前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的物聯(lián)網(wǎng)課程總結(jié)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);課程性質(zhì);教學(xué)的開發(fā)思路;教學(xué)內(nèi)容和要求;課程考核
1課程性質(zhì)
“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”涉及通信技術(shù)、計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域,因此本課程是一門理論綜合性高,應(yīng)用實踐性強的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)和實踐,旨在使學(xué)生了解WSN和ZigBee協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)知識,為進行ZigBee項目開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。
2課程設(shè)計理念
在本課程教學(xué)設(shè)計過程中,遵循“項目為載體,模塊遞進”的原則,在夯實學(xué)生WSN和ZigBee協(xié)議理論基礎(chǔ)的同時,培養(yǎng)學(xué)生對ZigBee技術(shù)的應(yīng)用能力,并引進ZigBee項目,采用任務(wù)驅(qū)動的方式,充分體現(xiàn)WSN的教學(xué)實踐。將專業(yè)教學(xué)過程,技能訓(xùn)練過程有機結(jié)合起來,有效地提高課程教學(xué)的實踐性、開發(fā)性和有效性。
3課程開發(fā)思路
本課程的教學(xué)過程要實現(xiàn)課堂案例教學(xué)和實踐任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)相結(jié)合,將項目式案例引入課堂教學(xué),以真實項目為對象進行工作導(dǎo)向組織教學(xué),從教學(xué)過程和形式上體現(xiàn)“學(xué)”和“做”的緊密結(jié)合。課程模擬完成企業(yè)“項目任務(wù)”貫穿整個教學(xué)過程。通過問題、項目導(dǎo)入(實踐)學(xué)生思考、分析、回答、教師評議、總結(jié)(理論)擴展應(yīng)用(實踐)的方式進行,使授課內(nèi)容與工作實際緊密結(jié)合[2]。項目實施過程中教師加強對學(xué)生的引導(dǎo),并且進行過程性評價,教會學(xué)生怎樣應(yīng)付大量的信息,引導(dǎo)學(xué)生如何在實踐中發(fā)現(xiàn)新知識,掌握新內(nèi)容。教師要成為教學(xué)策劃和導(dǎo)演,在教學(xué)過程中起指導(dǎo)作用[3]。
4課程目標(biāo)
本課程的項目強調(diào)從學(xué)生的學(xué)習(xí)和認知水平出發(fā),通過理論、實踐相結(jié)合的教學(xué)方式,邊講邊學(xué)、邊學(xué)邊做、做中學(xué)、學(xué)中做,把學(xué)生培養(yǎng)成為具有良好職業(yè)道德的、具有嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、程序設(shè)計的管理理論和實踐能力的、具有可持續(xù)發(fā)展能力的高素質(zhì)高技能型物聯(lián)網(wǎng)專門人才,以適應(yīng)市場對物聯(lián)網(wǎng)人才的需求[4]。
5課程內(nèi)容和要求
本課程的內(nèi)容主要包括以下4大模塊:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線片上系統(tǒng)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、TIZ-Stack協(xié)議棧的使用,具體要求如表1所示。
6課程考核
本課程的考核采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的方法。過程考核根據(jù)課堂提問、課堂練習(xí)、課后作業(yè)和學(xué)習(xí)態(tài)度而定,是形成性考核;結(jié)果考核根據(jù)學(xué)生的考試成績而定。本課程對各學(xué)習(xí)模塊的考核標(biāo)準(zhǔn)如下文所示。6.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠闡述WSN的特點、體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。6.2無線片上系統(tǒng)(1)會對芯片GPIO相關(guān)寄存器進行配置。(2)根據(jù)開關(guān)Led的原理,會設(shè)置Led驅(qū)動。(3)會切換時鐘源來控制時鐘頻率。(4)能夠設(shè)置外部中斷相關(guān)寄存器。(5)會使用串口通信收發(fā)字符串。(6)能夠獲取片內(nèi)溫度傳感器的溫度值,并能通過串口發(fā)送到上位機。(7)會根據(jù)定時器中斷配置步驟來會配置T1寄存器,完成T1中斷程序。(8)會設(shè)置睡眠定時器的定時間隔,會設(shè)置系統(tǒng)功耗模式。本課程的教學(xué)不是單一機械地向?qū)W生傳授知識和技能,也不是一種向?qū)W生灌輸式傳授知識的過程,而是一種啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)、總結(jié)、體會知識和技能的過程。
[參考文獻]
[1]謝金龍,鄧人銘.物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2016.
[2]桂小林.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程體系探索[J].計算機教育,2010(16):1-3.
[3]李強.淺談我國高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)模式創(chuàng)新[J].北京師范大學(xué)學(xué)報,2010(2):30-35.
[4]施炯,楊亞萍,梁豐.“物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論”課程教學(xué)探索與實踐[J].中國電力教育,2013(28):106-107.
中圖分類號:G642
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展,目前被正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一[1]。近年來,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在全國很多高校開設(shè),但是作為一個新興專業(yè),有其獨有的特征,如知識范圍涵蓋廣等。對于其專業(yè)課程教學(xué)特別是像無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)這類核心課程更需要在教學(xué)方法、教學(xué)思路上進行改革和
創(chuàng)新[2]。
1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程的地位
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在全國很多高校開設(shè),培養(yǎng)方案和課程體系可能有差別,但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般會被設(shè)置成核心課程或必修課程[3]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門理論性和實用性都較強的課程,多學(xué)科高度交叉,知識點涵蓋范圍廣,在課堂教學(xué)上對教師的要求較高,需要學(xué)生掌握的內(nèi)容也較多和復(fù)雜[4]。
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的問題
(1)知識點講解難,知識點涵蓋了傳感器、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)與通信、分布式信息處理等技術(shù),在課堂講解中,學(xué)生對于不熟悉的知識點往往覺得晦澀難懂,最終放棄聽講。
(2)原理演示難,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中很多原理在課堂教學(xué)中較難演示,學(xué)生只能在理論上接受,不能建立形象化理解。
(3)案例應(yīng)用難,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在很多領(lǐng)域進行應(yīng)用實驗,但學(xué)生往往難以找到突破口,不能很好的將所學(xué)知識應(yīng)用在實際需要中,一方面是不善于尋找需求,另一方面是對所學(xué)知識不能夠融會貫通,舉一反三。
3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法探討
3.1 課前知識探究
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生需要有較廣的知識面和較深的專業(yè)技能,課上所學(xué)內(nèi)容是有限的,需要學(xué)生對知識進行廣泛涉獵,但往往他們又是迷茫的,不知從何學(xué)起以及學(xué)些什么。“課前知識探究”是建立教師引導(dǎo)性的知識學(xué)習(xí)過程,在這個過程中,教師抽取出下次課堂教學(xué)中的前提內(nèi)容,即學(xué)生需要提前了解的內(nèi)容,讓學(xué)生進行探究。學(xué)生憑借已有的知識、生活經(jīng)驗和學(xué)習(xí)方法自主探索,從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)好課程的信心。最后以多種形式進行總結(jié)匯報,如寫成科技綜述、PPT課堂匯報等。這種預(yù)習(xí)不再是單純?yōu)檎莆罩R和技能的學(xué)習(xí)活動,而是為了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提升。
主要過程如下:教師布置任務(wù),多以“主題”形式展現(xiàn);學(xué)生根據(jù)已有知識進行獨立思考;學(xué)生通?^知網(wǎng)、百科、文庫、技術(shù)論壇等網(wǎng)絡(luò)資源庫進行更全面的信息獲取;形成匯報文件,以PPT講稿呈現(xiàn);課堂10分鐘講解。
比如在學(xué)習(xí)“傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)”前,讓學(xué)生提前總結(jié)整理“數(shù)據(jù)融合”的概念由來、發(fā)展歷程、工作原理以及應(yīng)用等信息,下次課堂講解預(yù)留10分鐘讓學(xué)生通過PPT進行演示講解。課前知識探求充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,同時也鍛煉了分析、總結(jié)能力和基本的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生通過這種探求方式獲取的知識要比教師直接課堂講授掌握得更牢固、更深刻。
3.2 比較講解法
比較講解法不是一個普遍適用的方法,但對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)有著獨特的良好效果,主要原因是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)在層次結(jié)構(gòu)、知識框架以及應(yīng)用特征上都具有參照性,而計算機網(wǎng)絡(luò)又是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的、較為熟悉的課程。教師在講解中通過比較突顯所需掌握知識的特征、難點和重點。主要過程如下:①通過比較法引入新概念,有些概念間有許多相似之處,了解一些概念之后,另一些概念可用比較法引入,使教學(xué)難度降低,并能把規(guī)律揭示出來;②通過對比圖或者表講解異同,幫助學(xué)生理解兩者的差別,深化記憶。
如圖1所示是開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)參考模型(OSI)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的對比圖。在協(xié)議、安全以及應(yīng)用等各個方面都可以通過比較講解法進行課堂教學(xué)。
通過比較學(xué)習(xí)會發(fā)現(xiàn)很多知識有相同點和不同點,若不去比較,可能會把相關(guān)知識的概念、原理、現(xiàn)象等混為一談,這不利于對知識進行深刻理解和準(zhǔn)確應(yīng)用;善于比較則可以抓住知識的本質(zhì)特征和知識間的內(nèi)在聯(lián)系,從而達到準(zhǔn)確理解、記憶和應(yīng)用知識的目的。
3.3 仿真演示法
WSN是一門實用型課程,在課堂上需要形象、立體地向?qū)W生展示所學(xué)知識,比如數(shù)據(jù)是如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)模酚煞绞绞窃鯓拥摹T谡n堂上只是講解路由協(xié)議或者算法,學(xué)生對知識的理解不深刻。仿真演示可激發(fā)學(xué)生求知欲望,提高學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)求知欲。我校使用了ATOS-SensorSim無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng),如圖2所示。
它是一款功能強大、配置簡便的WSN專業(yè)模擬系統(tǒng),具備算法過程演示、算法分析和調(diào)試等功能,通過配置參數(shù),可實現(xiàn)不同參數(shù)條件下的算法自動運行、運行過程顯示、實驗結(jié)果統(tǒng)計和實驗結(jié)果圖自動生成。
