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物联网导论课程论文样例十一篇

时间:2023-03-21 17:14:22

物联网导论课程论文

物联网导论课程论文例1

“物联网工程导论”作为物联网专业的入门引导课程,旨在帮助大学新生了解专业性质,把握专业全貌,掌握专业学习方法,增强学生的学习热情。物联网是一个涉及多领域技术的交叉学科,兼具理论性与实践性,对于大学新生,凭借以往知识结构很难全面透彻理解本课程知识内容。笔者结合教学经验和实践,分析教学中存在的问题,并提出相应的办法与建议,以期提高教学质量。

一、课程目标

物联网作为国家新兴战略产业,涉及电子科学与技术、智能科学与技术、通信工程、计算机科学与技术等众多领域。本课程将介绍物联网的起源及发展现状,阐释物联网的关键技术及特点,介绍物联网技术的具体应用及相关产业发展方向。通过本课程的学习,学生要掌握物联网的含义,理解物联网的相关技术及应用现状,了解物联网发展面临的技术难题,把握物联网的技术调整方向。

在实际教学中,要根据大一新生认知水平和思维方式对教学内容进行适当增删,让学生宏观把握住本课程基本内容,掌握本专业学习重点和学习方法,讲授内容宜广不宜深,尽可能地激发学生的学习兴趣,为日后学习其他专业课程奠定良好基础。

二、教学中存在的问题

1.学生基础薄弱,认知理解能力有限。

“物联网工程导论”课程面授对象是大学一年级学生,在此之前他们没有进行过任何专业学习,没有一点理论基础,虽然充满好奇心与求知欲,但学习起来有难度,尤其是学习一些抽象理论的时候,学生学习起来会很吃力。此外,在讲课过程中提到一些名词,如路由器,学生几乎都听过,但大多都没见过实物,不利于学生学习。因此,要针对本课程开设相应的实验课程,以便提高学生理解力。

2.实践教学环节薄弱,实验室建设有待加强。

本课程是一门实践性很强的课程,学生实践动手能力的培养很重要。一方面一些高校单纯理论讲解,没有开设相关实验课程,另一方面一些高校虽开设有相关实验,但实验条件简陋,实验场地、实验设备数量不能满足教学需求,无法强化对学生科研能力、综合素质、创新意识的培养。

3.学生学习方法存在误区,考核方式陈旧单一。

学生习惯了以往中学学习方式,一方面过于依赖老师,课后自主学习意识不强,查阅文献资料少,另一方面死记理论,没有理解其内涵。这与传统陈旧单一的考核方式不无关系,长期以来采用“期末成绩+平时成绩”的考评机制,学生为应付考试,背诵记忆,不利于发散思维,也不能有效检测学生对知识的掌握程度。

4.学科建设不成熟,教师知识结构不完善。

物联网专业作为一个开设不久的新专业,存在学科建设不成熟、主干课程设置不合理的问题。物联网是一门综合叉学科,教师专业研究方向很难覆盖物联网的方方面面,这就需要教师通过自学、听讲座、学术交流等方式完善知识结构。另外,物联网涉及众多专业,可以将一门课由几名专业教师共同承担,发挥各个教师专业优势,力争提高教学质量。

三、教学方法探究

1.优化教学内容。

“物联网工程导论”课程内容丰富,针对物联网专业新生特点,教学中要注意以下几点:(1)选择教材时要考虑学生的接受能力,参考老教师的教学经验和建议,教材要难度适中,内容结构合理,语言浅显易懂,可以选择一些实例较多的教材,有助于学生理解课程内容和培养学习兴趣,教材每章节后面要附有练习题与思考题,便于巩固所学知识;(2)在开始每节课内容之前,将本节课的知识体系讲一下,让学生对本节课的脉络结构有一个宏观认识,讲课过程中注意知识点间的衔接贯通,帮助学生理清思路。内容讲完后,对本节课知识点进行串讲回顾,强化记忆与理解;(3)讲课过程中,少用专业词汇,尽量用浅显的语言进行描述,对于一些缩写词,如RFID(Radio Frequency Identification)、WSN(Wireless Sensor Network)等,要对缩写词原文进行说明,注重基本概念,开展基础技术的学习。

2.丰富教学方式。

在新时代下,要采用多元化的教学方式,注重激发学生的学习热情。(1)讲课过程中多采用案例,如比尔・盖茨最早提出了“物―物互联”的设想,可以以比尔盖茨智能家居为例,它实现了真正意义上的“物―物互联”,不但可以激发学生的学习兴趣,让学生了解一些前沿技术,而且对物联网概念有一个更深刻的认识。此外可以给学生多讲一些前沿科技产品,如谷歌智能眼镜,苹果iwatch智能手表等,揭秘其中的技术奥秘,开阔学生眼界,发散学生思维。(2)讲课过程中多与现实结合,如讲传感器时,可以结合智能手机,其中内置了多种传感器,包括方向传感器、距离传感器、光线传感器和压力传感器等。讲课中扩展一些课外知识,如教学生如何用手机控制电脑,这是通过现有一些简单设备很容易实现的,学生对科技带来的便捷会觉得神奇,也会有学习动力。(3)注重师生间的交流,建立平等师生关系,让学生不畏惧老师,敢于在课堂发问,关于这门课的疑惑或现实中遇到一些难题都可以提问,老师要给予及时回答。

3.开展实验教学。

物联网涉及大量全新复杂的概念与技术,开展实验教学有助于学生更好地理解一些抽象理论。(1)设计一些基础实验,如讲解RFID时,可以利用RFID教学实验箱进行RFID功能演示与学生;讲解数据采集时,可以利用数据采集板卡,实现数据的采集或利用开发软件模拟数据采集与处理;讲解无线区域网时,可以让学生利用手机蓝牙进行数据传输。(2)设计一些综合性实验,可以借助本校现有资源,如我校农学专业比较强,学校里有小麦中心研究基地,可以在小麦种植区部署一些传感器节点,每隔一定时间检测一次土壤湿度、温度或有害物数量,这就是物联网的一个典型实例,实现农业智能耕种。

4.完善考核机制。

传统考核方式多为试卷考试,新形势下新型专业考核机制要更合理全面。(1)课堂报告,不限题目,只要与该门课相关,学生可以根据自己的兴趣点搜集资料,进行课堂汇报与展示,并对讲解内容组织课堂讨论,对于积极参与的学生进行期末加分。(2)提交期中课程小论文,鼓励学生课下自主学习,根据论文立意、内容进行打分。(3)课程实践设计,提交实验报告,实验报告要包含实验目的、要求、设计内容、实验中问题、问题分析与解决。学生最终成绩应该是这些成绩的综合考量。

四、结语

笔者根据个人教学经验,分析了“物联网工程导论”教学中存在的若干问题,并从教学内容、教学方式、实验教学、考核机制四个方面给出详细的解决方案与建议,希望改进和完善现有的课程教学,指导后续课程的学习,培养出高精尖物联网专业人才。

参考文献:

物联网导论课程论文例2

作者简介:施炯(1982-),男,浙江余姚人,浙江万里学院电子信息学院,讲师;杨亚萍(1967-),女,浙江宁波人,浙江万里学院电子信息学院,副教授。(浙江 宁波 315100)

基金项目:本文系宁波市服务型教育重点专业子项目物联网工程专业实践教学体系建设(文件号:甬教计[2009]359号文件)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0106-02

“十二五”期间,从全国到浙江省宁波市,以物联网为特征的产业导向是产业结构优化调整的一项重要内容和重要举措,对于提高总体的经济实力和技术水平具有举足轻重的作用。在此背景下,浙江万里学院(以下简称“我校”)于2011年7月申报了物联网工程专业,并于2012年2月在《教育部关于公布2011年度高等学校本科专业设置备案或审批结果的通知》(教高[2012]2号)中得到了批复,浙江省首批物联网工程专业高校达到四所,浙江万里学院成为目前浙江除杭州外唯一拥有物联网工程本科专业的高校。物联网工程这个新专业与实际紧密结合,应用范围涉及到了社会的各行各业。[1,2]正是由于其处于初始阶段,且与现有专业相关的技术知识体系存在较大的差异性,使得该专业的教学模式不能照搬现有专业的教学模式,[3]而必须探索新的教学模式和方法,以适应社会对于物联网工程专业人才的需求。[4]

一、“物联网工程导论”课程目标

“物联网工程导论”是物联网工程专业学生学习的第一门专业基础课,其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术,对物联网在各个领域的典型应用有所认识,[5]在此基础上了解物联网系统的整体框架,明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系,为后续的学习打好基础,同时激发学生的学习兴趣。因此,设计“物联网工程导论”课程时,不应该把重点放在核心原理上,而应该注重基本概念的理解和对物联网系统的认识。[6]

二、“物联网工程导论”教学模式和教学内容

物联网工程专业是一个新的本科专业,包含的技术和概念较多,如何精心设计课程内容来帮助学生理解相关的知识,激发其学习后续课程的兴趣,是教学工作的关键。因此,为了培养学生主动学习的能力和学习兴趣,提出了“内外结合、联系实际、项目驱动”的教学模式和方法,即教师授课与专家讲座相结合,课堂教学与实际产品体验相结合,以项目为驱动,推动整个课程的教学。

1.课程总体教学规划

在内容上,“物联网工程导论”课程侧重于物联网的应用、技术、服务、知识体系以及作为物联网工程师的合格人才标准,涉及到的技术包括RFID技术、WSN技术、常见组网技术和应用开发技术等。在授课方式上,采用课堂讲解与企业参观相结合、学校老师和业内知名专家相结合的方式。通过这种课程安排,自下而上对物联网的应用案例、技术支撑、知识体系进行讲解和讨论,一方面让学生对企业实际的物联网项目和人才需求有所认识;另一方面,使得学校在物联网工程专业人才培养方面,形成以本地物联网企业的实际情况为依据,以地方物联网产业的发展为依托,树立应用创新型人才培养的目标,强调应用创新和实践创新的结合,从而创建以培养应用创新能力为核心的实践教学体系。

2.课程内容分析

以课程总体教学规划为基础,设计了“物联网工程导论”课程的内容,详细安排如表1所示。

第一讲主要介绍物联网在国内外发展的近况,了解物联网发展需要经历的几个阶段和我国目前物联网发展所处的阶段,了解物联网在各行业的应用和发展前景。第二讲安排宁波市智慧城市建设领域专家为学生讲课,让学生了解智慧城市的发展历史,了解智慧城市的整体架构,理解物联网与智慧城市的关系,熟悉宁波市智慧城市建设的现状和发展前景。在此基础上,第三讲安排学生参观宁波市智慧城市建设应用成果展示厅,亲身体验物联网技术在智慧城市建设中的各项成果和应用。在研讨课环节,引入物联网产品创意设计比赛,以小组为单位,根据前两次课对智慧城市应用领域的学习和参观,设计一款理想中的物联网产品,比赛分为初赛和决赛环节,在初赛中表现出色的团队进入决赛。在“物联网应用体验——手机控制家电”环节,利用学院已有的实验条件,向学生介绍手机控制家电的原理,熟悉控制信号的流程,了解应用程序和硬件之间的接口和开发流程,同时提供手机客户端的应用程序,使得学生可以现场安装,现场体验,激发学生的兴趣。在物联网设计作品与分析环节,以高年级同学进行电子设计大赛的成果为基础,展示与物联网相关的作品,通过视频和现场演示等多种手段,向同学们展示触手可及的物联网产品,解开物联网技术的面纱,排除技术等因素给学生带来的困惑。

