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摘要：为了满足国家和社会对物联网专业实用型创新技术人才的需求，针对《物联网工程导论》课程，依据对当前课程教学现状的分析，通过优化教学内容、创新实践教学方法的方式，着重体现了导论课程的引导性和物联网专业的工程性，该方式能有效提高学生的实践能力，有利于培养学生对物联网专业的学习兴趣，从而提升后续课程的教学效果。
关键词：物联网；物联网工程导论；教学方法；实践教学
本文引用格式：杜永文,等.《物联网工程导论》课程实践教学研究[J].教育现代化,2019,6(85):75-77,80.
一引言
物联网技术是现实世界和信息世界连通的桥梁，被誉为信息技术领域的第三次革命，并且随着技术的进步，它的应用日益广泛。各高校为了适应国家发展的需要以及顺应时代的潮流，都陆续开设物联网相关专业[1]。
《物联网工程导论》课程是物联网专业学生的专业启蒙课程，通过学习该课程可以使学生掌握物联网的基本概念，将物联网的体系结构以及各部分的关键技术建构为初步知识体系，形成初步的物联网知识结构，从而为后续学习物联网专业其它课程作铺垫，是培养学生专业兴趣、引导学生未来发展方向的重要一课[2]。
二教学现状分析
物联网工程是一门新工科，学生在进入高校前普遍缺乏对物联网专业的基础认知。所以《物联网工程导论》课程需要起到激发学生后续课程学习兴趣的作用。但根据很多学校课程大纲来看，该课程的教学目前主要采用的是理论学习、参加讲座、参观企业以及观看模型演示等方式，这些方式都无法让学生直接接触物联网应用的实践[3]，也很难激发学生的兴趣，甚至可能会导致学生对专业认知的障碍。具体来说，《物联网工程导论》课程实际教学中存在以下问题。
（一）学生基础知识匮乏
《物联网工程导论》课程在物联网专业大一新生的第一学期开设，所以该课程不存在前期基础课程。另外，入学新生普遍缺乏计算机基础知识，而学习该课程需要计算机组成结构和计算机系统运行原理等方面的专业知识，所以学生在学习该课程时基础知识匮乏，学习过程较吃力，容易丧失学习兴趣，不利于后期深入学习。
（二）课程内容繁杂，综合性强
《物联网工程导论》整合了多门课程的基础知识，涵盖了传感器技术、单片机技术、无线通信技术、传感器网络技术、智能信息处理等专业知识。从物联网技术诞生的背景、基础概念、技术特点等，到物联网信息生成的感知层、信息传输的网络层以及综合应用层都有涉及。虽然可以使用简要概括的方式引导学生学习相关知识，但是要在较短时间内完成所有物联网关键技术的教授，具有很大难度。由于该课程的学习效果会直接影响到学生对后续课程学习的兴趣，所以势必要对课程教学内容进行有效提炼和优化。
（三）传统教学方式缺乏有效的实践
作为实践性很强的一门新工科，由于入学新生缺乏基础知识，所以传统教学过程的实践环节多是采用企业参观、观看模型演示等方式进行。学生很少自己动手实践，缺乏对物联网理论知识的感性认识，不利于培养学生兴趣[4]。
三教学方法研究
根据上述《物联网工程导论》课程教学环节存在的不足，对物联网工程专业的专业性质以及该专业新生的特点进行分析的基础上，建议从以下两个方面进行改进。
（一）注重专业性质，优化教学内容
由目前物联网专业课程建设现状分析可知，虽然高校在理论教学体系的建立上有优势，但是在教学时仍需要循着培养物联网工程应用型人才的道路进行，这就需要高度重视与理论教学相辅相成的实践教学环节的建设，将“理论优，实验强”作为物联网工程专业建设的关键目标。这就导致在实际进行物联网工程导论教学建设时，无法形成一个完善的知识体系，从而进行全面的教授，在注重拓宽学生知识面的同时，需要做出取舍。物联网工程导论课程在介绍物联网工程领域的相关知识内容时，建议从宏观角度讲解。通过整体介绍物联网的基础概念和知识结构，使学生可以初步形成对物联网的基本认识。具体的，可根据物联网专业课程建设和学生能力培养的需要，从以下两个方面来把握：
1)要求达到基础实、结构清的目标。课程可以在计算机专业已有的专业建设功底的基础上，针对物联网专业特色进行改造，从而使得学生具备扎实的计算机能力基础，为后续学习物联网专业自己的特色课程打下基础。
2)要与计算机学科进行区分，在重视计算机基础能力的同时，做到专业特色鲜明。课程在教学过程中添加具备物联网中的典型关键技术的知识教授，如RFID技术的应用、传感器和无线传感器网络、智能设备设计研发等。
（二）创新实践教学方法，强化教学效果