通過模擬演示,學(xué)生直觀了解WSN的組織結(jié)構(gòu)、傳輸過程及算法應(yīng)用等;學(xué)生也可以驗證自己所寫的路由算法,并對結(jié)果自動分析,這種仿真演示法極大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣。
3.4 創(chuàng)新案例設(shè)計
創(chuàng)新案例設(shè)計教學(xué)法是讓學(xué)生主動觀察生活中的細節(jié),提煉業(yè)務(wù)需求,自主設(shè)計基于WSN的解決方案。在課堂中每講解一個知識點,就讓學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用在自己設(shè)計的案例中,具體的設(shè)計實施在實驗課中完成,整個過程教師給予指導(dǎo)和重要知識講解。
基本過程如下:學(xué)生在具有一定知識儲備后提出創(chuàng)意設(shè)計思路;教師幫助確定設(shè)計思路的可行性;學(xué)生學(xué)習(xí)新知識后將知識應(yīng)用到創(chuàng)意設(shè)計中,完成文檔編寫或編碼;學(xué)生課堂講解知識在自己設(shè)計中的應(yīng)用;提交最終設(shè)計方案。
比如設(shè)計“基于WSN的智能家居系統(tǒng)”,在學(xué)習(xí)WSN的物理層概念、主要技術(shù)以及設(shè)計方法后,學(xué)生基本能給出他所要設(shè)計的家居系統(tǒng)的物理層解決方案,采用哪種介質(zhì)傳輸,哪些設(shè)備并給出原因和性能說明。每次課會抽取1~2個學(xué)生對自己的設(shè)計方案進行講解。
通過創(chuàng)新案例設(shè)計法,建立學(xué)生獨立解決問題的能力和知識運用能力。在經(jīng)歷過初期的掙扎和迷茫后,大部分學(xué)生都能認真、順利地完成設(shè)計。重要的是通過這個過程,學(xué)生能充分理解一個系統(tǒng)的產(chǎn)生流程,從需求分析、框架設(shè)計、軟硬件選擇到子部件的設(shè)計、集成、測試等讓學(xué)生深入了解每個環(huán)節(jié)的工作以及差異,也為將來走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng);技術(shù)技能型人才;校企合作
中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2017)08-0111-02
1 前言
物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮,其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè),被譽為下一個萬億元級規(guī)模的產(chǎn)業(yè),已被我國列為重點戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對人才需求與物聯(lián)網(wǎng)人才的缺乏形成鮮明的對比。高職院校作為高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)基地,只有充分利用資源,構(gòu)建專業(yè)建設(shè)生態(tài)圈,才能更好地培養(yǎng)出適合行業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)專門人才。
2 了解產(chǎn)業(yè)需求,確定培養(yǎng)目標(biāo)
在國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃中,明確指出要推進物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè),有著廣泛的應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涉及的重點領(lǐng)域有智能交通、智能物流、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能家居、智慧城市、國防與軍事等,可以說幾乎包括了各行各業(yè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,必然需要大量的高素質(zhì)技術(shù)技能型高職人才。經(jīng)過深入調(diào)研企事業(yè)單位,歸納總結(jié)出需求高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)較多的就業(yè)崗位有物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、制造與設(shè)備維護、物聯(lián)網(wǎng)項目實施與管理、物聯(lián)網(wǎng)項目售后服務(wù)與維保、物聯(lián)網(wǎng)項目解決方案輔助設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的輔助設(shè)計與測試。專業(yè)建設(shè)緊跟物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對人才的需求,對接行業(yè)企業(yè),形成基于能力本位、提升職業(yè)競爭力的人才培養(yǎng)目標(biāo)。
3 物網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個包含電子、通信、網(wǎng)絡(luò)、軟件等跨專業(yè)多門類的綜合性學(xué)科。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以劃分為三個層次:感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層負責(zé)識別物體、采集信息,包括條碼標(biāo)簽和識讀器、傳感器、射頻識別標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭等設(shè)備或技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)信息傳遞和處理,包括各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡(luò),包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等。應(yīng)用層是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)廣泛智能化的應(yīng)用解決方案,利用智能手機、掌上電腦、個人計算機等終端實現(xiàn)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置要緊密圍繞物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。
4 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo) 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)要培養(yǎng)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論知識和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建方法,具備物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品輔助設(shè)計與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成與測試、設(shè)備操作與維護技能,能從事物聯(lián)網(wǎng)智能終端產(chǎn)品的輔助設(shè)計、制造,物聯(lián)網(wǎng)工程項目的規(guī)劃、施工管理,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝、調(diào)試和維護,物聯(lián)網(wǎng)項目售后服務(wù)、維保與管理等工作,成為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的輔助設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、運營維護等一線需要的高素質(zhì)技術(shù)技能型專門人才。
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式
1)深化“課崗融通、雙標(biāo)融合”的人才培養(yǎng)模式改革。通過對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)及典型企業(yè)工作崗位調(diào)研,確立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用維護、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)及技術(shù)支持專業(yè)所面向的崗位。基于工作過程確立典型工作任務(wù),將工作過程融入教學(xué)中,歸納行動領(lǐng)域。然后根據(jù)行動領(lǐng)域知識、能力和素質(zhì)要求,將行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域,構(gòu)建基于工作過程系統(tǒng)化的專業(yè)課程體系。將崗位工作能力與課程教學(xué)模塊相融通,實現(xiàn)教學(xué)任務(wù)崗位化。在教學(xué)實踐中,將崗位職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)融入教學(xué)內(nèi)容,保證學(xué)業(yè)證書與職業(yè)資格證書并重的“雙證書”制度的有效實施,實現(xiàn)雙標(biāo)融合。
2)構(gòu)建基于工作過程系統(tǒng)化的專業(yè)課程體系。
①以“項目為引領(lǐng)”,改革專業(yè)基礎(chǔ)課,夯實專業(yè)基礎(chǔ)。根據(jù)對頂崗實習(xí)生的企業(yè)調(diào)研反饋,學(xué)生由于基礎(chǔ)知識相對薄弱,導(dǎo)致可持續(xù)發(fā)展遭遇瓶頸,因此在專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會指導(dǎo)下,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)圍繞專業(yè)建設(shè)的需求對專業(yè)基礎(chǔ)課程進行改革,為學(xué)生今后的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
②基于工作過程系統(tǒng)化,建設(shè)專業(yè)核心課程。以典型工作任務(wù)過程或業(yè)務(wù)流程為順序組織教學(xué),運用現(xiàn)代教育技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù),利用仿真教學(xué)軟件,優(yōu)化教學(xué)過程。在物聯(lián)網(wǎng)工程課程建設(shè)過程中,以視頻監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成工程師的典型工作任務(wù)為切入點,圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)搭建、調(diào)試測試、升級與維護工作任務(wù)技能要求,設(shè)置四大情境:IP監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃、IP監(jiān)控系統(tǒng)搭建、IP監(jiān)控調(diào)試測試、IP監(jiān)控升級與維護。課程的實踐平臺采用校企共建的業(yè)界領(lǐng)先的平臺,設(shè)備采用主流的視頻監(jiān)控中檔設(shè)備,培養(yǎng)學(xué)生對IP監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、核心技術(shù)、業(yè)務(wù)流程、工程技術(shù)等知識的掌握,培養(yǎng)學(xué)生對視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺搭建與維護,視頻監(jiān)控圖像的實時監(jiān)控、存儲,報警業(yè)務(wù)等技能,真正圍繞崗位工作任務(wù)要求培養(yǎng)學(xué)生,做到學(xué)以致用。
雙師隊伍的建設(shè) 專業(yè)教師與合作企業(yè)技術(shù)人員共同承擔(dān)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心課程的項目開發(fā)、工程實施等業(yè)務(wù),提高專業(yè)教師的雙師素質(zhì)。通過教師到企業(yè)鍛煉、參與課題研究、參加各類培訓(xùn)與競賽等途徑,加大對專業(yè)帶頭人、專業(yè)負責(zé)人和骨干教師的培養(yǎng),形成以專業(yè)帶頭人為主導(dǎo),雙師素質(zhì)教師為主體,結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)教學(xué)團隊,以此帶動教師隊伍的整體發(fā)展。同時加強兼職教師隊伍的建設(shè),制定兼職教師管理辦法。
強化實踐育人,建設(shè)多層次的專業(yè)實踐基地 立足行業(yè),面向企業(yè),以項目合作為切入點,創(chuàng)新校企合作運行與管理機制,促進辦學(xué)內(nèi)涵和辦學(xué)水平的不斷提升,走可持續(xù)發(fā)展道路。為彰顯特色化辦學(xué)的思路,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,深化改革、豐富內(nèi)涵,全方位、深層次地推進校企合作,形成校企合作“分層建設(shè)、分類管理”校企合作運行機制。根據(jù)雙方合作內(nèi)容的深度和廣度,學(xué)院校企合作關(guān)系分為核心型、緊密型和半緊密型三個層級。專業(yè)依托于校企合作聯(lián)合培養(yǎng)基地,通過各類技術(shù)性講座、論壇、短期實訓(xùn)營、就業(yè)實戰(zhàn)班、體驗班等多種形式共同培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);計算機網(wǎng)絡(luò);課程群;教學(xué)改革