三、“物联网工程导论”教学实践

以“内外结合、联系实际、项目驱动”的教学模式和方法为参考,采用“走出去、请进来”的策略,结合“项目驱动”的物联网产品创意比赛,进行了“物联网工程导论”课的实际教学。

1.走出去——智慧城市建设应用成果展厅参观

宁波市是我国首批进行智慧城市建设的试点之一,物联网为智慧城市建设提供了坚实的技术基础;反过来说,智慧城市是物联网技术的重要应用领域。从已经举办两届的“中国宁波智慧城市技术与应用”展会来看,很多基于物联网的产业和应用都已经服务于智慧城市的方方面面,物联网为智慧城市提供了城市的感知能力,并使得这种感知更加深入和智能,从而实现市政、民生、产业等方面的智慧管理。

利用宁波的地域优势,在“物联网工程导论”课程中引入智慧城市建设应用成果展厅参观的环节,有利于学生更好地理解和体验多种物联网关键技术的应用场景。在参观过程中,学生对智慧城市应用成果展厅中展示的云计算技术、互联网技术、物联网技术和RFID技术表现出极大的兴趣。通过实物展示、应用系统演示、现场体验、动态更新等多种形式,学生形象直观地了解了智慧城市建设十大应用体系的建设成果,其中包括智慧社会管理、智慧公共服务、智慧健康保障、智慧交通、智慧物流、智慧贸易、智慧制造、智慧能源、智慧文化服务、智慧安居服务首批共36个应用成果,为后续的物联网产品创意比赛提供了灵感和素材。

2.请进来——智慧城市建设专家讲座

由于物联网工程是新建专业,因此,在人才培养方向方面,需要充分考虑宁波本地经济对物联网人才培养的需求,及时了解本地物联网产业的发展趋势,适时地调整专业方向,合理设置培养目标、课程体系和教学内容,以更好地服务于区域物联网产业链。在“物联网工程导论”课程中引入专家讲座的环节,既有利于学生熟悉物联网相关的专业背景知识,又能够使学生了解企业实际的项目和用人需求,尽早树立自身的职业规划。

在本课程的教学过程中,邀请了浙江思创理德物联网(宁波)科技有限公司总经理黄生颜女士来我校授课。思创理德物联科技有限公司是中瑞思创科技股份有限公司旗下专注于物联网应用集成和市场开发的子公司,已成功开发并逐步推广服装供应链管理、数字化仓储管理、工厂精益管理、行业服务平台管理、防伪防窜货管理等系列RFID解决方案和关键产品。黄经理在向同学们介绍基于RFID技术的服装供应链管理的同时,引入了企业实际项目的运转和人才需求的现状,描述了物联网产业蓬勃发展的前景,鼓励同学们认真学好相关的专业课程,从而在毕业时能够成为一名满足企业需求的物联网工程专业人才,为宁波智慧城市建设和物联网产业的发展贡献力量。

3.项目驱动——物联网产品创意比赛

通过之前物联网产生的背景和发展前景的学习,结合专家对于智慧城市建设的介绍和对智慧城市建设应用成果的体验,在研讨课环节,引入物联网产品创意设计比赛,让同学们以物联网相关技术为基础,设计一款产品,解决日常生活中碰到的问题。

在实施过程中,让同学们以小组为单位,由组长负责协调,各成员进行项目的创意、调研和设计,最终形成产品文档和展示材料。在产品展示环节,组员以PPT、视频和实物演示等多种手段,对小组设计的产品进行详细的讲解,内容主要包括创意来源、用户场景、产品功能、技术规范和产品前景。在项目的评分规则上,主要包含创意、影响力和执行力这三个部分,占的比重分别为50%、30%和20%。其中,“创意”是指产品或者服务是否具有创新性和突破性,是否具有全新的功能或者在很大程度上提升了已有的功能;“影响力”是指产品或者服务的影响力有多大,是否会被大量的用户和机构所采用;“执行力”是指设计的产品或服务是否具有较好的商业可行性。在评分环节,每个小组对除自己以外的每个项目进行打分,各个小组的最后得分为总分取平均。

研讨课环节一方面增强了学生们对于课程的参与度,另一方面通过小组头脑风暴和讨论,培养了学生的团队合作精神和集体荣誉感,极大地提升了其对于本专业后续课程学习的兴趣。

4.课程评价

在合作式学习模式的基础上,参考学生在课程过程中的参与程度以及课堂表现,课程的评价包含自我评价、小组评价、项目评价和教师评价。其中,小组评价在小组内部产生,主要参考组员在物联网产品创意比赛过程中的投入和参与程度。项目评价主要参考小组项目的评分,即其他各小组对本组项目的综合评价。教师评价主要参考学生的出勤率、课堂参与度。这种评价方式已经在我校其他“项目化”课程及合作式课程中实施,从学生的反馈来看,这种综合、全面的评价方法比传统、单一的评价方法更加合理,它有效地减少了学生的逃课现象,提高了学习的自主性和参与度,增强了学习的兴趣。

四、教学效果

在浙江万里学院物联网工程新专业建设过程中,探索了“物联网工程导论”课程的教学模式和教学方法,并付诸了实践。从目前来看,学生通过该课程的学习,培养了专业的学习兴趣,增强了专业的学习热情,为后续课程的开展打好了基础。从培养学生的角度来看,物联网技术在飞速发展,对于物联网课程教学的探索也没有终点,必须总结现有的经验,不断改进和完善。

参考文献:

[1]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010,(2l):26-29.

[2]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育,2010,(16):1-3.

[3]王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

物联网导论课程论文例3

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)20-0106-02

湖北工业大学作为我省第一批物联网本科教育单位,一直走在物联网专业课程建设的前端。通过四年的课程建设,我们建立了物联网创新班,其中集合了计算机大类专业素质优秀的学生,针对他们实施物联网专业较为完善的课程体系和专业能力培养方案,旨在培养能够满足国家“十三五”产业转型发展需要的人才,适应和引领未来的信息技术及物联网技术方向的工程师。

一、物联网创新班

物联网作为我国“十三五”高新技术的信息产业发展的重点,培养优秀的创新物联网人才是我们高校的重要职责。经过近五年的物联网人才培养工作,我们逐步总结了物联网专业人才培养的路子,在利用现有信息及计算机学科力量的同时,应尽快形成更加专业、更高水平、更国际化的物联网师资队伍和课程体系建设。同时,要与国际接轨,开拓创新,扩大知识来源,将学科建设与相关产业的科学发展统一起来。具体而言,物联网专业应该培养具有扎实软件开发技术、现代传感器技术、无线网络技术、有线和无线网络通信理论、大数据信息处理技术、系统工程等基础理论与专业技能的专业人才。因此,我们于2014年建立了物联网创新班,其中集合了计算机大类专业素质优秀的学生,学院要求对物联网创新班的课堂教学内容进行整合优化,突出物联网的专业特色,让学生全方位理解专业知识并掌握课程的核心知识点。[1-3]

二、物联网创新班课程体系建设

目前我校的物联网创新班本科相关课程规划如表1所示,其涵盖不仅有计算机科学与技术的专业课也有计算机网络的专业课,同时针对物联网的相关新技术也开展了《物联网导论》、《传感器技术》和《物联网软件工程》等专业课。

首先授课教师可以通过课前资料共享、课中话题讨论、课后实验辅导这三个基本步骤循序渐进,使学生能够掌握物联网专业的最新、最优知识,更好地进行物联网专业知识的学习。例如,物联网工程专业的特点是最新、最前沿的技术发表在当年的国际学术会议上,因此讲授《物联网软件工程》课程的教师应该注意从最新的物联网软件引导学生对本门课程的兴趣,然后通过相关软件的应用过程并将最新的物联网软件技术开发论文中选取部分相关内容介绍给学生。[4-6]这样的“专业课+实践应用”模式可以循序渐进地将学生带入对每门专业课程的学习过程中,同时教师也可以向学生介绍一些与专业知识有关的最新技术发展及应用等,开拓学生的视野,增加学生学习物联网相关专业课程的兴趣和积极性。

三、结语

随着信息技术就业需求和高校教学理念的不断更新,物联网专业的教学改革成为各大高校改革的重点课程体系之一,在湖北工业大学计算机学院的物联网创新班教学改革中,我们深切体会到采用因材施教分类培养的教学理念是教学改革的核心;采取“弱化教师课堂、加强实验实践动手环节,鼓励自主创新学习,推行课外创新结合课内教学的教学模式;实施“淡化考试约束,强化实践过程的二元考核方式并行”的教学模式。通过近四年的课程建设,我们的物联网创新班,其中集合了计算机大类专业素质优秀的学生。他们无论是在专业课程学习还是各类创新创业大赛上都取得了优异的成绩,同时表明我校计算机学院的物联网创新班的专业课程建设和专业能力培养等相关改革是成功的,我们也将继续努力完善并为国家高新技术产业输送更多的人才。

参考文献:

[1]吴B,王春枝,叶志伟.面向信息时展的物联网技术课程创新规划研究[J].教育教学论坛,2016,(17):233-234.

[2]茹艳,潘俊方,樊阿娇,等.物联网技术的发展及其应用研究[J].无线互联科技,2016,(5):139-140.

[3]刘顺财.浅谈物联网技术发展现状及其应用[J].网络安全技术与应用,2016,(4):93-94.

