寧學(xué)院信息工程學(xué)院，副教授，碩士。

研究方向：算法設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

黃榜益（1987― ），男，壯族，廣西南寧人，南寧學(xué)院信息工程學(xué)院，工程師，本科。

研究方向：軟件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

黃其釗（1987― ），男，漢族，廣西欽州人，南寧學(xué)院信息工程學(xué)院，工程師，本科。

研究方向：嵌入式開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

基金項目：2019年第二批教育部產(chǎn)教融合項目“‘新工科人才培養(yǎng)流程再造的研究與實踐——以南寧學(xué)院與廣州粵嵌協(xié)同育人模式為例”，項目編號：201902120019。

2021年南寧學(xué)院校級專創(chuàng)融合項目“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新綜合實踐”賽訓(xùn)融合課程教學(xué)改革研究，項目編號：2020XJZC01。

2020年南寧學(xué)院校級核心課建設(shè)項目“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”，項目編號：2020BKHXK04。