1 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的重要地位
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、識別技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及普適計算等技術(shù),按照約定的協(xié)議,實現(xiàn)無處不在的物與物、物與人、人與人之間的互聯(lián),其應(yīng)用領(lǐng)域包括醫(yī)療監(jiān)測、智能交通、政府工作、智能消防、環(huán)境監(jiān)測、情報搜集等。物聯(lián)網(wǎng)公認有3個層次,其中底層是感知數(shù)據(jù)的感知層,中間是傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層,上層是內(nèi)容信息處理的應(yīng)用層。
由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層次結(jié)構(gòu)可以看出,物聯(lián)網(wǎng)是三網(wǎng)融合的延伸和擴展,技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)。它以IP協(xié)議為基礎(chǔ),采用類似互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的分層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為上層的各種應(yīng)用提供服務(wù)[1]。
從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心需求的角度來看,計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識在整個物聯(lián)網(wǎng)的課程知識體系中尤為重要。在專業(yè)建設(shè)過程中,應(yīng)以互聯(lián)網(wǎng)為核心和基礎(chǔ),以計算機網(wǎng)絡(luò)課程為中心,充分考慮物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)對計算機網(wǎng)絡(luò)知識的需求,圍繞課程選取與階梯式課程群設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容安排與銜接、教學(xué)方法與改革、實踐課程體系設(shè)置等方面展開改革和探索,培養(yǎng)學(xué)生扎實的網(wǎng)絡(luò)知識,為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程打好基礎(chǔ)[2]。
2 課程選取與階梯式課程群的課程設(shè)置
課程群的課程設(shè)置不是簡單的課程組合,需要對課程體系統(tǒng)籌規(guī)劃。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一個重要的知識模塊,涵蓋了從計算機網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)到實踐操作,再到綜合應(yīng)用的全部內(nèi)容,是一個內(nèi)涵豐富的課程體系。
湖北工業(yè)大學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)依托原有的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè),課程體系設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的基礎(chǔ)上進行了大幅度的修改,網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群的主要課程見圖1。
可以看出,原有計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群的課程主要基于IPV4,偏重于互聯(lián)網(wǎng)理論基礎(chǔ)、層次模型、有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組建、網(wǎng)絡(luò)管理與分析等方面,并不能體現(xiàn)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和特點。
因此,在進行物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群設(shè)置過程中,筆者充分考慮物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的需求和特點,經(jīng)過大量調(diào)研和反復(fù)思考,整體改造原課程群,加入了無線網(wǎng)絡(luò)、嵌入式、傳感等知識模塊,形成一條層次分明且知識體系完整而獨立的課程鏈,主要專業(yè)核心課程有計算機網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP協(xié)議原理、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編程與系統(tǒng)開發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)階梯式計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群具體課程設(shè)置見圖2。
由圖2可以看出,經(jīng)過精心設(shè)置的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程群的各門課程并非簡單的、平面式的結(jié)構(gòu),而是5個階段的課程群[3],分別為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論模塊、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)應(yīng)用模塊、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)模塊、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與安全模塊、物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用與實踐模塊,具有良好的課程遞進層次關(guān)系。
3 課程群具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
計算機網(wǎng)絡(luò)課程群主要培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程系本科生的互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)理論基礎(chǔ)和實踐能力,要求學(xué)生掌握互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的基本理論知識與關(guān)鍵技術(shù),能夠理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)總體構(gòu)架,并具備網(wǎng)絡(luò)管理與配置、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與創(chuàng)新的能力。計算機網(wǎng)絡(luò)課程群的建設(shè)不僅是選取內(nèi)容縱向有傳承關(guān)系、橫向有內(nèi)在聯(lián)系的幾門課程,還要梳理和整合課程教學(xué)內(nèi)容,打破課程間的壁壘,減少重復(fù)內(nèi)容并保證內(nèi)容的連貫性與完整性[4]。因此,在進行課程群建設(shè)時,筆者充分考慮了課程群內(nèi)諸課程在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、側(cè)重點、時間分配等方面的相互關(guān)系。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐與探索,筆者在教學(xué)內(nèi)容的安排和設(shè)置方面做了如下安排和改革,見表1。
從第三學(xué)期開始,每學(xué)期逐漸增加網(wǎng)絡(luò)方向的課程,這學(xué)期開設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)主要以培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和奠定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)為主。從最熟悉的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用入手,首先闡述計算機網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的基本概念以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)分層模型,使學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)有清晰的了解;然后以自底至上的順序詳細講解網(wǎng)絡(luò)各層次的協(xié)議內(nèi)容與工作原理,并在實驗環(huán)節(jié)使用抓包軟件進行協(xié)議分析和觀察,以驗證性和演示性實驗為主,使學(xué)生通過實驗過程了解網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識;在計算機網(wǎng)絡(luò)課程的后期,加入對未來網(wǎng)絡(luò)展望的內(nèi)容,包括下一代因特網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等知識,一方面擴展傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)授課的范疇,增加課程的廣度和深度,另一方面旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。
第四學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容主要在第三學(xué)期課程的基礎(chǔ)上進行擴充和深入,開設(shè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)與TCP/IP協(xié)議原理課程。通過學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)課程,學(xué)生將掌握交換與路由的基本知識與基本原理,培B學(xué)生對中小型園區(qū)網(wǎng)的組網(wǎng)與管理能力,能對具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用給出合理的規(guī)劃和可行的解決方案,并具備解決網(wǎng)絡(luò)中常見問題的基本技能,將理論知識付諸于應(yīng)用。TCP/IP協(xié)議原理課程是計算機網(wǎng)絡(luò)課程的延續(xù)和深化,通過課程學(xué)習(xí),學(xué)生將深入掌握TCP/IP原理,在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上用程序設(shè)計語言實現(xiàn),從而提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)能力,夯實網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ),提高網(wǎng)絡(luò)安全意識,增強網(wǎng)絡(luò)分析能力。
在前面兩個學(xué)期學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,第五學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容開始體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)特色,開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及RFID原理及應(yīng)用3門課程都是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心課程。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論是學(xué)生認識物聯(lián)網(wǎng)的起點,通過課程學(xué)習(xí),學(xué)生能了解物聯(lián)網(wǎng)的起源和典型應(yīng)用,理解物聯(lián)網(wǎng)的概念與內(nèi)涵,并對物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和核心技術(shù)有充分的認識,這是一門重要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)啟蒙課程。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和RFID原理及應(yīng)用這兩門課,是深入學(xué)習(xí)和研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心專業(yè)課程。通過學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)掌握無線傳感器平臺和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、射頻識別技術(shù)的基本概念與原理方法,為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好理論基礎(chǔ)。