物联网导论课程论文例4

近些年来计算机专业毕业生存在“就业难”的现象,很大一部分毕业生就业不是在自己的专业方向,另一方面相关的企业招不足需要的人才,存在着供需结构性失衡。国内外各类涉计算机专业的高校和学术团体都在积极探索计算机专业人才培养模式的改革,但由于受传统教育思想以及教学计划和本专业理论体系的影响,制订的专业教学计划仍然没有脱离原课程体系的框架,既要培养学生较强的实践能力,又要有完整的知识体系,使得一些理论深、难度大的课程在教学计划中仍占有较大的比重,一些应用性较强新兴发展的课程难以全面进入教学计划。这样一来造成了既没有达到让学生理论扎实又没有培养好熟练的实践能力,从而出现了一方面社会对计算机专业人才的大量需求,而另一方面大量的计算机专业的毕业生无法找到在本专业工作的机会。同时大学的各个专业都把计算机课程列为基础课程,计算机专业毕业生不再具有多大的专业优势。这些都对计算机专业的发展构成了挑战。

一、计算机专业面临的挑战

随着我国高等院校的数量逐年增加,在校生总数达到前所未有的数量,设有计算机专业的学校已经从20世纪60年代的50余所发展到今天的近千所,建立软件专业的学校600多所。除了计算机系(学院)外,很多学校还建立了软件职业学院、网络学院、信息工程学院等院系。随着信息技术在各行业的应用,极大地推动了人们学习计算机技术的热情,同时也给计算机专业带来巨大的挑战,信息技术的全球化,使得各国纷纷在信息产业的各个方面抢占技术制高点,谋划布局新的技术创新点。挑战催生动力,创新获得优势。在此形势下,迫使我们努力思考:计算机专业如何改变以适应发展带来的挑战?

二、物联网技术给计算机专业发展带来的新机遇

物联网的概念是在1999年提出的。IOT(The Internet Things)也就是“物物相连的网络”。“物联网”是在“互联网”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品和物品之间,进行信息交换和通信的一种网络。通过射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描、各种传感器等信息感知设备,按照设定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息传输、计算、处理、知识挖掘,以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理,达到对物理世界实时感知控制、实时管理和科学决策的目的,实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互和无缝连接。

物联网技术作为我国国家新型战略产业的一项支撑技术,相关的研究活动和产业应用已经成为企业研究应用的一个热点。各高校也积极设置、建设相关的专业,“物联网工程”、“物联网技术”、“物联网应用”、“传感网技术”、“智能电网”等涉物联网的相关专业应运而生,同时还有很多的院校正在积极筹备和申请进入这个行列。

物联网技术涉及的原有专业非常多,有计算机,电子、传感器,自动化,自动控制、通信等等,还有相关的行业应用特点,使得物联网技术成为一个涵盖面广,应用广泛的一个大领域。而计算机专业20多年的发展使得其变成了一个常规专业,基本上90%以上的院校都有计算机相关专业,99%以上的院校都有计算机课程。计算机专业的毕业生风光不再了,生源萎缩了,计算机专业如何在物联网大发展的形势下,进行创新获得新的生机与活力。需要将计算机专业特点和物联网的知识体系联系起来,找准自身定位,立足学生的长远发展,进行课程创新,教学计划更新。物联网工程导论是一门物联网技术的导入课,以宏观的应用视角对物联网技术的特点、发展、应用、展望进行论述,可以作为计算机专业的一个扩展,为进入物联网研究作导入。

三、物联网工程导论的课程特色

物联网工程导论课程的综合性强。作为典型的交叉学科,物联网工程导论涉及的概念、原理、技术众多,涉及计算机、通讯、电子、自动化的多个学科,具有很强的综合性。其理论体系中很多应用原理都牵涉到复杂的学科联系,很多概念也较宏观 ,这在教学上对教师的知识面要求很高。

但在强调物联网工程导论的融合背景的同时,应该看到它又是一门理论和应用关系十分密切的综合性很强的课程 , 与计算机技术有着密不可分的联系,具有较强的实践性。要求学生不仅应该知道课程所涉及内容的来源和背景 , 掌握该课程的基础知识和基本技能 , 同时还要求学生能够应用所学理论通过设计编程实现,比如在课程中学习的多种编码方法,都需要编程实现。

于此同时,物联网工程导论课程内容与很多计算机专业课有着紧密的联系,如互联网络、传感器、自动控制、数据挖掘等内容,它的发展具有深厚的信息技术基础,广泛应用于工业、农业、安保、智能家居、军事等领域。物联网不是互联网的简单接入和应用,它将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和自治”特征的智能设备和应用,必将引发计算机、网络与信息技术在更大范围更多领域更深层次的应用,带动广泛的学科交叉与融合,为计算机与信息技术的研究与发展提供更大的空间。

四、教学方法研究与设计

(一)强调学科背景,激发学习兴趣

物联网工程导论课程中运用了大量的计算机知识以及广泛的应用前景,有众多现实的应用例子,接受起来比较容易。很容易通过现实例子和应用展望激起学生的学习兴趣。此外,由于物联网工程导论所阐述的内容基本都是宏观概念,部分学生在学习的过程中,会下意识地觉得物联网太大,是搞科学研究人员学习的内容,对就业没有什么太大的作用。这势必会影响到学生正常的学习态度,从而影响整个课程的学习效果。

因此,我们设计在第一次课时,结合物联网的学科特点以及与计算机的联系,强调随着通信和网络技术的发展 , 人类已进入了信息化的社会, 大学生需要具有全面信息观念和较好的信息处理能力,物联网工程导论正是信息技术发展的前言。因此 , 学好这门课程就显得尤为必要和重要,从而让学好这门课程成为大学生自觉的行动。

(二)因材施教,打通学科联系

物联网工程导论目前主要是针对计算机相关专业大三的学生开设,此时的学生电路、数据结构等课程已于大二上全部学习结束,与物联网工程导论同时开设的是一些专业课程,如网络工程、信息系统等。如果这时过于强调物联网工程导论中的理论知识,一方面,由于学生对理论课程的学习早已结束,部分知识已经淡忘,另一方面,刚开始接触计算机的专业课程,兴趣难免转移。为此,针对学生特点,对授课内容做了如下调整:

首先由于物联网工程导论涉及的内容很多、逻辑性很强,必须合理地筛选授课内容。在侧重基本概念、基本原理和基本方法原则指导下,重点讲授基础的或者带有普遍意义的知识点。在教学的过程中注意将授课内容与计算机学科联系,如算法对程序设计的作用,施工技术对网络性能的影响等。

其次强调概念、理论的物理意义,联系应用以培养学习兴趣。由于本课程的理论是通过多门学科交叉而来的,过度关注理论往往会使得学生感觉抽象、枯燥,渐渐造成学习兴趣的下降。针对这种情况,应在保证基本概念以及简单理论说明的前提下,淡化学科区分和界限,强调融合应用。同时增加课堂演示性实验和课后实验环节来保证学生对课程知识的理解。

(三)创新教学手段,培养学生职业技能

著名《学会生存》一书中指出:教育既有培养创造精神的力量,也有压抑创造精神的力量,这就说明了教学方法,对学生的学习效果的重要性。为此在物联网工程导论的授课过程中,除了采用传统的老师讲,学生听的授课方式,更注重发挥学生的主体作用,采用了自主学习、课堂讨论、小组研究、企业参观等手段。

如:对于RFID模块开发,首先由授课老师开发一个案例进行演示讲解,进行学生分组,布置开发作业在课后进行分析开发,然后再在课堂上分组上台进行展示解说 , 并让下面的同学提出问题 , 在互动的过程中加深对该RFID模块开发的理解,最后布置课后实践,要求学生全部会简单开发。通过自学、讨论、实践三个环节,使得学生们的学习热情很高, 纷纷花大力气查阅相关资料,积极讨论,学生的积极性得到空前激发,对所学内容有了较深的理解。

五、结束语

物联网工程导论是物联网专业的一门基础课程,也是最近几年快速发展的一个课程,笔者从计算机专业的特点以及物联网的快速发展的现状,分析了该课程的特点,从教学内容,教学方法、教学手段、学生职业能力培养、学生创业能力等方面阐述了自己的思考体会,期望能对计算机专业的发展做一些专业扩展,使计算机专业的学科建设适应社会对信息化的需求。

参考文献:

物联网导论课程论文例5

作者简介:闻继伟(1981-),男,江苏无锡人,江南大学物联网工程学院,讲师。(江苏 无锡 214122)

基金项目:本文系江南大学青年科研基金资助项目“基于T-S模型的非线性系统滚动时域控制与滤波研究”(项目编号:JUSRP11233)的研究成果。

中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)34-0080-02

物联网自诞生以来,就引起了人们的极大关注,它将新一代的信息技术充分运用于各行各业之中,通过网络化、信息化的手段将人类生存的物理世界和网络信息空间有效互联,形成“物联”。物联网不是某一门学科发展到一定阶段自然衍生出的一门新的分支学科,有相对完整、独立的体系,而是新兴的、聚合性的应用技术,涵盖了诸多学科的知识,具有形式多样、技术复杂、牵涉面广的特点,且本身还在不断发展和完善中。

“物联网技术概论”作为一门新的基础课程,虽开设不久,在教学过程中已存在不少问题,导致很多学生一方面心有诸多疑惑,另一方面又对这门课程不够重视。如何合理开展教学改革,提高“物联网技术概论”课程教学的质量,使其符合大一新生的培养要求,切实能使学生有所收获,已成为该课程教改亟待解决的问题。为此,本文首先分析了“物联网技术概论”课程的特点,然后分别从内容、方法、实践和考核等几个方面分析了课程教学中存在的问题,并提出了相应的解决方案。

一、“物联网技术概论”课程的特点

物联网是一次技术革命,代表未来计算机和通信技术的走向,其发展依赖于诸多工程领域的技术创新,[1]遍及日常家居、智能交通、节能环保、科学研究、公共卫生、工业监控、健康护理等多个领域,因此更强调工程应用。该课程内容丰富、涉及面广,涵盖了自动控制、信息技术、微电子和计算机等学科,因此有必要在学生进入具体学科知识的学习之前,让其对物联网有宏观上的了解,建立对物联网的基本认识,为后续课程的学习打好基础。

目前,我国政府也高度重视物联网的研究与发展,2009年,总理在视察无锡时强调选择新兴战略性产业的重要性,提出了“感知中国”的战略构想,表示要大力发展物联网技术。[2]因此,物联网专业的学生掌握物联网基本原理及其应用对其今后就业或进一步从事相关领域的科学研究具有十分重要的意义。

二、“物联网技术概论”课程教学中存在的问题

1.教材内容涉及面较广,授课学时相对较少

本课程以江南大学彭力教授编写的《物联网技术概论》作为教材,全书共10章,涉及物联网概述、RFID技术、无线通信系统、无线单片机技术、传感器技术、无线传感器网络技术、短距离无线通信技术、远程通信技术、智能信息处理技术、物联网技术的应用等方方面面。[3]

鉴于这门课程本身的特点,如果没有相当的工程经验,授课时势必以描述性的内容居多,容易使学生产生厌倦情绪。且由于课程仅有16个课时,很多内容只能如蜻蜓点水般一带而过,这样就会导致部分内容讲解不透彻,教师飞快的讲,学生却反映听不太懂,一知半解,始终只有一些朦胧模糊的概念,收不到良好的教学效果。

2.教学与实践脱离,学生缺乏感性认识

尽管在编排教材时编者安排了关于物联网应用的章节,教师在制作PPT时也加入了众多图文并茂的内容,然而在讲解基本原理时又回归到了传统的教学模式,把重点放在讲授原理上,且限于课时,往往有所疏漏,至于实践环节则几乎忽略不计。虽然学生通过死记硬背可以掌握一些知识,但也只是为了应付考试,这并不是我们设置这门入门课程的初衷。