由于，物联网专业具有非常明确的工程应用背景，如何引导该专业的新生快速建立基本专业认知，最好的方式不外乎直接进行工程实践[5]。基于对现实实践教学环节的总结，物联网工程实践需要以项目为导向，以软硬件平台为工具，构建层次化的实践教学体系，从而完成不同培养阶段的目标，如图1所示。
但是，刚接触高等教育的入学新生由于缺乏基本技能和知识背景，直接接触工程实践有相当大的难度。为此，提出和设计了一种基于图形化编程的物联网应用开发架构[6]，如图2所示，以用于《物联网工程导论》课程的实践环节。
这种基于图形化编程[7]的物联网应用开发架构，是一种将计算机语言中的要素图形化，通过图解方式介绍物联网的概念、知识体系结构、计算机语言以及对编程知识入门学习的工具。
实验采用的硬件平台为Arduino D1开发板，与其它智能硬件平台相比Ardiuino开发板对初学者更加友好，学习门槛低，并且它具有开源的软硬件，便于改造为图形化编程的硬件平台，如图3所示；实验采用的软件平台综合使用了如表1所示的开发工具，并针对课程实践环节进行了相应改造。 图3 Arduino D1开发板主要使用该软件来开发客户端软件。
Node-Red是IBM公司推出的可视化的编程工具。它是一种通用的物联网编程工具。本文将其改造后，借助该软件实现图形化的服务器端编程。
ArduBlock是一种基于Arduino IDE开发的第三方软件，可以通过图形化搭积木的方式编程，为Arduino硬件平台编程。本文将其改造后，用于硬件平台的编程部分。
综合采用上述图形化开发工具，让编程过程抛开了抽象的符号与语法，让语言可以更加直观的反映人的思维方式[8]，可以将算法代码以及产生的结果生动形象的表示出来，帮助学习者理解物联网相关概念、知识体系结构、计算机语言中的要素及程序设计方法。
物联网的知识体系与图形化编程平台的结合可使物联网工程专业学生在本专业的学习过程中把物联网系统组成部分的代码通过像拼图一样拼接起来，形象的表示了物联网知识体系结构，让初学者不会感到单调乏味，提高了入学新生对本专业学习的兴趣，降低了入学新生进行物联网实验的门槛。结合《物联网工程导论》的教学内容及物联网实践教学框架[9]，设置了如表2所示的图形化实践教学环节。
学生参与上述4个图形化编程物联网实践环节时，只需要了解一点基础的概念，掌握一点基础的计算机知识，在老师的指导之下就可以完成相应的实验。有效解决了入学新生匮乏的基础知识，不足以支撑其完成有效动手实践的问题。并且通过上述4个循序渐进的实践环节设置，让学生对物联网的数据感知、可靠传输、智能处理以及对整个物联网系统都有了感性认识，不仅有利于学生从技术层面整体了解物联网技术，而且对后续更加深入的专业课程学习也有不错的引导作用。
四结束语
《物联网工程导论》承担着引导物联网专业新生了解专业技术的重要作用。在以往的教学过程中发现，入学新生基础薄弱，由于传统导论课程的实践环节门槛较高，影响了学生的学习兴趣。针对该问题，本文在分析了课程教学现状的基础上，通过优化教学内容和创新实践教学方法的方式，来激发学生学习兴趣，指导后续课程的学习，从而培养出符合国家和社会需要的具有较强实践创新能力的物联网工程专业人才。
参考文献
[1]吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].机械工业出版社,2012.
[2]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,No.129(21):26-29.
[3]谢泽奇,张会敏,沈阳.新型物联网创新实践教学体系建设[J].实验技术与管理,2018(5).
[4]安健,任东胜,桂小林,等.物联网实践能力培养的研究与探索[J].实验技术与管理,2018,35(10):15-18+21.
[5]肖德琴,肖磊,潘春华,等.物联网背景下的网络工程专业实践教学改革[J].实验室研究与探索,2017,36(1):201-203.
[6]陈有志.ArduBlock:物理世界与虚拟世界的桥梁[J].中国信息技术教育,2013(12):76-78.
[7]李东钦,唐伟杰,刘耀.基于Arduino图形化编程的寻迹小车[J].信息记录材料,2018,19(07):62-64.
[8]巩政.基于Arduino的无线智慧家居控制系统的研究与设计[D].内蒙古大学,2018.
[9]赵庶旭,杜永文.基于雨课堂的《物联网工程导论》混合教学模式设计[J].软件导刊(教育技术),2019,18(04):51-53.
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