第六學(xué)期開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)管理與安全和物聯(lián)網(wǎng)安全兩門課程是進階課程,通過這兩門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)在掌握互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)基本原理的基礎(chǔ)上,了解網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全知識模塊,包括密碼理論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全概述、密鑰管理、安全路由、物聯(lián)網(wǎng)中的抗干擾、射頻識別的隱私與安全、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)的安全設(shè)計等基礎(chǔ)知識,達到從理論到應(yīng)用、從架構(gòu)到安全的全方位提升。
第七學(xué)期設(shè)置的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合設(shè)計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié),旨在提高學(xué)生的綜合應(yīng)用和動手能力。通過為期一個月的實踐學(xué)習(xí),學(xué)生能夠設(shè)計一個物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng),能夠從系統(tǒng)的角度看待物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用問題,并能綜合利用幾年來所學(xué)的互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)知識解決網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用的相關(guān)問題。
綜上所述,本課程群的課程內(nèi)容在設(shè)置上是完整的、連續(xù)的、突出重點的,涵蓋了從基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的基本原理、體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、關(guān)鍵技術(shù)與安全的內(nèi)容,并遵循從易到難、從淺到深、從原理到應(yīng)用、從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)、從系統(tǒng)到安全的原則來設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。課程分布于第三學(xué)期到第六學(xué)期之間,內(nèi)容在時間的安排上符合學(xué)習(xí)的一般規(guī)律,并注重理論與實踐相結(jié)合的原則,具有科學(xué)性和可實施性。
4 計算機網(wǎng)絡(luò)課程群教學(xué)方法改革
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于集成創(chuàng)新型技術(shù),培養(yǎng)的人才不僅要具備扎實的理論基礎(chǔ),還應(yīng)具備很強的工程實踐與應(yīng)用能力。因此,在計算機網(wǎng)絡(luò)課程群的教學(xué)中,筆者堅持“課程精、實踐強”的原則,強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法,不斷改革理論教學(xué),引入MOOCs、混合教學(xué)、開放課堂、對分課堂等形式,強化實踐教學(xué),深入開展校企合作模式,形成了工程訓(xùn)練、專業(yè)認證、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念。鑒于在實踐教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的有力措施和突出成績,筆者在2012年獲得了湖北工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎。
4.1 根據(jù)不同課程探尋多種教學(xué)模式,提高教學(xué)效果
近年來,以MOOCs為代表的新型教學(xué)模式不斷涌現(xiàn),大多依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,秉承自由學(xué)習(xí)的理念,旨在調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性,為傳統(tǒng)課堂注入了新的活力。筆者在計算機網(wǎng)絡(luò)課程群的建設(shè)中,結(jié)合各門課程的優(yōu)勢和特點,進行了多種課程教學(xué)模式的改革和嘗試,力求獲得更好的教學(xué)效果。
以計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式改革為例,該課程作為課程群的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其教學(xué)效果對整個專業(yè)的后續(xù)學(xué)習(xí)至關(guān)重要。考慮到這門課程的網(wǎng)絡(luò)資源比較豐富,且大部分內(nèi)容難度不大,筆者采取了傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式。這種模式由課前預(yù)習(xí)、面對面授課(face-to-face)、在線學(xué)習(xí)(On-line)、實踐訓(xùn)練4個過程組成。此學(xué)習(xí)模式整合了各種教學(xué)資源和多樣化的學(xué)習(xí)形式,如課堂學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、分組討論、任務(wù)驅(qū)動、協(xié)作項目實踐活動、實踐訓(xùn)練等[5]。混合教學(xué)模式既保持了傳統(tǒng)課程教W的優(yōu)勢,又在課前和課后引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),學(xué)生能通過各種學(xué)習(xí)方式保持學(xué)習(xí)興趣并取得良好的學(xué)習(xí)效果。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論課程教學(xué)模式改革中,針對該課程內(nèi)容繁而細、知識更新快、實踐性強的特點,筆者提出了物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論的開放式教學(xué)法,主要途徑有開放教學(xué)過程、開放教學(xué)內(nèi)容、開放教學(xué)考核與開放教學(xué)環(huán)境等。在教學(xué)過程中,以學(xué)生為主體開展教學(xué)活動,課堂上有分組討論、頭腦風(fēng)暴、及時答疑、小組展示等各種環(huán)節(jié)。在注重師生關(guān)系平等的基礎(chǔ)上,盡量與學(xué)生進行課堂互動,引導(dǎo)學(xué)生積極思考并大膽表達自己的觀點。在教學(xué)內(nèi)容上以新技術(shù)和實例教學(xué)為主,每學(xué)期的課件和內(nèi)容都要及時更新和補充,并將教學(xué)內(nèi)容融入實際案例。比如在介紹常用傳感器及其典型應(yīng)用的時候,會聯(lián)系生活中的小米手環(huán)、智能醫(yī)療、智能家居應(yīng)用等,既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也擴充了學(xué)生的視野。在教學(xué)環(huán)境上,以開放的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺作為課堂的補充,并以開放的形式進行考核,注重對學(xué)生分析能力和創(chuàng)新能力的考核。
實踐證明,依據(jù)不同課程的特點和性質(zhì),在課程群中開展適合不同課程的多種教學(xué)模式探索,能大大增加課程的吸引力并降低學(xué)習(xí)的難度,學(xué)生不僅能學(xué)到知識,更能提高學(xué)習(xí)的興趣,并鍛煉自學(xué)能力和創(chuàng)新能力。
4.2 重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生工程實踐能力
為了保證實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,筆者多次對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)計劃進行深入的研究和有針對性的修訂,包括增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時、提高綜合性與設(shè)計性實驗比例、增加物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合設(shè)計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié)、強化實習(xí)環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié),并加強對實踐教學(xué)體系各環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理。
1)調(diào)整實驗學(xué)時,改革實驗教學(xué)方式,提高綜合性與設(shè)計性實驗比例。
計算機網(wǎng)絡(luò)課程群中的每門課程都配備了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。對于一些實踐性較強的課程,如網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)課程,根據(jù)其課程特點,改革性地將理論課堂搬到實驗室。為保證課堂效果和實驗過程完整性,采用4節(jié)連上的方式,并將對分課堂和任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)理念引入課堂,用一節(jié)課講解核心的理論和實驗內(nèi)容,余下3節(jié)課全部進行實驗、調(diào)試和答疑。每節(jié)課以一個實踐小項目為驅(qū)動,學(xué)生通過分組合作的方式進行,以實踐項目完成效果為考核的標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生普遍反映這種實踐教學(xué)效果良好,可以及時消化和理解理論知識,避免理論與實踐的脫節(jié),并鍛煉了協(xié)作與學(xué)習(xí)能力。
為了彌補大多數(shù)課程中以驗證性實驗為主的局限性,課程在每門課程的實驗教學(xué)大綱中都加入了一個綜合性的實驗內(nèi)容,并在高年級增加了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合設(shè)計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié),主要提供一些平臺和一段時間給學(xué)生進行知識的梳理和總結(jié),鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)業(yè)計劃實現(xiàn)自己的想法,把學(xué)生的興趣、愛好、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新融為一體,這也是實踐環(huán)節(jié)的主要目標(biāo)。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)專業(yè);網(wǎng)絡(luò)安全;課程建設(shè)
作者簡介:姚健(1974-),男,安徽合肥人,江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院,講師,江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院博士研究生。(江蘇 無錫
214122)
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)22-0107-02
隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)時代來臨了。物聯(lián)網(wǎng)是指物品通過各種信息傳感設(shè)備如射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)及激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[1]目前世界先進國家都對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展高度重視。美國把物聯(lián)網(wǎng)確立為新一輪國際競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。在我國,從2009年到現(xiàn)在,總理多次明確指出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要性和緊迫性。