3.考核形式单一

在目前的教学模式下,学生的学习效果通常是由考试来衡量,考核的角度主要是知识,而忽略了能力和品质。尽管教师主观上并不希望出现这样的局面,但闭卷形式本身的局限性成了决定性的因素;同时,以往考核只注重标准化,而忽略了学生对问题有不同的理解、看法。这种传统平面式的教学考核制度,使被衡量对象的真实成绩得不到确认,从而使学生产生了对考核的失望与迷惘。

目前,本课程的考核形式仍为笔试,考核成绩满分为100分,60分为及格。其中平时作业成绩占考核成绩的40%,期末考试成绩占考核成绩的60%。这种考核方式简单、易于操作,也能在一定程度上检验学生掌握书本知识的情况,但同时也比较片面、死板,导致学生轻视实践、不能理论联系实际和解决实际问题。

三、关于“物联网技术概论”课程教革的几点设想

上文分析了“物联网技术概论”课程的教学现状和存在的问题,笔者结合自身在教学实践中的实际情况,总结教育教学方法,就本课程的教学内容、教学手段、课余实践和考核方式提出了一些改进的设想。

1.合理编排教学内容,源于课本但要高于课本

物联网内涵丰富,但经过深入分析,仍可将其划分为四大部分:[4]一是传感网络,即以二维码、射频标签、传感器、智能终端等为载体标签事物;二是传输网络,即通过互联网、无线传感网、移动通信网络等传输数据;三是处理网络,即通过网格云计算等计算网络工具实现数据处理;四是应用网络,即通过手机、PC机等终端设备实现各种应用。这四大部分相对独立又相互联系,每一部分本身又蕴含着丰富的内容,在相对较短的学时内不可能实现融会贯通,这里涉及到广博与精深对立统一的问题。考虑到这门课程属于入门课程,不妨以理解基本概念、基本原理为主,对于一些专业性较强的知识不用太过苛求,可留予后续课程。这就犹如挖井一般,只有口子开得大,才能挖得深。本课程教学的目的在于让学生全面了解物联网专业所涉及的概念、原理、技术、应用等整体知识概貌,以便于日后选择一个专业方向展开更为深入、细致的学习。

为了使授课不致于因宽泛而流于肤浅,在讲解各部分内容时都应尽量结合实际问题。首先给出其产生背景,使学生知其然更知其所以然,以此激发学生的听课热情与积极性。以介绍RFID技术为例,RFID远距离射频识别技术在岗亭士兵枪支防抢盗系统中已经得到了成功的应用。士兵的枪支上安装有一个有源电子标签,该标签不断地主动向外界发出信号,当信号被安装在岗亭上方的读卡器读到之后,就进行信息处理,通过转换器传到后台监控中心,后台监控中心有一系列的软件控制体系,再配合报警系统,可实现实时的报警。

此外,还可以在课堂上安排一些与物联网有关的趣味小故事,以增强学生的学习兴趣。如美国麻省理工学院的科学家开发了一款新纤维材料,可制成有听觉的衣物。利用这种材料做成的衣服能够监测外界的声音,还能自行发出声音,而且这种衣服还可以实时记录演讲,或是用于监测使用者的身体状况。

2.改进教学手段,活跃课堂气氛

改进教学方法,提高教学效率,要根据教材内容、教学要求、教学手段和教育对象等因素而定。在教学手段上,可借助于多媒体教室和教学课件。值得注意的是,切忌照搬教科书内容,教师的讲课应来源于课本但是要高于课本,教师每年讲课的内容都应紧跟学科前沿的发展变化,因此,教师首先应当是个学者,能够享受挑战和创新的乐趣,而且能与学生进行有说服力的交流。其次如果条件许可,可以结合多媒体、传感器实物来教学,淡化理论推导,注重应用实例。[5]

此外,为了在课堂上能更好地启发学生思考,在利用现代多媒体手段的同时,要注意调整讲课节奏,不能一味地翻PPT,滔滔不绝,海阔天空,要注意学生听课的表情,通过课堂提问等方式,即时了解学生情况。采用板书也可以适当缓和讲课节奏,实现传统与现代教学方法的优势互补,以收到最好的教学效果。

3.适当安排课外实践活动

物联网专业刚形成不久,课程中实训项目并不多,学院购买的传感器实验平台以传感器实验箱为主。为了弥补课时不足带来的缺憾,可以鼓励学有余力的学生获取自己动手操作的机会,通过接触实物,获得各种直观感受,提高学习的兴趣,有利于更深刻地理解所掌握的知识和技能,同时也培养了学生热爱劳动、吃苦耐劳的精神。

要适当转变教学策略,课堂教学的模式化往往无法避免,很多教师,尤其是刚走上讲坛不久的新教师,往往机械地重复教科书中的知识,将复杂的脑力劳动变成了简单的体力劳动;而课外实践活动完全不同于课堂教学,它与工程实际相结合,教师与学生亲密接触,在活动中会遇到很多意想不到的问题,有时教师也不尽了解,这时,教师切忌不懂装懂,“弟子不必不如师,师不必贤于弟子”,教师也是学习者,应和学生共同学习、研究,做到教学相长。

4.改变考核方式,培养创新意识

本课程是概论课程,考核方式可以不拘泥于传统的笔试,随着教学内容、教学方法的变化而变化,让学生将所掌握的知识与个人技能水平充分发挥出来。不要片面追求卷面分数的高低,而应注重对学生能力的考查。可以采用以卷面考核为重点,学生自评、小组互评、教师评价相结合的多元化评价体系。笔试是为了促进学生更好地巩固所学知识,克服概念混淆,增强逻辑思维能力,同时也可以了解教学中的薄弱环节,以便今后改进和完善;学生自评、小组互评、教师评价则是为了体现民主与公平原则,引导学生重视理论联系实际,对培养学生的应用能力有着重要作用。

四、结语

高等学校教学改革的目的是为社会培养“高层次、高素质、多样化、创造性的人才。“物联网技术概论”是一门新的课程,目前课程的教学还处在摸索、创新阶段。课程教师要善于结合自己的专业进行创新,致力于提高学生的思维能力,去探索获得良好教学成果的途径和方法,为物联网专业学生打好坚实的基础,使他们更有信心应对将来的各种挑战。

参考文献:

[1]王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[2]刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2011.

物联网导论课程论文例6

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(a)-0162-03

物联网(Internet of Things,IoT)概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出,随着技术和应用的发展,物联网内涵不断扩展[1]。目前业界普遍认为:物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联,进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物信息交互和无缝链接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的[2-5]。

物联网可以广泛应用于经济社会发展的各个领域,引发和带动生产力、生产方式和生活方式的深刻变革,成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎[6]。近年来,在“两化融合”和“感知中国”等国家战略背景下,物联网发展受到了我国政府、科研、教育、产业界的高度关注。我国经济社会各领域蕴含巨大的物联网应用潜能,众多行业对物联网技术人才需求旺盛[7]。为此,中国传媒大学于2012年通过教育部审批,依托理工学部信息工程学院网络工程系开办物联网专业方向,成为全国较早面向本科生开设物联网专业方向的高校之一。

1 课程教学目标

《物联网技术与应用》是网络工程系物联网技术专业方向学生学习的第一门专业课,其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术,对物联网在各个领域的典型应用有所认识,在此基础上了解物联网系统的整体框架,明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系,为后续的学习打好基础,同时激发学生的学习兴趣[8]。因此,《物联网技术与应用》课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量,进而影响到我国物联网技术发展的进程[9]。

2 课程知识体系及内容安排

2.1 知识体系

物联网的架构分为3个层次:感知层、网络层和应用层,如图1所示[1]。

感知层是物联网的“皮肤”和“五官”,用于识别物体、采集信息,是联系物理世界与虚拟信息世界的纽带。感知层中的自动感知设备包括:RFID标签与读写设备、传感器、GPS、智能家用电器、智能测控设备等;感知层中的人工生成信息设备包括:智能手机、智能机器人等。

网络层分为接入层、汇聚层与核心交换层。接入层通过各种接入技术连接最终的用户设备。汇聚层的功能为:汇接接入层的用户流量,进行数据分组传输的汇聚、转发与交换;根据接入层的用户流量,进行本地路由、过滤、流量均衡、优先级管理,以及安全控制、地址转换、流量整形等处理;根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。核心交换层为物联网提供一个高速、安全与保证服务质量的数据传输环境。汇聚层与核心交换层的网络通信设备与通信线路构成了传输网。

应用层可以进一步分为管理服务层和行业应用层。管理服务层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝连接,提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储,通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算,为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。行业应用层由多样化、规模化的行业应用系统构成,包括:智能电网、智能环保、智能交通、智能医疗等。

此外,涉及感知层、网络层与应用层的共性技术包括信息安全、网络管理、对象名字服务与服务质量保证等。

2.2 内容安排

《物联网技g与应用》课程的内容安排[10-12]如图2所示,其中,各部分包含的主要内容有[1-6]以下几方面。

物联网概论:物联网发展的社会背景、技术背景;物联网的定义与主要技术特征;物联网体系结构;物联网关键技术与产业发展。

RFID技术:自动识别技术的发展背景、条形码简介、磁卡与IC卡的应用、RFID、RFID应用系统结构与组成、RFID标签编码标准。

传感器技术:传感器;智能传感器与无线传感器;无线传感器网络;无线传感器网络通信协议与标准。

嵌入式技术:智能设备的研究与发展;集成电路;嵌入式技术的研究与发展;RFID读写器与中间件软件设计;无线传感器网络节点设计;可穿戴计算研究及其在物联网中的应用;智能机器人研究及其在物联网中的应用。

移动通信技术:通信技术的发展;移动通信技术的研究与发展;3G技术与移动互联网应用的发展。

定位技术:位置信息与位置服务;物联网中的位置服务;定位系统;移动通信定位技术、基于无线局域网的定位技术、基于RFID的定位技术、无线传感器网络定位技术。

数据处理技术:物联网数据处理技术的基本概念;海量数据存储技术;物联网海量数据存储与云计算;物联网数据融合技术;物联网中的智能决策。

信息安全技术:物联网信息安全中的四个重要关系问题;物联网信息安全技术研究;RFID安全与隐私保护研究。

物联网的应用:智能电网;智能交通;智能医疗;智能物流。

3 课程教学方法

自2014年春季学期《物联网技术与应用》课程首轮授课起至今,笔者已从以下几方面做了有益尝试,取得了良好的效果。

3.1 采用“翻转课堂”模式将课堂内外相结合

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”,是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生。该教学模式需要学生在课后完成自主学习,即自主规划学习内容、节奏、风格和呈现知识的方式,可以通过看视频讲座、听播客、广泛阅读各种书籍、与其他同学讨论等方式进行。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习,其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习体验。翻转课堂是对传统课堂教学结构与教学流程的彻底颠覆。