然而,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速、健康和可持續(xù)發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。因此結(jié)合我國當(dāng)前社會、經(jīng)濟和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀,制定符合中國國情的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)戰(zhàn)略是當(dāng)務(wù)之急。2011年3月,教育部正式公布了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科新增專業(yè)名單。此次全國高校新設(shè)本科專業(yè)140個,有30所高校均增設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。這些專業(yè)自2011年開始招生。鑒于物聯(lián)網(wǎng)是一門集計算機、電子信息、通信、自動化等多學(xué)科的交叉新興學(xué)科,很多工科類大學(xué)新建立的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)都是從現(xiàn)有專業(yè)中抽調(diào)教師,除了根據(jù)專業(yè)特點安排一些新課程以外,很多課程都是交叉學(xué)科的課程,比如反映物聯(lián)網(wǎng)安全的信息安全專業(yè)的“網(wǎng)絡(luò)安全”課程。本文就如何上好物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的“網(wǎng)絡(luò)安全”課程做一些探討和研究。
物聯(lián)網(wǎng)可以說是把“雙刃劍”,安全可靠的物聯(lián)網(wǎng)可以幫助人們改變生產(chǎn)生活方式,大幅度提高人們生產(chǎn)生活的效率,反之,如果因為安全問題造成局部或全局系統(tǒng)的癱瘓,也會極大影響人們的正常生產(chǎn)生活。所以,安全問題是物聯(lián)網(wǎng)中的一個重要問題。“網(wǎng)絡(luò)安全”課程就是針對物聯(lián)網(wǎng)中與各種通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的安全問題所設(shè)的一門課程。
“網(wǎng)絡(luò)安全”課程講授的是網(wǎng)絡(luò)安全最基礎(chǔ)的原理、技術(shù)及方法,知識更新快,交叉學(xué)科多,知識面廣,難以掌握。這些特點要求“網(wǎng)絡(luò)安全”課程課時較長,理論教學(xué)與動手實踐并重,教師的教學(xué)手段多樣,學(xué)生的動手能力較強。
一、樹立正確的教學(xué)指導(dǎo)思想
“網(wǎng)絡(luò)安全”作為信息安全專業(yè)的一門綜合性課程,其前導(dǎo)專業(yè)課程較多,涉及的技術(shù)、知識面較廣,部分內(nèi)容晦澀難懂,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)、掌握的難度較大。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)也是一個多學(xué)科交叉的專業(yè),學(xué)生如果想要達到本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),需要在有限的時間里學(xué)量課程。所以,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的“網(wǎng)絡(luò)安全”課程安排的學(xué)時數(shù)不可能達到信息安全專業(yè)中的水平。另外,物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)的延展,這也增加了新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。如何在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi),不但把基本理論、基本知識講深講透并且能讓學(xué)生同時掌握一定的動手能力是任課教師的一項艱巨任務(wù)。[2]
要想讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)好“網(wǎng)絡(luò)安全”課程,首先要樹立正確的教學(xué)指導(dǎo)思想。
1.理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重
這是由“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的特點決定的。“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的理論教學(xué)涵蓋了網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全工程三大部分。
(1)網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)描述網(wǎng)絡(luò)信息體系結(jié)構(gòu)在滿足安全需求方面各基本元素之間的關(guān)系,反映信息系統(tǒng)安全需求和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的共性,并由此派生了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。[3]這一部分內(nèi)容相對枯燥,卻是本門課程的基礎(chǔ)。可以通過一些軟件演示來改善學(xué)習(xí)效果,比如可以通過sniffer軟件來實時演示如何抓包并分析包的協(xié)議字段。這些包都是平時學(xué)生上網(wǎng)時常見的,由此可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(2)單一的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品不能解決網(wǎng)絡(luò)安全的全部問題。應(yīng)綜合運用各種網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù),包括防火墻、VPN、IPSec、黑客技術(shù)、漏洞掃描、入侵檢測、惡意代碼和病毒的防治、系統(tǒng)平臺安全及應(yīng)用安全。[3]這是“網(wǎng)絡(luò)安全”所教授的主要內(nèi)容,既有基本理論需要掌握,也需要大量的實踐來保證教學(xué)效果。由于學(xué)時有限,可以采用課堂講授基本理論,課下根據(jù)學(xué)生的興趣另外安排實踐的方式。
(3)對網(wǎng)絡(luò)安全進行的綜合處理,要從體系結(jié)構(gòu)的角度,用系統(tǒng)工程的方法,貫穿網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計、開放、部署、運行、管理和評估的全過程。[3]這一部分也是既有理論也有實踐,但實踐的不是具體的技術(shù)。需要學(xué)生對(1)、(2)部分的掌握比較扎實。這部分可以結(jié)合案例來講授,以提高吸引力。
這里要糾正一種過于偏重實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)傾向。“網(wǎng)絡(luò)安全”課程有大量的實踐內(nèi)容,但這些實踐必須建立在扎實的理論基礎(chǔ)之上,教學(xué)過程中要糾正學(xué)生熱衷做試驗而忽視理論學(xué)習(xí)的不良傾向。
2.教學(xué)指導(dǎo)與自主學(xué)習(xí)并重
由于“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的內(nèi)容涉及面非常廣,僅僅課堂學(xué)習(xí)是遠遠不夠的。所以在教學(xué)實踐中,既需要任課教師提供及時的理論支持和技術(shù)支持,更需要學(xué)生進行高效率自主學(xué)習(xí),包括課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí),并積極利用學(xué)校各種資源如圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、機房等,幫助理解和掌握理論知識,加強發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。任課教師要充分利用網(wǎng)絡(luò)的便利性,建立課程網(wǎng)站以及能同步或異步互動的論壇,通過與學(xué)生的互動,既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,解決課時有限的問題,同時也激勵教師不斷跟上新技術(shù),改善教師理論較強而相對實踐較弱的問題。
二、采用多樣化的教學(xué)手段
良好的教學(xué)手段是提高教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)過程中可以充分利用現(xiàn)代科技提供的各種工具,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同采用與之相適應(yīng)的教學(xué)方法,既繼承了傳統(tǒng)方法的優(yōu)點,又能克服傳統(tǒng)方法的缺陷。
1.現(xiàn)代化的教學(xué)手段
現(xiàn)代化的教學(xué)手段中,以計算機為基礎(chǔ)的多媒體教學(xué)無疑是最常用的手段。可以通過播放課前制作的動畫、剪輯的與安全有關(guān)的科幻電影片段等,使抽象的網(wǎng)絡(luò)安全理論更加生動、形象,既提高了教學(xué)效率,也能對重點、難點問題進行較為透徹的講解。
建立課程網(wǎng)站(含論壇)是另一個重要的教學(xué)輔助手段。課程網(wǎng)站包含任課教師收集的所有與課程有關(guān)的資料,格式包括文本、圖形、圖像、聲音和視頻,內(nèi)容涵蓋課程規(guī)劃、任課教師隊伍、教學(xué)課件、參考資料、習(xí)題與解答、實踐等。學(xué)生可以各取所需。同時論壇提供了一種教師與學(xué)生的互動模式。
本文提出了另一種形式的互動,即建立QQ群。QQ是一種即時通信工具,提供了強大的即時通信功能,而且它有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。任課教師以課程為單位建立QQ群,所有“網(wǎng)絡(luò)安全”課程的任課教師和學(xué)生都加入群中,大家可以通過文字、語音、視頻等方式共同探討問題,也可以在群里建立臨時或長期討論組,就某些小群體關(guān)心的問題進行討論。學(xué)生可以利用QQ群提供的共享區(qū)共享各種資料,還可以利用遠程協(xié)作功能實時、共同地完成某項任務(wù)。
2.案例輔助教學(xué)
物聯(lián)網(wǎng)就在身邊,而物聯(lián)網(wǎng)的安全案例也隨時隨地可以發(fā)現(xiàn);同時,“網(wǎng)絡(luò)安全”是一門綜合性課程,知識點分散、課程內(nèi)容更新速度快、實踐性強。通過案例教學(xué),讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的理論知識分析和認識網(wǎng)絡(luò)安全事件和解決方案,以提高學(xué)生綜合運用知識的能力。在教學(xué)過程中,可以有針對性選取有代表性、實效性和實戰(zhàn)性的案例,教師和學(xué)生在案例教學(xué)中分別找準(zhǔn)自己的定位,教師要扮演幫助者和引導(dǎo)者的角色,而學(xué)生要站在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)人員的角度去發(fā)現(xiàn)問題解決問題。教師還要對案例討論進行總結(jié)和評價。[4]
3.成立興趣小組
網(wǎng)絡(luò)安全知識點分散,需要較強的實踐能力。可以結(jié)合學(xué)院發(fā)起的“大學(xué)生創(chuàng)新項目”,學(xué)生根據(jù)自己的興趣點,利用所學(xué)的知識,針對某個安全問題提出解決方案并最終在指導(dǎo)教師的幫助下完成所申請的創(chuàng)新項目。既鍛煉了學(xué)生的調(diào)研、自學(xué)、解決問題的能力,又可以讓學(xué)生提前進入模擬工作環(huán)境,給他們今后走上工作崗位添加自信。
三、建立合理的評價體系
各種教學(xué)手段的應(yīng)用極大地豐富了教學(xué)過程,同時也帶來如何評價學(xué)生成績的難題。傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)很容易給學(xué)生的表現(xiàn)打分,但這種打分只停留在學(xué)生死記硬背的基礎(chǔ)上,最后考試的成績不能真實地反映學(xué)生水平。
1.課堂提問與作業(yè)反饋的評價相結(jié)合
任課教師可以在課堂上就某個問題對學(xué)生提問,然后根據(jù)學(xué)生的回答給出相應(yīng)的分數(shù)。課后作業(yè)一定程度上反映了學(xué)生學(xué)習(xí)的認真程度和對課程知識的理解程度,教師批改后也給予分數(shù),這些分數(shù)在最終考評中都占有一定的比例。
2.理論基礎(chǔ)與動手能力的評價相結(jié)合
這可以通過兩種方案來實現(xiàn)。一是在課程考試時采用筆試和機試相結(jié)合的方式。筆試主要測試基礎(chǔ)知識和理論,機試主要測試學(xué)生動手能力;二是在平時階段性地要求學(xué)生完成一些作品,提交結(jié)果報告,并打分。期末考試仍然筆試。第一種方案強調(diào)分析問題解決問題的能力,第二種方案強調(diào)創(chuàng)新和綜合運用的能力。任課教師在教學(xué)過程中對這兩種方案既可以挑一使用,也可以混合使用。
參考文獻:
[1]胡向東.物聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展綜述[J].數(shù)字通信,2010,(2):19-23.
[2]張軍.非計算機專業(yè)“計算機網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)改革實踐[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,(12):103-104.
一、互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的特點
(1)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成本相對較低。互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實體店創(chuàng)業(yè)項目相比成本較低,在店鋪租賃、裝修等固定資產(chǎn)投資方面的成本降低,互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)只需將電腦聯(lián)網(wǎng)操作就可以進行辦公,在人力資源投資以及辦公設(shè)備方面都節(jié)省了開支。由于成本較低,為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)提供了方便。
(2)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)門檻較低。互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)對創(chuàng)業(yè)人員的學(xué)歷、工作經(jīng)驗以及基礎(chǔ)知識技能等方面要求較低,可以通過培訓(xùn)或自己摸索來掌握經(jīng)營的技巧,提高自己的能力,不受原有專業(yè)知識以及自身的技能儲備等方面的限制,與其他創(chuàng)業(yè)項目相比具有門檻低的優(yōu)勢。
(3)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的風(fēng)險較小。由于互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)具備成本低、門檻低的優(yōu)勢,與其他實體創(chuàng)業(yè)的項目相比風(fēng)險低,在創(chuàng)業(yè)過程中即使出現(xiàn)失敗或者虧損的情況,其損失也相對較小。可以把它當(dāng)成一次鍛煉的機會,總結(jié)不足和教訓(xùn),從而更好地指導(dǎo)下一次創(chuàng)業(yè)。
二、大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的優(yōu)勢
數(shù)據(jù)顯示,2015年雙11狂歡節(jié)成交額為912億人民幣。目前,淘寶網(wǎng)登記的個人創(chuàng)業(yè)店鋪已經(jīng)超600萬家,其中有一部分為高校畢業(yè)生開設(shè)的。從目前的發(fā)展趨勢看,這一群體正在利用自身的優(yōu)勢逐漸壯大。
(1)充分利用互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的優(yōu)勢。大學(xué)生對新鮮事物具有很大的興趣,對經(jīng)濟發(fā)展的趨勢以及走向相對敏感,有魄力去嘗試。雖然資金積累、經(jīng)營經(jīng)驗等方面存在一定的阻礙,但他們善于利用低成本、低風(fēng)險的優(yōu)勢,為創(chuàng)業(yè)提供更加便捷的條件。
(2)與互聯(lián)網(wǎng)融合程度高。在校大學(xué)生或畢業(yè)生都屬于90后,這一年齡段的學(xué)生的生活與互聯(lián)網(wǎng)息息相關(guān),從網(wǎng)購、信息瀏覽、網(wǎng)站的資源培訓(xùn)以及各種社交活動都與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)。大學(xué)生成為互聯(lián)網(wǎng)用戶中最活躍的群體,他們在對互聯(lián)網(wǎng)的了解、操作以及學(xué)習(xí)方面都具有十分豐富的經(jīng)驗。大學(xué)生對新事物具備較強的接受能力和學(xué)習(xí)能力,這成為他們進行互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的主要優(yōu)勢。
(3)有利的電商發(fā)展背景。目前我國正處于電商行業(yè)發(fā)展的重要時期,各個網(wǎng)站及網(wǎng)購平臺為更多的人提供了商機。比如阿里巴巴、京東等平臺,它們在發(fā)展自身網(wǎng)站建設(shè)和管理的同時,也為更多大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者提供了穩(wěn)定的市場秩序和良好的創(chuàng)業(yè)環(huán)境。網(wǎng)站推廣及分享類的培訓(xùn)課程為初學(xué)者提供了更多的創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗,這也是目前大學(xué)生進行互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的環(huán)境優(yōu)勢。
三、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大背景下的素質(zhì)教育改革方案
素質(zhì)教育是以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為主要目標(biāo),比較重視學(xué)生的個性發(fā)展、思想意識提高、能力培養(yǎng)以及身心健康。
(1)引導(dǎo)學(xué)生的個性化發(fā)展。高校在教育過程中,需要讓學(xué)生進一步了解互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的特點和優(yōu)勢,讓學(xué)生進行自主選擇。在大學(xué)的學(xué)習(xí)中,讓他們清楚自主創(chuàng)業(yè)能夠體現(xiàn)自己的個性和價值,這樣可以讓學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中對自己有一定的規(guī)劃,尤其是對具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃的學(xué)生來說,他們可以根據(jù)需要的課程來更好地安排自己的學(xué)習(xí)生活。引導(dǎo)學(xué)生的個性化發(fā)展是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)業(yè)興趣的基礎(chǔ),也是素質(zhì)教育改革的重要部分。
(2)促進互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)意識的提高。在教育培養(yǎng)的初期首先需要對學(xué)生的思想意識進行引導(dǎo),將先進的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)思想和創(chuàng)業(yè)的理念滲透到課程中,給學(xué)生的發(fā)展方向提供一個更加多元化的選擇。對于一些具有創(chuàng)業(yè)興趣的學(xué)生來說,提高創(chuàng)業(yè)意識、堅定創(chuàng)業(yè)信念也是幫助其成功的重要環(huán)節(jié)。高校在這一方面需要開設(shè)一些創(chuàng)業(yè)教育課程,加深大學(xué)生對創(chuàng)業(yè)的認知,提高學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識。
(3)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。對于具有堅定創(chuàng)業(yè)信念的大學(xué)生來說,高校應(yīng)該為其進行創(chuàng)業(yè)知識的系統(tǒng)化、專業(yè)化培訓(xùn),設(shè)置具有針對性的課程,尤其是在創(chuàng)業(yè)案例解析等方面,讓學(xué)生掌握好扎實的文化知識。理論付諸于實踐才具有意義,除了理論的學(xué)習(xí)安排之外,學(xué)校更應(yīng)該安排創(chuàng)業(yè)模擬訓(xùn)練,讓學(xué)生在實踐中總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn),提高綜合能力,為創(chuàng)業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);物聯(lián)網(wǎng);研究型教學(xué)模式;實驗體系設(shè)置
DOIDOI:10.11907/rjdk.161787
中圖分類號:G434
文獻標(biāo)識碼:A文章編號:16727800(2016)010018802
0引言
2009年,南京郵電大學(xué)在國內(nèi)首先興建了物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院。學(xué)科成立之初,課程體系建設(shè)尚無先例可循。因此,如何建立具有物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科特色的課程體系成為了每一個任課教師需要思考的問題。近年來,學(xué)界逐步明確了物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科的“源科學(xué)”是計算機科學(xué)[1]。將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程建設(shè)大致分為兩部分:計算機學(xué)科的基礎(chǔ)課程與體現(xiàn)專業(yè)特點的專業(yè)課程。專業(yè)課程主要包括:介紹物聯(lián)網(wǎng)基本概念的“物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論”、討論感知層知識與技術(shù)的“感知技術(shù)及應(yīng)用”、討論物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中無線通信技術(shù)的“物聯(lián)網(wǎng)中的無線通信技術(shù)”、介紹物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與規(guī)劃方法的“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)”和介紹物聯(lián)網(wǎng)信息安全個性技術(shù)的“物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)”等。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是物聯(lián)網(wǎng)底層重要的感知技術(shù)。作為重要的學(xué)科專業(yè)課程,其知識點從感知層硬件到應(yīng)用層安全技術(shù),內(nèi)容多、難度大,體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科的交叉特色與前沿性。該課程在傳統(tǒng)的通信和自動化控制專業(yè)早已形成完善的體系結(jié)構(gòu),但是隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展,WSN技術(shù)發(fā)展很快,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的WSN課程內(nèi)容要與上述兩個傳統(tǒng)專業(yè)的相關(guān)課程相區(qū)別,必須講授最新的熱點技術(shù)。