在该课程的讲授方式上,笔者尝试引入“翻转课堂”模式,转变以往授课过程中教师“满堂灌”、学生只是被动接受的传统教学模式,利用教学实践中小班授课、学生人数较少的优势,使每位同学都有机会走上讲台,轮流充当“教师”的角色,过一把“教师瘾”,从而充分调动学生的学习积极性和主动性。具体的实施过程为:首先,请每名学生选取物联网学科中自己较为感兴趣的一项具体技术作为自己的讲授对象,通过广泛查阅书籍文献资料、上网搜索最新科技资讯等方式了解该项技术的来龙去脉、前世今生及发展前沿。然后,请学生自制课件,通过文字、图片、视频等方式形象生动地向大家讲解艰涩枯燥的具体技术内容。其间,其他同学可以随时提问,形成良好的互动效果,极大地活跃了课堂气氛,同时也锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力。最后,由教师点评学生的表现,指出其讲解的优缺点,并补充完善知识点内容。学生的个人表现很大程度上决定了该门课程的个人结课成绩。通过3年来具体的实践,笔者发现学生们搜集资料的深度和广度都远远超出了笔者的预期。作为老师,在授课的同时也收获了很多新知识,达到了教学相长的目的。

3.2 教学与科研相结合

教师授课过程中应避免简单生硬地照本宣科,而应以自身的科研经历和科研体会现身说法,以激发学生的学习兴趣。物联网作为一门新兴学科,发展日新月异。每轮备课时都要加入新的科技进展,对于教师来讲,在科研方面需要不断地关注科技前沿动态,及时更新知识,极具挑战性。就笔者而言,由于一直从事数据挖掘领域的研究,在讲授第八章《物联网数据处理技术》时,就结合目前正在进行的有关电视节目受众收视情况的数据挖掘研究课题,以实验中具体的数据、模型为例,为学生讲解数据挖掘技术的具体流程和其中的关键步骤,从而进一步加深学生对该技术的理解程度。

3.3 “走出去”与“引进来”相结合

“走出去”是指教师应当经常参加国内外相关教研机构组织的高校物联网专业建设的培训班、研讨会等,广结同行,吸取其他兄弟院校专业建设、课程改革的成功经验,达到“它山之石可以攻玉”的目的。此外,还可以与国内一些专业从事物联网技术的企业建立良好的合作关系,建立学生实习、实训基地。学生可以到企业实地参观相应的产品生产线,以便与课堂中学到的知识点概念、原理联系起来,获得感性认识,从而加深理解。同时,学生可以利用寒暑假时间到企业实习或选派学生到企业进行毕业设计,不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式,还可以为企业提供专业的人才,拓展学生的就业渠道[13]。

“引进来”是指教师应当定期邀请国内外物联网专业的权威教授、相关技术人员走进课堂、走上讲台,为学生带来最新的行业发展信息。此外,在教材选择方面,教师应当不局限于国内出版的一些经典教材,还应当广泛引进国外的外文教材,追踪国际领先的前沿技术[14]。

综上所述,文章从“物联网技术与应用”课程的教学目标、知识体系及内容安排、教学方法等方面进行了探讨。由于物联网技术是近年来的新兴技术,该课程也是中国传媒大学理工学部信息工程学院网络工程系自2014年首次引入的新课程,一切还在逐步摸索过程中,因此,探寻一套适合本专业学生的课程教学方案任重道远。

4 结语

此文是笔者近3年来参加物联网专业建设研讨班培训、备课、授课的心得体会。由于笔者的验有限,考虑问题难免有失偏颇,望与各位读者共同探讨。作为一名青年教师,笔者未来仍然需要逐步沉淀,不断思考、总结、实践,为培养出社会需要的物联网专业人才贡献力量。

参考文献

[1] 吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012.

[2] 刘云浩.物联网导论[M].北京:科学出版社,2010.

[3] 王志良,石志国.物联网工程导论[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.

[4] 王汝传,孙力娟.物联网技术导论[M].北京:清华大学出版社,2011.

[5] 张凯,张雯婷.物联网导论[M].北京:清华大学版社,2012.

[6] 黄东军.物联网技术导论[M].北京:电子工业出版社,2012.

[7] 詹青龙,刘建卿.物联网工程导论[M].北京:清华大学出版社,2012.

[8] 石志国,王志良,丁大伟.物联网技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2012:9.

[9] 陈明,王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育,2010(12):1-3.

[10] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京:机械工业出版社,2011.

[11] 吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010(21):26-29.

物联网导论课程论文例7

物联网导论作为新兴复合型学科“物联网工程”的入门引导课程,旨在引导学生对物联网专业知识内涵建立起整体认识,为后续课程的学习打下基础。由于物联网导论兼备理论性与实践性,知识覆盖面广,加之学生认识偏差和学习方法等主观问题,能够让学生很好地掌握课程知识点并非易事。笔者结合实际教学工作,对教学过程中若干问题进行分析,探讨提高课程教学质量的办法与学习建议。

1 课程特点与存在问题

1.1 物联网复合型学科涉及技术广

从智慧地球到感知中国,物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业浪潮。物联网通过射频识别、激光扫描、红外感应器等信息传感设备,按协议规范,把物品与物品之间以互联网为基础连接起来,进行信息交换资源共享,从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[1]。在技术体系上物联网融合了计算机科学、通信工程、微电子检测、自动化等多门专业技术。如何将多门学科综合起来,较好地运用于物联网工程是掌握好这门专业的关键。物联网作为典型交叉学科,涉及技术广,因此在物联网导论教学过程中必须贯穿以全局指导局部的思想,对教学内容进行整体优化,力求为后续的技术学习构建一个基本知识框架。

1.2 教学对象一年级新生的特点

大学一年级学生初步涉及物联网专业学习,了解专业知识总体较少,普遍欠缺动手能力,但是他们对新知识、新技术具有较强的好奇心和求知欲,因此物联网导论在教学过程应该根据每名学生的特点合理组织教学内容,引导他们掌握了解相关基础知识,理清物联网专业课程体系的基本脉络,通过综合运用各种教学手段,调动学生的学习积极性。与此同时,培养他们的职业素养、职业道德,为今后的学习与工作打下良好基础。

1.3 教学过程中教师的自我完善

物联网工程作为新兴的研究领域,面临着涉及专业多、学科建设不成熟、课程体系有待完善和高校缺乏能够全面掌握实践教学的师资队伍等问题,因此对这门学科的任课教师提出了更多要求。教师在授课之前必须充分备课,通过自学、参加培训、教研探讨、学术交流等多种方式扩充自身知识结构,不断更新自我认知内容,并且要根据学生提问、师生交流、平时作业、考试等环节的反馈信息,及时调整教学内容,改进教学方法,保证教学质量。

2 教学方法思考与探讨

2.1 注重系统性教学

物联网导论课程内容丰富,各部分知识点要求程度并不相同,在教学过程中应注重系统性授课。(1)突出重点,把握好内容难易程度适中,运用多样化教学方式。例如:物联网历史、研究现状、应用案例等内容可以作为一般性介绍,而在物联网的技术基础、信息处理与软件服务等方面则要重点介绍。(2)在讲授新知识点时,应尽量避免过多使用专业词汇。由于物联网导论课程内容比较抽象,新生还不能掌握大多数专业词汇,如果过多使用会增加学生理解的难度。如果遇到必须掌握的专业词汇,比如射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID),则在教学过程中必须对缩写词原文、词汇含义、主要特点、运用领域等内容做出合理的解释说明。(3)在教材选择上应避免使用过于简单或过于复杂的教材。由于物联网专业刚刚设立,在教材和参考资料上相对比较欠缺,所以教材选择一定要根据学生的实际情况和教学效果综合考虑,力求通俗易懂,比如一些专著,虽然内容、组织论证非常好,但作为一年级新生专业入门教材并不太适合,可以选择一些具有引导作用的入门性优秀教材。

2.2 教学方式多样化

由于一年级学生知识掌握程度参差不齐,而且物联网导论课程内容比较抽象,如果采用单一的授课方法,很难达到预期的教学效果,可能对学生的后续课程学习产生消极的负面影响,甚至会让他们产生厌学情绪。因此,多样化教学方式应该贯穿于整个授课过程。

2.2.1 案例式教学

通过直观方法分析抽象的内容,把实际生活案例编织到教学内容中,以案例带动知识点。例如:在介绍ZigBee技术[2]时,可以引入世博园中运用ZigBee无线技术实现无线路灯控制案例;在介绍物联网与传感关系时,可以引入上海浦东机场防入侵系统传感节点如何感应物品、传输数据等成功案例。

2.2.2 启发式教学

启发式教学是把学生被动性学习转变为主动性学习的一种方式,将课程内容归纳提炼,提出问题启发学生思考,从而提高学生分析问题和解决问题的能力。例如在分析中间件技术时,让学生通过学习教材、研讨、资料查阅等多种形式了解目前在物联网里主要有几种中间件技术[3],例如:RFID,WSN,设备中间件,软硬件关系等,从而达到对问题的充分认识,得到解决实际问题的方法,最后在教师的指导下圆满解决问题。

2.2.3 交互式教学

运用多媒体教学环境辅助教学。例如在分析物联网中的移动技术时,对比802.20广域网技术与3G技术[3],则可以使用多媒体以表格形式同时列出2项技术的主要特性,直观对比2项技术特点。在讲授物联网底层技术—无线移动自组织Adhoc网络[4]的移动节点兼具主机、路由、天线功能的这个知识点时,可以运用PPT等工具制作动画,形象描述节点移动性、路由探测、天线覆盖等过程。另外,在授课时随时解决学生提出的问题,以免影响学习效果,保证教学质量的提高。

2.2.4 多元化课外辅导

构建课堂之外的教学环境,例如:精品课程网站、远程辅导、网络教室、网上讨论辅导平台BBS、电子图书等网上教学资源,打破传统课堂教学时间和空间受限的弊端,可以通过计算机、掌上电脑、手机等终端通信设备随时随地进行教学,为学生课余提供一个自主学习、思索、讨论的开放空间。

2.3 通过实验突出专业特点

物联网工程作为实践性很强的工科学科,实验是教学中的必备环节。学生通过实验操作的感性认识可以加深对理论知识的理解。在实验教学过程中应该注意以下几方面。

(1)实验内容应该丰富多样。例如大部分物联网专业学生都有自己的笔记本电脑,在讲解物联网中对等式网络时,为加深学生对技术的认识,可让学生开启无线网卡,配置对等式模型,实现小型对等式无线局域网搭建实验;在讲解无线个人区域网时,可以让学生运用手机中的蓝牙通信功能进行数据传输,进一步了解无线个人区域网的特点,如10米内传输、传输速度、主从节点关系等;在讲解物联网安全知识时,可以演示一些趣味防御实例,调动学生的学习积极性。(2)在实验环节设计时必须精心选题,突出专业特点。实验题目应具有代表性,知识点覆盖全面。例如在讲解传感器感知知识时,可以选择图像采集、键盘与显示屏模拟感知等典型实验[5]。(3)可以组织小组互助。实验前对学生进行分组,合理搭配小组成员,并选出组长。实验过程中遇到问题时可以让学生先在小组内讨论,养成主动积极的学习态度。(4)组织丰富多彩的集趣味性、专业性于一体活动,让学生在一起交流学习心得和方法,并可以去实习基地实践,提高实际运用能力。

3 结束语

物联网作为一项战略性新兴产业,在国内刚刚起步,并飞速发展。据CCID预测,未来3年内我国将有50万物联网人才缺口,因此高校教育任重道远。“物联网工程”已经逐步成为一门重要学科,物联网导论肩负着如何把“物联网工程”专业新生引入物联网科学殿堂的重任。在教学过程中必须不断地改革和完善教学模式,积极探索、研究并推广教学方法,调动学生主动学习的积极性,着力理论与实践的双向培养,达到本课程的教学目的,指导后续课程的学习,培养出社会急需的高级物联网专业人才。

参考文献

[1]胡永利,孙艳丰,尹宝才.物联网信息感知与交互技术述[J].计算机学报,2012(6):1147-1163.

[2]詹青龙,刘建卿.物联网工程导论[M].北京:清华大学出版社,2012.

物联网导论课程论文例8

近年来,物联网(Intemet of Things)受到国内外工业界和教育界的重点关注。物联网的概念由美国麻省理工学院于1999年提出,主要通过射频识别(RFID)技术、无线传感器、激光扫描仪、全球定位系统等信息传输设备,按照无线传输协议,将物品连接到互联网进行信息传输,从而实现“物物相连”的应用目标。与传统互联网不同,物联网更强调全面感知,即通过RFID、无线传感器等感知体采集信息,同时通过无线网络进行可靠传输,智能处理捕获的信息,真正实现物与物的沟通。物联网被认为是继计算机、互联网、移动通信之后的新一代信息产业化浪潮,深刻影响着人们的生活、工作方式,目前已在智能家居、环境监测、工业监控等领域成功应用。

在教育部首批战略性新兴产业相关本科新专业中,物联网工程相关专业建设是信息技术与社会需求发展的必然要求,同时为计算机教育和计算机应用型人才培养提供了新的方向。该专业旨在培养能系统掌握物联网相关理论和技能,具备通信、网络、传感技术等专业知识的高级工程技术人才。截止到2012年秋,全国经教育部批准开设物联网工程专业的本科院校有135所。目前,物联网工程相关专业的课程设置、培养模式、实验配置、教材建设等内容尚处于探索和完善阶段,同时,物联网技术领域需要的从业人员数量急剧上升。

由于在技术特点方面,物联网是互联网、无线网络、嵌入式软件、传感器技术的集成和整合,重点涉及高频技术和通信协议栈等核心技术,对从业人员的知识储备和实践能力要求较高。但目前,国内相关专业多专注于单项技术的培育,对上述多种技术的聚合存在较大欠缺,需要根据物联网技术的特点,对其课程内容进行升级和扩容。

TCP/IP协议分析是计算机网络、通信相关专业的专业课,也是物联网工程专业的核心课程之一。作为计算机网络原理的后续课程,该课程侧重于讲述TCP/IP协议族的基本原理和核心技术,使学生对网络互连的原理有更深刻的认识。对于物联网,核心技术已由传统的互联网转向无线网络和无线通信,如zigBee无线网络协议和IPv6协议。因此,对于物联网工程专业,TCP/IP协议分析不仅要讲述经典TCP/IP协议,更要侧重物联网环境下的无线网络协议。显然,要对TCP/IP协议分析的教学模式进行改革,使其满足物联网工程专业的培养需要。

1、教学现状分析

TCPflP协议分析的主体是对TCP/IP协议族中各层协议的详细介绍,增强学生对TCP/IP协议复杂机理的直观理解。根据作者实践教学总结,目前该课程存在如下问题。

1.1 授课内容偏重理论,与先期课程重叠过多

TCP/IP协议分析的核心是TCP/IP 4层模型及相关通信方式、时序等规则,一定程度上与计算机网络原理课程重复,单纯的理论阐述会导致学生失去兴趣。此外,抽象讲解各种协议的实现细节容易重复,如每个协议的组成部分几乎一致,简单重复很容易使学生感觉枯燥。

1.2 教学内容单一,缺少源代码分析

通过分析TCP/IP的源代码,有助于观察协议实现细节,深化对协议的理解,提高网络编程与内核开发技能,使学生具备根据需求修改协议栈的基本能力。然而,在实践教学中我们发现,绝大多数TCP/IP协议分析教材集中于对协议的抽象分解,如采用示意图的方式描述帧的封装过程,在实验教学中多采用数据包捕获软件分析协议的运行机理。这样无法使学生真正理解网络协议,将实际网络协议的修改和应用与源码的实现细节进行有效结合,造成理论与实践应用脱节。以帧的封装为例,Linux下数据包的统一数据结构为“struct sk_buff”,所谓的封装和解封是该结构体中头尾2个指针的移动,这个机制简单,但充满了技巧,如果不阅读源代码,理论和应用之间始终存在隔阂。对于已经引入Linux TCP/IP协议栈源代码的教师来说,如何有效组织上万行的协议栈源代码是重要问题。在教学中抽取出具有代表性的代码段,需要根据不同学生的基础条件反复凝练,还要兼顾学生的学习热情,激发自主学习意识。

1.3 几乎不涉及无线网络理论的讲授

现行教材几乎全部以经典IPv4为授课内容,部分教材扩展到IPv6,对网络层以下涉及甚少,基本默认以IEEE 802,3标准(以太网)为例阐述。而在近些年的实际应用中,无线网越来越成为业界的技术亮点,各种成熟的网络产品纷纷延伸至无线网平台。无线网标准主要以IEEE 802.11和802.15为代表,在实现细节以及协议规则方面与以太网有较大差别,为提高传输效率,在网络层和传输层需要有相应的改变。通用的IP和TCP协议显得过于冗余且针对性不强,无法应对无线网高容量、短延时、低速率的应用需求。这就决定了现有教学内容无法直接应用于物联网工程专业。同时,现有的绝大多数实验组网设备不适宜无线网络架构,因此,无法提供这方面的实验平台。此外,无论是经典的LinuxTCP/IP代码分析,还是无线网络协议的理论学习,均缺乏相应的操作性强的实验指导教材,这也不利于学生的学习和理解。

2、教学模式改革

依照物联网工程专业的培养目标,TCP/IP协议分析课程改革遵循“应用为先导、工程为特色、实践能力为培养重点”的教学理念,按照如下思路进行实践。

2,1 应用驱动型的启发式教学模式

根据物联网的应用特点,明确“TCP/IP协议分析”课程以应用为驱动,促进学生从应用的角度学习。教师有意识地根据物联网不同的技术需求,引导学生对经典的TCP/IP协议知识进行重构,从而培养富有探索精神的思维模式和创新精神。

在具体教学中,以Linux协议栈代码分析为主,TCP/IP协议的大多数原理在先导课程“计算机网络原理”中已经教过,所以课堂教学一半时间讲述理论细节,其余时间辅以代码分析。例如,Linux平台下“struct sk buff”作为数据包的统一结构体,涵盖了经典协议栈里的诸多选项,此时,我们除了引导学生对代码进行分析外,还应启发学生思考如何删减和添加哪些选项,才能保证实现无线网络高容量、短延时等应用要求。然后以ZigBee协议为代表,抽选出该协议下的帧结构以及相应的实现代码,并以此展开ZigBee协议的若干细节,比如NPDU中载荷选项的构成、序列信息的作用以及半径域选项的意义。通过对比学习,学生们可以轻松地过渡到物联网技术氛围。又如,Linux平台下传输层的主要实现函数为“tcp v4 do rcv( )”,主要工作是遍历后备队列链表,将合适的数据包添加至完成队列,并作校验。教师除了带领学生对此函数进行详细分析外,还要指出zigBee协议中传输层功能很小,甚至已经合并到网络层,引导学生思考原因,以及哪些功能可以保留,哪些是冗余,并对比经典TCP协议的滑动窗口机制,分析物联网应用环境下应如何实现拥塞控制。再如,在经典TCP/IP协议中,路由是IP层的核心功能,常用的路由协议如OSPF、RIP等多考虑广域网的情况,但在物联网应用中,这些协议显然都不适合。此时我们引导学生思考,如何通过在路由选择格式、地址转换计算、算法的实时性、安全性等方面的调整,以指定适宜短距离无线通信的路由选择协议。尽管一两节课的时间不足以将改进的细节讨论完善,但通过这样的学习,使学生既达到了掌握经典TCP/IP协议理论的目的,也明白了物联网与常用网络协议的异同,为课下自学以及后续课程的学习打下良好的基础。

2.2 理论与工程产品相结合的教学方法

TCP/IP协议内容庞杂,涵盖面广,协议细节繁琐,根据教学实践,如果直接照本宣科,学生容易厌倦,教学效果不好。对于物联网工程专业的学生,我们在授课时加入了大量的无线网络理论,加大IPv6讲授部分,这些内容在“计算机网络原理”课程中一笔带过,实践中学生的反响非常强烈,听课兴趣明显增加。例如在网络层的授课内容中,我们加入了配置无线网网关的内容,首先从实际无线路由的网关配置演示,扩展到zigBee无线网关协议转换的实现,并给出了无线网关射频部分(物理层)接收到数据报文后进行有效载荷等选项的格式转换细节,直到最终交由802.3以太网网卡处理。数据最终还是返回到熟悉的以太网,但学生对无线网关的数据传输原理有了更深入的理解。

此外,我们在教学中增加了物联网相关工具箱的应用。目前主要使用ZigBee工具箱做教学对象。由于现在主流ZigBee工具箱体积小、便于携带,且都具备在线调试功能,因此很容易在课堂进行变量观察,对上述新添加的无线网的理论进行实时验证。同时,工具箱大多配备图形、汉字LCD显示器和各类语音接口,便于学生直观感受。此外,zigBee工具箱大多开放源代码,理论授课完全可以伴随代码分析。理论讲授、工具箱验证、代码分析构成了我们教学方法的“三重奏”。