1課程現(xiàn)狀及存在的問題
(1)有限的課時設(shè)置與課程的豐富內(nèi)容不相匹配。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容涵蓋廣泛,涉及計算機、通信、數(shù)學(xué)、信息、電子等多個學(xué)科,同時它也是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程。從ZigBee、Wifi、藍牙到6LowPan,各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最新技術(shù)都能設(shè)計相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié),以加深學(xué)生對理論知識的理解。目前受到研究生課時的限制,一般學(xué)校該課程課時設(shè)置均為32課時,在如此有限的時間內(nèi),如何有效講授知識點、培養(yǎng)研究生的科學(xué)思路和研究方法則成為一個值得深入探討的問題。
(2)課程定位與教學(xué)特色問題。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科階段已開設(shè)了同名課程,研究生階段的WSN課程如何與本科生課程相銜接,且在教學(xué)中突出物聯(lián)網(wǎng)交叉學(xué)科特色是課程建設(shè)中要解決的關(guān)鍵問題。
(3)研究生培養(yǎng)模式和授課方法問題。盧梭說過:“問題不在于告訴他(學(xué)生)一個真理,而在于教他(學(xué)生)怎樣發(fā)現(xiàn)真理。”這正是近代研究生教育追求的研究性教學(xué)理念。本科階段學(xué)生第一次接觸WSN,因而該階段注重對知識點的講授。到了研究生階段,課程應(yīng)更多地教授學(xué)生科學(xué)研究的方法,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科的前沿?zé)狳c,并指導(dǎo)他們開展深入研究。
綜上課程存在的不足,筆者在課程的研究生教學(xué)階段改變了本科以講授知識點為主要手段的教學(xué)模式,而采用以綜合性實驗設(shè)計為貫穿主線的研究型教學(xué)模式。通過實驗為主導(dǎo)的方式,教師創(chuàng)設(shè)一種類似科學(xué)研究的情境,指導(dǎo)學(xué)生對熱點問題進行研究,使學(xué)生在獨立、主動的探索、思考、實踐過程中吸收與應(yīng)用知識,并解決問題。
2課程建設(shè)內(nèi)容
2.1教材及實驗內(nèi)容選擇與設(shè)計
課程選用了2本教材[23],一本實驗教程[4]。第一本教材是孫利民老師的經(jīng)典教材《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》,其內(nèi)容按網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)講述了WSN的各個知識點。每章均可視作綜述風(fēng)格的科研論文,邏輯清晰,易于理解,用于培養(yǎng)學(xué)生的科研閱讀能力,但是缺乏有特色的熱點技術(shù);第二本教材是國外的經(jīng)典教材,其書寫邏輯為面向問題的啟發(fā)式學(xué)習(xí),每章討論一個WSN的支撐技術(shù),如定位技術(shù)、同步技術(shù)、安全技術(shù)等,可用于啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維,學(xué)習(xí)如何發(fā)現(xiàn)一個科學(xué)問題以及如何針對該問題進行深入研究。實驗教程選用凌陽科技公司開發(fā)的最新物聯(lián)網(wǎng)實驗課程,包含最新的WSN技術(shù)實驗。其內(nèi)容從芯片基礎(chǔ)實驗到各種熱點技術(shù)的實踐,包括ZigBee協(xié)議棧系統(tǒng)實驗、RFID基礎(chǔ)實驗、IPV6系列實驗、嵌入式網(wǎng)關(guān)實驗和手機控制實驗等8大塊,但是缺乏綜合性實驗。為此,學(xué)院又聯(lián)合凌陽科技公司開發(fā)了若干綜合性實驗,包括自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)、智慧安防報警系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、冷庫管理系統(tǒng)和智慧停車系統(tǒng)等。
針對每個知識單元的核心知識點,借助凌陽公司開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)實驗箱[2],參照學(xué)校已有的實驗建設(shè)內(nèi)容[56],有針對性地設(shè)計了實驗體系,如圖1所示。共包含14個實驗,其中前11個實驗都是驗證型實驗,每學(xué)期再根據(jù)課程選修人數(shù)選擇若干綜合性的設(shè)計型實驗。其中,自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)、ZigBee拓撲結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)和圖書管理系統(tǒng)3個綜合實驗貫穿學(xué)習(xí)始終,其它實驗都是由教師演示完成。該實驗體系使學(xué)生學(xué)習(xí)完理論知識后可以馬上進入實驗環(huán)節(jié)對知識進行鞏固。如果某些知識點對應(yīng)的實驗太過復(fù)雜,在有限的課程時間內(nèi)不足以完成,則可設(shè)計相應(yīng)問題,讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下自發(fā)進行深入學(xué)習(xí)。
2.2研究型教學(xué)模式與評價方法探索
在課程的具體教學(xué)實施上,第一次上課教師即把學(xué)生分為小組,每個小組負責(zé)一個綜合性設(shè)計實驗。以自習(xí)室節(jié)能控制系統(tǒng)為例,整個教學(xué)模式闡述如下:首先,教師介紹系統(tǒng)功能,將系統(tǒng)分為光照度檢測、人員檢查、數(shù)據(jù)處理和燈開關(guān)控制4部分。由于實驗比較復(fù)雜,采用學(xué)生分組的形式進行實驗。每個部分由若干學(xué)生負責(zé),確保每個學(xué)生完成其中的某些功能模塊,并在之后的教學(xué)過程中對每部分進行詳細討論,包括:設(shè)計要求、工作原理、需要用到的設(shè)備、體現(xiàn)的核心知識點等。因此,每個學(xué)生在學(xué)習(xí)開始都有一個任務(wù)和目標(biāo),學(xué)生之間相互合作,完成實驗的組可以獲得本次實驗的基本得分。之后的每一次課,核心知識點的講授與相應(yīng)的驗證實驗都采用教師導(dǎo)學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的形式完成。考慮到課時有限,實驗還需要由小組合作學(xué)習(xí)等課外學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)組成。到了一定階段,每個模塊都要完成子模塊流程設(shè)計,如圖2所示的光照度檢測子模塊流程圖。然后進行階段性學(xué)習(xí)成果展示和交流,并進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),形成相關(guān)文檔。最后進行實驗總結(jié),匯報系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)方案。
每個實驗都體現(xiàn)了對WSN知識的綜合應(yīng)用與融匯貫通。在設(shè)計型實驗中,教師按照軟件工程的方法一步步指導(dǎo)學(xué)生進行系統(tǒng)概要設(shè)計、詳細設(shè)計直至系統(tǒng)調(diào)試完成。學(xué)生不但能學(xué)習(xí)到科學(xué)研究的思想和方法,而且具備了開發(fā)一個小型項目的經(jīng)驗,提高了動手能力。該方式改變了“教師授課+學(xué)生復(fù)習(xí)”的傳授式教學(xué)模式,而是采用“教師導(dǎo)學(xué)+學(xué)生自學(xué)+合作研討”的研究型教學(xué)模式,以達到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。
3考核體系
課程考核采用平時成績和期末考核成績加權(quán)平均的方式。綜合實驗成績占70%,期末的理論考核以開放式論文形式進行,讓學(xué)生根據(jù)自己在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題,以提出改進方法等為題撰寫論文,分數(shù)占總成績的30%。該考核更加偏向于考核學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與、實踐能力。
實驗成績考核學(xué)生平時的學(xué)習(xí)積極性以及動手能力,緊扣3個綜合性實驗的各個階段,取得一個階段性成果即得到相應(yīng)分數(shù)。在實際實施過程中,師生都覺得該教學(xué)方式比傳統(tǒng)方式更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實際動手能力。
4結(jié)語
本次物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的研究生WSN課程建設(shè)圍繞核心知識點,設(shè)計了相應(yīng)的實驗教學(xué)系列。實驗圍繞一個需要研究解決的特定問題展開,讓學(xué)生在尋找解決方法的過程中進行知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用,而不是對知識的簡單套用。強調(diào)任務(wù)驅(qū)動,并注意任務(wù)的復(fù)雜性與綜合化。
應(yīng)當(dāng)注意的是,研究性實驗教學(xué)的設(shè)計與實施是一個動態(tài)過程,教師應(yīng)周期性地梳理核心知識點,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計實驗,并在實驗中根據(jù)學(xué)生反饋以及實際教學(xué)效果,不斷調(diào)整實驗內(nèi)容、難度以及實驗教學(xué)方法,促進每一輪教學(xué)實踐在內(nèi)容和方法上都不斷豐富、改進和完善。
參考文獻參考文獻:
[1]吳功宜.對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系的思考[J].計算機教育,2010(21):2629.
[2]孫利民,李建中,陳渝,等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.
[3]HOLGER KARL,ANDREAS WILLIG.Protocols and architectures for wireless sensor networks[M].Wiley,2005.
[4]物聯(lián)網(wǎng)多功能一體化教學(xué)科研平臺實驗指導(dǎo)書[EB/OL].[2016515].http:// .