2.3 仿真软件与编程实践相结合的教学手段

由于物联网系统需要配备多个传感器、无线网关和终端,设备成本较高,因此可采用以仿真软件为主的教学手段。目前我们主要采用NS2软件,可以方便地设定各类通信环境和不同的区域网络类型,构建虚拟的无线与有线耦合的通信网络模型,可以观察不同协议的运作流程。例如,我们采用NS2仿真zigBee协议体系中树形路由的分布式地址分配方式,构造了不同类型的无线网络节点接入方式,并可以得到直观的性能分析定量数据。基础实验以数据包捕获软件为主,这类软件有助于学生直观地了解协议实现细节,不用在开始就纠缠具体的代码。目前我们实验主要采用的是锐捷公司的协议分析器,界面简单直观,所支持的协议类型全面。此外,我们推荐学生在课余学习中使用Sniffer软件,这也是一款轻量级的捕获软件,便于安装在学生电脑中。

显然,单纯的捕获并分析数据包只能从宏观角度理解网络协议的原理,如想与物联网的应用性接轨,则应在实验教学中适当引入网络编程。这里的网络编程并不是指内核(协议栈)开发,而是指从应用层编程人手模拟部分协议。由于Linux内核编程的基础知识要求较多,而LinuxSocket编程易学易用,因此我们在教学中引入后者作为实验技术。例如,讲完ICMP协议后,我们会在课堂上讲授基于Linux c的ping程序的主干代码,然后在实验中根据无线网关和无线地址分配的机理,要求学生进行相应的修改。又如,讲完TCP的ACK、RST、SYN等报文格式后,我们利用Linux c编写端口扫描程序,并指导学生进行调试。引入Linux c网络编程的直接好处是,学生不再认为TCP8P协议分析是纯理论,产生了浓厚的学习兴趣,同时Linux c编程能力也得到了很好的锻炼。

3、结语

目前,物联网工程专业的课程建设尚处于起步和摸索阶段。对于该专业的每门课程都要以物联网本身的技术特点和应用需求作为导向,进行教学模式调整,这样才有助于实现该专业的培养目标。作为该专业的核心课程,TCPhP协议分析在今后的教学中不仅要完成经典网络协议原理的讲授,更要考虑无线网络的特殊需求以及对学生实践能力的培养。

参考文献:

物联网导论课程论文例9

中图分类号:TP391.44-4

1 物联网工程专业设置的必要性和可行性

“物联网”[1]的概念于1999年提出,本意是“物与物相连的互联网”,物联网是通过红外感应器、射频识别(RFID)、全球定位系统、无线传感器网络、激光扫描器等传感技术,依据通信协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和处理,以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

根据教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[2]的精神,为了加大新兴产业人才培养力度,加快课程体系、教学内容、教学方法、管理体制与运行机制的创新,大力培养新兴产业相关专业的人才,满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求,北京交通大学海滨学院计算机科学与技术专业以良好的办学条件和过硬的教学质量赢得了社会信誉,培养了大批合格的信息技术人才。这些专业均具有强大的师资力量和完善的实验设备,为开办“物联网工程”新专业打下了良好基础。

2 物联网工程专业知识体系架构

物联网与传统网络的主要区别在于,物联网扩大了传统网络的通信范围,即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信,还扩展到人与物、物与物之间的通信。物联网网络架构由感知层、网络层、应用层组成。

2.1 感知层

感知层,也常称为感知控制层,解决了从物理世界到人类世界的数据获取问题[3],包括各种物理量、标识、音频、视频等数据。感知层位于三层架构体系中的底层,是物联网应用的基础,是物联网全面感知的核心。作为物联网的最基础一层,感知层具有十分重要的作用。

感知控制层包括数据采集、短距离通信技术和协同信息处理。数据采集是通过相关传感器对物理对象的感知和数据收集,其中涉及射频识别(RFID)、传感器、多媒体信息采集、实时定位和二维码等技术。短距离通信技术和协同信息处理将采集到的数据在局部范围内进行处理,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域网。

2.2 网络层

物联网网络层将来自感知层的各类信息通过基础网络传输给上层,并提供透明的数据传输能力。其中,基础网主要包括移动通信网、广电网、卫星网、行业专网、互联网及形成的融合网等。

2.3 应用层

应用层主要将物联网技术与行业系统结合,将信息转化为内容,实现物物互联的应用解决方案。概括起来,物联网就是传感网、互联网和智能服务的综合体[4]。与传统的互联网相比,物联网加进了感知层,降低互联门槛,实现非智能、弱智能设备能够接入互联[5]。

在高性能计算和海量存储技术支持下,应用层还对网络获取的大量不确定信息进行清洗、融合、重组等处理,整合为相对准确的结论,并为行业应用提供智能的支撑平台。

3 物联网工程专业课课程体系设置

3.1 专业定位

本专业依托北京交通大学计算机与信息技术学院的优势学科,面向京、津、冀和环渤海区域经济、社会、生态的发展需要,突出计算机应用技术与现代信息处理技术交叉与融合的特点。培养学生具备良好的自然科学、人文社会科学和工程技术基础知识。使学生具有物联网工程专业技术的扎实理论基础,面向物联网应用系统的程序设计技术,各种信息处理网络应用系统的工程实践能力,以及培养学生具有较强的自主学习意识和工程意识,能够从事物联网工程技术及其应用方面相关应用设计、开发与应用工作。

3.2 培养目标

物联网专业需要培养适应国家科技化和现代化建设需求,建设创新型国家发展战略的需要,具有雄厚的基础,强大的综合实力和专业适应能力,具有社会责任感,具有信息采集和检索、分析和处理能力的,具备良好的动手实践能力和创新能力,能胜任通信,传感器网络及电子信息处理技术领域的研究,设计、开发、系统集成及管理与教学,并具有创新能力,能够在计算机和通信等领域起领军作用,具有国际化视野的高素质的高层次专门人才。

3.3 课程体系结构设置

物联网工程专业是新兴专业,由于整个行业在我国都处于发展阶段,因此对人才培养提出了更高的要求。由于物联网方面的信息相对较少,学生有可能对于专业的认知度不高,应当加强专业认知方面的教育,同时,通过实验演示等方式,让学生来亲身体验物联网技术带来的技术革新,是学生们对于专业有一个全方面的认知,从而培养学生的学习兴趣和钻研精神。物联网工程课程体系的原则是覆盖必要的学科背景和专业知识。

我院物联网工程专业依托计算机科学与技术专业进行发展,物联网专业需要计算机科学与技术方面知识的学习,同时,重点加强与“物”相关的传感器、RDIF等技术的学习。在教学过程中注重学科背景知识体系,力求学生考研和后期发展有明确的学科目标。

物联网技术专业的设置需要综合考虑相关交叉学科的特点,注重课程体系的交叉融合,将相关主干学科的核心课程和专业课程进行统筹考虑。在总学分180学分的情况下,将课程分为基础教育、专业教育和素质拓展和自主实践。

3.3.1 基础教育

在基础课程的教学中,尤其是对于整个专业学习和发展至关重要的数学和物理等课程的学习,使学生充分意识到学习这些知识的重要性,物联网专业在国内属于新兴专业,国内起步较晚,需要查阅大量的外文资料,因此,需要良好的英语水平,尤其是专业英语水平,在教学中,适当引入专业英语教学。同时,在基础课程的学习中,应该加强学生对于政策法规的学习,避免学生学习技术知识之后通过技术手段进行违法犯罪活动。

3.3.2 专业教育

专业教育包含专业基础课程和专业课程以及各自的实践环节,共114学分。专业基础教育是整个课程体系中较为重要的环节,高素质的人才需要有过硬的专业基础知识,通过全方位学习物联网以及计算机、通讯、自动化等相关学科的知识,能够使学生培养对于知识的跨学科应用能力。

(1)专业基础课课程结构设置及分析

专业基础教育主要包括计算机基础与专业导论、程序设计基础、C语言程序设计、面向对象程序设计与C++、离散数学、数据结构、模拟与数字电路、Java语言程序设计、Web应用、物联网导论、图论与算法设计、计算机组成原理、信号与系统、专业英语等课程,突出专业定位和特色,拥有一定的广度和深度,多起点同时推进,学生在全方位的学习中,找到适合自己的发展方向。

在专业基础课程的教学中,起步难度要适当,既不能难度过大而吓退学生,打消学习积极性,也不能过于容易而什么都学不到。将尽可能多的课程安排在实验室进行,理论知识通过实验现象和结论更容易理解和掌握,学生能通过现象看到本质,有利于学生兴趣的养成和动手实践能力的培养。考虑到学生的实际情况,专业基础课程计划安排一定的课外上机学时,使学生巩固课堂学习的内容。

(2)专业课课程结构设置及分析

专业课程包括Web程序设计、Linux程序设计、嵌入式系统原理、数字信号处理、数据库系统原理、操作系统、编译原理、汇编语言、微机系统与接口技术、物联网架构与技术、RFID原理与应用、VHDL设计实践、移动互联网技术、空间信息技术、计算机网络原理、无线传感网与通讯技术、人机交互技术、传感器件与编程技术等科目,学生可根据自己的兴趣与自身发展进行选择学习。

专业课程的考核不能以考试成绩作为唯一标准提高实践和实训在考核中所占比重,严格实训内容的考试。在专业课程的学习中,增加项目实训,适当引入企业项目,在学习中就能体验到未来工作中的实际感受,通过亲身体验,寻找差距,弥补不足。学生在毕业之后,能够迅速适应工作岗位,拥有较高的起点。

(3)专业主干课课程

具体包括:物联网技术导论、电路、模拟电子技术、电子技术基础实验、数据结构与算法、信号与系统、数字逻辑与数字系统、传感与检测技术、软件工程、计算机网络原理、通信原理、嵌入式系统与接口技术、数据库与数据挖掘。

(4)专业选修课课程

无线传感网与自组织网络、天线原理、物联网信息安全、物流管理概论、RFID技术、计算机系统结构、智能交通概论、GPS技术、环境工程概论、电子商务等。

3.4.3 实践教育

实践教育主要包括程序设计专题训练Ⅰ、程序设计专题训练Ⅱ、硬件系统课程设计、软件系统课程设计、就业指导、物联网综合实践、多媒体技术、Linux应用系统开发、信息系统集成与开发、软件工程与实践、计算机系统课程设计、毕业实习、毕业设计(论文)。其中部分科目为选修,学生可以根据自身发展进行选择。

3.4.4 素质拓展与自主实践

素质拓展与自主实践方面,鼓励学生参与学科竞赛、科研项目、创新创业项目、非本专业的公共选修课、各类职业、执业资格证书,总学分不得低于10学分。

4 结束语

物联网工程是一个战略性新兴本科专业,它不是以理论为主导,重点在于工程应用,这就决定了该课程体系所特有的发展变化的动态特性。因此,在制定专业教学计划时,要时刻以服务于社会发展需要为根本依据,把当前物联网新技术及行业应用的时代需求紧密结合起来,依托学校自身的行业背景和学科优势,设计出科学合理的、与时俱进的、可持续发展的专业课程体系,为国家战略性新兴产业发展,培养高素质专门人才多做贡献,争取使我院物联网工程专业在同类学校的同类专业中起到示范和带头作用。

参考文献:

[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[DB/OL].

[2]教高厅函[2010]13号[Z].

[3]屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用,2010(11):23-25.

[4]马忠梅,孙娟.李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌八式系统应用,2011(11):46-47.

[5]范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京大学学报,2009(06):13-14.

物联网导论课程论文例10

1.1引导学生自我探究

国内各高校都是从2011年开始陆续开始开设物联网相关专业,从现有的资料来看,大多数学校针对物联网应用技术专业开设了RFID技术、无线传感器网络、短距离无线通信技术(IEEE802.15.4/Zigbee)等课程,并保留了计算机网络和无线通信等课程作为物联网应用技术专业通信技术的主干课程。因此,物联网技术所涉及的通信技术散布在多门课程中,这就不利于学生完整地掌握物联网通信技术的相关知识和技能,因此我校针对物联网应用技术专业专门开设了物联网通信技术这门课,而这们课程中所涉及到一些通信技术如蓝牙、无线局域网技术、移动通信技术等都与学生所处信息社会的生活密切相关,那么教师可以去引导学生课外对跟自己生活密切相关的知识进行研究与探讨,激发学生的学习兴趣。

1.2采取有效的激励措施

传统的理论课程都采取三七评分方法,也就是学生期末考试成绩占总成绩的70%,而平时出勤完成作业等综合情况占30%,这种情况下,学生的终极目标是期末考试而忽略平时对课堂的参与。我们可以采取平时成绩和期末成绩各占一半的评分方法,那么学生就会用对待期末考试的热情来参与到平时的课堂。

2改变“满堂灌”模式

在高职院校,学生的自控能力相对薄弱一些,因而在理论上普遍存在一个现象是:即使人在课堂上,思维可能已经天马行空不愿意跟着老师的思路进行过多的思考。在这种情况下,不管老师讲得如何有激情并且口干舌燥的时候学生却已经昏昏欲睡了。理论对人的影响是潜移默化的并且是技能课的基础,如果学生不接受理论课,那么潜移默化的作用就在学生身上体现不出来了,再好的理论也无用武之地。针对这种情况,就必须改变传统理论课教师只负责讲学生听的“满堂灌”模式,可以采取学生不仅要听而且还要讲的方法,充分调动学生学习的积极性,使学生由被动学习改变到主动学习模式,只有这样,才能达到培养人才的目的,同时也能达到我们教学的目标。以物联网通信技术课程中的蓝牙技术为例,蓝牙在我们的日常电子产品中随处可见,我们现在用的智能手机都有蓝牙功能,学生上课都会随身携带手机,在对蓝牙技术讲解时如果只采用传统的模式讲解的话学生可能都会认为这个内容很简单无须再听老师讲解,这时候在讲到蓝牙网络拓扑结构、蓝牙组网、蓝牙状态、蓝牙地址、蓝牙协议及蓝牙工作原理时,教师可以让学生拿起手机并开启蓝牙模式,学生使用蓝牙功能相互之间发送语音和图片等文件,在学生具体体验了蓝牙功能后启发他们思考课堂所讲知识点并发表自己的观点与大家分享。

3教与学相结合

在传统的理论课堂中,大部分时间都是老师在讲台上讲授知识点,在此过程中,学生几乎没有时间对老师所讲的内容进行消化吸收,老师传授的知识也只有量的积累而没有质的变化,这也就意味着学生无法将老师讲授的内容转化为自己所有,更不可能把老师课堂讲的知识点灵活运用到技能课和实践中去,面对这种情况,就要求教师变原来的泛讲为精讲,重点讲方法讲重要知识点,达到由量变达到质变的效果。针对这种情况,就要求教师缩短讲授时间,留更多的时间给学生,使学生由原来被动听到主动讲角色的转变,让学生充当一个讲授者,让学生把提前探索好的与我们生活密切相关的知识点在课堂上与同学和老师分享,让他们做课堂的主人,按照自己的理解去阐述自己的观点,学生阐述完自己的观点鼓励其他学生也参与讨论,这样不仅活跃了课堂也促进了学生学习的积极性。如此,每次理论课可以安排学生主动走上讲台,不仅锻炼了他们的心里素质也能让能够主动去学习,还能使课堂充满活力而不至于让学生们进入昏昏入睡的状态。这虽然缩短了讲授的时间但并不意味着老师无事可干,在学生充当讲授者角色的过程中,老师可以充当引导者的角色,把自己当做普通的一员加入到学生中去,与学生建立伙伴关系,与学生进行共同探讨相关知识点,共同协商解决问题的办法。

物联网导论课程论文例11

物联网又称为传感网,是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网是将各种信息传感装置(例如射频识别、全球定位系统、电子代码、红外感应器、激光扫描等)与互联网结合起来而形成一个可实现全球物品信息实时共享的实物网络[1]。控制论是指综合研究各类系统的控制、信息交换、反馈调节的科学,是涉及工程学、生物学、心理学、数学、生理学、逻辑学、社会学等众多学科的交叉学科[2]。本课程主要介绍物联网工程所需的控制理论的基本知识,力求使控制技术融入物联网的各种应用中,使学生逐步学会利用控制技术分析和设计物联网控制器,学会分析控制效果和校正技术。

物联网工程作为一门新兴的学科,目前对于该学科的课程体系建设尚处于起步阶段。该课程已有的教学体系和方法无法满足教与学的要求。具体表现为课程的部分内容相对陈旧,不能很好地反映行业的最新技术和热点,书本上的知识不能与物联网行业很好地结合;传统的教学方法还是以讲授法为主,学生的积极性不足;实践教学所占的比重不高等[3]。结合该课程的特点,笔者提出《物联网控制基础》课程教学改革的探索,希望激发学生的学习兴趣。通过该课程的学习,学生掌握并灵活运用所学的知识,提高专业实践能力、创新能力和协同能力。

一、教学内容的合理规划

《物联网控制基础》是一门综合性课程,包含控制系统基本概念、控制系统数学模型、控制系统时域分析、控制系统频域分析、控制系统校正方法、现代控制理论、计算机控制、无线传感网络、网络控制系统等方面的内容[4]。现有教材涉及的知识点过于宽泛而且部分内容略显陈旧,理论和实践的结合不紧密。因此,在选择教学内容时,必须有所取舍、合理安排、突出重点。针对学生已有的先修课程,删除或弱化与其他课程相重复的内容,如传感器技术、网络技术等方面的内容。突出控制理论基础知识在物联网中的分析和应用,如物联网的建模问题、物联网中控制系统的时域分析法、频域分析法、控制系统的校正方法等。该课程的核心内容是控制系统的基本概念、时域和频域分析法、控制系统校正法及在物联网中的应用。

通过分析历届世界物联网大会和中国物联网大会的大会报告,结合行业对人才的基本要求,对相关教学内容再做适当的调整。适当增加物联网应用实例的介绍和分析,如智能家居、智能交通、智能物流等,避免教学内容过于空洞,提高学生的学习兴趣和动力。同时,适当增加现代控制理论、计算机控制、网络控制等在物联网中的应用,开阔学生的眼界,增强学生的动手实践能力,提升就业竞争力[5]。

二、教学手段和方法的优化

教学有法,但无定法。物联网工程是一门前沿性学科,交叉融合度高,对学生的基础要求较高。物联网控制基础课程与物联网的实际应用结合紧密,实用性强,实践能力要求高。该课程教学方法如果仅仅以讲授法为主,必然会使得理论和实际脱钩、学生的兴趣不高,进而会削弱教学效果。为了提高教学质量,笔者在学习和借鉴其他老师教学经验的基础上,探索对于不同的知识点采用不同的教学手段和方法。

基础理论部分以讲授法为主,再结合讨论法和直观演示法等。例如以智能家居中的温度控制系统、液位控制系统等为对象学习控制系统的基本概念、数学模型等。通过优化、完善多媒体课件,突出课程重点。对学生已有一定基础的课程内容,如传感器技术、网络技术等,以问答法为主。精心设计问题,通过师生互动,引导学生积极思考、回答问题、得出结论,从而巩固与本课程相关的知识。对于课程中与实践有联系的部分,如控制系统时域、频域分析方法及校正方法等,可以安排实验课或通过实际案例的视频、仿真辅助教学,营造理论与实践相结合的学习氛围,增强学生对理论在实际案例中应用的认识。同时,创设开放性课题,在教师的精心组织下,引导学生讨论,加强生生互动、让学生更多地参与教学活动,从而夯实基础,拓展知识面。

通过教学方法的优化,提高学生对物联网控制基础的认识,增强学生的学习动力,使学生不仅能够掌握控制系统的基本概念和方法,而且具有分析和设计物联网控制系统的初步能力。

三、多方位强化实践教学

实践不仅是检验学生对所学课程掌握程度的重要标准,而且是培养学生创新能力的重要环节,同时学生实践能力的强弱是用人单位衡量人才的重要指标。因此,在课程教学过程中必须多管齐下,充分利用验证性实验、设计性实验等实践教学环节加强学生动手实践能力的培养。目前,我院的教学实验中心配备了相关控制系统实验装置,可以让学生熟悉控制系统时域、频域分析方法和校正方法,使其具备一定的操作设计能力,提高学生的实践能力[6]。

对于物联网控制课程实验,优化整合实验内容,将验证性实验和设计性实验有机地结合。验证性实验主要用于学生对基本概念和方法的熟悉,验证所学的理论知识。设计性实验用于指导学生利用所学知识设计简单的物联网控制系统。为了更好地培养学生的创新能力,还减少部分验证性实验;增加设计性实验,如智能交通设计实验等。同时结合Matlab仿真软件和组态软件,建立智能家居温度控制、液位控制系统模型、设计相应的校正方法等,提高学生的工程实践能力,加深对控制系统各个部分的认识和理解[7]。同时利用已有的实验条件,鼓励学生参加各项大学生科技创新项目、创新创业大赛等,使学生获得自主学习和创新思维的广阔空间[8]。

四、结语

笔者在物联网控制基础的课程教学过程中,结合课程和学科的特点,进行教学改革的探索,对教学内容进行优化,充分利用多种教学方法和手段,强化实践教学环节,激发学生的学习兴趣;培养学生的动手、协作能力,提高学生的专业实践能力,取得较好的教学效果。

参考文献:

[1]王志良,刘欣,等.物联网控制基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2014.

[2]钱学森,宋健.工程控制论[J].北京:科学出版社,2011.

[3]王志良,闫纪铮,等.物联网学科建设与教学实践探讨[J].计算机教育,2012(19):45-49.

[4]彭力,谢林柏,等.物联网控制基础[M].北京:机械工业出版社,2013.

[5]钱红燕,陈兵,燕雪峰.物联网教学实践体系研究[J].计算机教育,2011(23):21-25.