2016年是國家“十三五”的開局之年,兩會更是把物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展列入了“十三五”規(guī)劃。射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心支撐技術(shù),無論是在科學(xué)研究還是在實際工程應(yīng)用上都已有廣泛關(guān)注[1]。對于高校電子類專業(yè),《射頻識別技術(shù)》是一門非常重要的專業(yè)課程,學(xué)生可以通過對本課程的學(xué)習(xí)了解行業(yè)發(fā)展情況和提升專業(yè)技術(shù)能力。而在實際的教學(xué)過程中,選擇合適的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使用恰當(dāng)?shù)恼n程考核方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行全面、公平的評價,才能讓學(xué)生能夠快速、有效地掌握最新的專業(yè)知識,并在畢業(yè)時具備一定的專業(yè)能力。
本文針對在不同專業(yè)、不同年級的《射頻識別技術(shù)》課程的實際教學(xué)情況,提出了在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生評價考核方式的探討,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
1 豐富的教學(xué)內(nèi)容
射頻識別這門技術(shù)本身涉及的專業(yè)學(xué)科知識就很豐富,例如:模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、通信原理、數(shù)據(jù)傳輸、密碼學(xué)等[2],實際教學(xué)時需要結(jié)合其他學(xué)科知識進行串講,這樣不僅能夠增加多個學(xué)科間的關(guān)聯(lián)性讓學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高,對于學(xué)生進行專業(yè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)也有一定的幫助。
《射頻識別技術(shù)》課程使用的教材[1]內(nèi)容豐富,具體內(nèi)容包括:RFID概述、系統(tǒng)組件閱讀器和射頻標(biāo)簽的原理、無線通信原理、標(biāo)簽識別和超高頻識別協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)設(shè)計的影響因素、研究進展與應(yīng)用情況等。課程采取的是“2+2”的形式,即兩節(jié)理論課加兩節(jié)實驗課的形式。由于專業(yè)課程涉及內(nèi)容豐富,無論是理論課還是實驗課都需要對教學(xué)內(nèi)容進行合理的安排,對于學(xué)科間聯(lián)系緊密的內(nèi)容應(yīng)該適當(dāng)串聯(lián)引深,讓學(xué)生了解各個學(xué)科專業(yè)間的關(guān)系。
1.1 理論教學(xué)內(nèi)容
理論課程往往比較枯燥無趣,教學(xué)時如果引入一些學(xué)生學(xué)習(xí)過的其他專業(yè)課程的內(nèi)容,不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也能提升學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的總體效果。例如:在教材RFID概述和研究進展部分有提到物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的內(nèi)容,而物聯(lián)網(wǎng)和傳感器都是學(xué)生有學(xué)習(xí)過的專業(yè)課程,在教學(xué)這部分內(nèi)容時就可以把物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、射頻識別等相關(guān)技術(shù)進行結(jié)合串講,分析它們各自的原理、差異,列舉一些實際的應(yīng)用案例,讓學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)的專業(yè)課程并不是孤立的,而是具有很強的關(guān)聯(lián)性的,從而加強教學(xué)效果。
1.2 實驗教學(xué)內(nèi)容
實驗教學(xué)是為了能夠讓學(xué)生更好地掌握理論知識、具備一定的實踐能力,實驗教學(xué)內(nèi)容是依托于理論教學(xué)內(nèi)容的。因此,《射頻識別技術(shù)》課程實驗教學(xué)內(nèi)容是根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容來合理安排的。理論教學(xué)內(nèi)容豐富,實驗教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該相對多樣。本課程實驗內(nèi)容主要分三大部分:
1)RFID基礎(chǔ)實驗
RFID基礎(chǔ)實驗主要是RFID技術(shù)所使用的125KHz、13.56MHz、900MHz等三大典型頻段的標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取和寫入實驗。實驗內(nèi)容相對簡單,主要是讓學(xué)生認識到RFID技術(shù)在實際生活中應(yīng)用是非常廣泛的,并沒有想象中那么高大上,從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2)無線通信相關(guān)實驗
無線通信的實驗內(nèi)容包括三維電磁仿真軟件(HFSS)對天線的設(shè)計與仿真、SmartRF軟件對射頻芯片參數(shù)的設(shè)置、MATLAB軟件對信號調(diào)制的仿真等。這部分實驗內(nèi)容是根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容添加的。標(biāo)簽組件原理和無線通信原理兩部分都有提到天線,特別是天線的性能與無線數(shù)據(jù)的傳輸有一定的聯(lián)系。引入天線設(shè)計與仿真和射頻芯片參數(shù)的設(shè)置實驗是為了讓學(xué)生更好地了解天線的極化、增益、諧振頻率、發(fā)射功率等因素對于無線數(shù)據(jù)收發(fā)的影響。信號的調(diào)制仿真則算是學(xué)科間的交叉引申,讓學(xué)生回顧其他專業(yè)課程內(nèi)容。無線通信的實驗涉及的軟件較多,但并不是都學(xué)習(xí)過,教學(xué)時需要對各種軟件的使用進行詳細說明。多軟件的學(xué)習(xí)使用也拓展了學(xué)生對于專業(yè)輔助工具的使用能力。
3)RFID系統(tǒng)綜合實驗
綜合實驗需要學(xué)生完成RFID小系統(tǒng)的組建,實現(xiàn)射頻識別的功能。實驗內(nèi)容、步驟相對復(fù)雜,能夠呈現(xiàn)出學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后的學(xué)習(xí)效果。
2 多樣的考核方式
《射頻識別技術(shù)》課程開設(shè)的專業(yè)和年級不一,根據(jù)不同的專業(yè)和年級課程的考核方式也不盡相同。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)主要采取閉卷考試的方法,其他專業(yè)則使用課程論文的方式。
1) 閉卷考試
《射頻識別技術(shù)》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在大三上期開設(shè)的核心課程,為了能夠讓本專業(yè)學(xué)生對該專業(yè)課程有更加深入的學(xué)習(xí)效果,采取理論期末閉卷考試方式。試卷題型應(yīng)多樣并分值合理。可適當(dāng)加入開放性試題,比如:“列舉生活中的射頻識別技術(shù)的應(yīng)用案例”。綜合、全面地考核學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況。
2)課程論文
對于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)來說,《射頻識別技術(shù)》并不是專業(yè)核心課程,且在大四上期開設(shè),主要通過期末課程論文的方式進行考查。課程論文內(nèi)容不限,只要是射頻識別技術(shù)相關(guān)即可,考核學(xué)生對于射頻識別技術(shù)的了解情況、材料分析歸納總結(jié)和論文寫作能力等[3]。
1.1教學(xué)目標(biāo)設(shè)計
1)教學(xué)以項目管理要求和項目實戰(zhàn)形式開展,訓(xùn)練學(xué)生掌握中小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計實施流程規(guī)范;通過項目虛實結(jié)合仿真實戰(zhàn),訓(xùn)練學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置方法;2)教學(xué)以核心項目案例整體流程,讓學(xué)生切實體會了解企業(yè)項目的實施流程;3)通過中小型企業(yè)的實際設(shè)計項目分析,訓(xùn)練學(xué)生項目需求分析、設(shè)計、實施、測試等各方面能力,提高學(xué)生設(shè)備配置的熟練程度,提高學(xué)生處理問題的實際能力;4)按照企業(yè)管理的要求,讓學(xué)生熟悉團隊成員在項目中的角色分工及溝通協(xié)作,體會企業(yè)中的團隊合作規(guī)范,培養(yǎng)團隊協(xié)同工作的能力。
1.2教學(xué)內(nèi)容
課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計以工程項目為主線,模擬實訓(xùn)項目為載體,以工程項目實施過程作為教學(xué)流程參考,逐步分解項目實施過程設(shè)置教學(xué)情境單元,以項目組織管理過程為項目教學(xué)推進的參考點,設(shè)計過程性的教學(xué)情境推動教學(xué)環(huán)節(jié)的執(zhí)行。
2課程實踐教學(xué)設(shè)計
2.1核心項目案例設(shè)計
項目案例以中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)為背景,企業(yè)分總公司和分公司兩部分,防火墻保護服務(wù)器群和內(nèi)部用戶,公司設(shè)計兩條ISP鏈路,一條用來與分公司數(shù)據(jù)交換,另一條用來訪問Internet。在外出差或者家庭辦公的用戶可以通過VPN虛擬專用網(wǎng)接入內(nèi)網(wǎng)OA平臺。在總公司內(nèi)部部署了數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)和智能家居系統(tǒng)。
2.2虛實結(jié)合景實訓(xùn)環(huán)境搭建
要完成整個網(wǎng)絡(luò)工程項目需要強大的實踐環(huán)境,大多數(shù)的院校在硬件上只能提供部分設(shè)備,大部分院校不能滿足多組教學(xué)的需求,在這種情況下可以借助仿真軟件來解決學(xué)校設(shè)備資源不足,重要的是同時也滿足課程內(nèi)容設(shè)計的要求,實現(xiàn)學(xué)生人人參與,人人實踐,同樣可以達到課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)要求。我們在物聯(lián)網(wǎng)分層的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)有設(shè)備和仿真軟件搭建虛實結(jié)合的核心實訓(xùn)項目實訓(xùn)環(huán)境:1)在應(yīng)用層平臺上借助虛擬機VMware(VirtualPc)安裝Windowsserver2008(ubuntu)操作系統(tǒng),在服務(wù)器操作系統(tǒng)上部署WEB\DNS\DHCP\FTP\EMAIL\OA等企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù),在服務(wù)器上部署數(shù)字監(jiān)控管理系統(tǒng)和智能家居管理系統(tǒng)。2)在網(wǎng)絡(luò)層平臺上借助PacketTracer、GNS3、IOU、OPENET、NS2實現(xiàn)模擬仿真核心計算機網(wǎng)絡(luò),PacketTracer主要用于簡單網(wǎng)絡(luò)搭建測試,好處在于可以借助該軟件的活動向?qū)Чδ茉O(shè)計測試系統(tǒng)模擬考核;GNS3主要模擬網(wǎng)絡(luò)的交換和防火墻部分;IOU主要模擬網(wǎng)絡(luò)的路由部分;VMware主要模擬客戶端和服務(wù)器部分;NS2和OPENET實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)模型的規(guī)劃、分析、測試、優(yōu)化;模擬器中仿真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以實現(xiàn)與真實PC以及系統(tǒng)中運行的各虛擬機之間的通信,這樣就可以部署多種網(wǎng)絡(luò)運用。3)在感知層平臺上,可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中免費的物聯(lián)網(wǎng)平臺(例如樂聯(lián)網(wǎng)),在實訓(xùn)室中布置一些無線傳感點,連入到免費的物聯(lián)網(wǎng)平臺進行數(shù)據(jù)分析管理。在條件充足的情況可以自行開發(fā)管理平臺布置在應(yīng)用層的服務(wù)器上。4)在模擬仿真的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)有設(shè)備搭建一組實際操作的環(huán)境,供學(xué)生實踐練習(xí)。
3總結(jié)