浅谈物联网导论课堂教学与实践

孙哲　季秋　毕云蕊

[摘要]随着互联网、物联网、大数据等技术快速发展，这也给高校课堂教学提出了新的更高的要求，不断学习和研究新的教育教学理论，探索新的教学模式和教学方法已成为每位教师面临的重要课题。物联网导论作为物联网技术入门课程，该课程将有助于学生更快地了解并掌握物联网技术中的基础知识。然而，该导论课是一门涉及各类定义、定理、概念和理论的概述性课程，学生学习、记忆相关知识点会非常枯燥。因此，讲课过程中如何有效地带动学生的学习的积极性，引导学生主动学习相关知识点，对上好这门课具有非常重要的意义。

[关键词]教学实践；物联网导论；教学方法

[DOI]1013939/jcnkizgsc201734207

1前言

纵观人类信息技术，第一次产业革命是以计算机为基础的，推动了IT行业快速发展，成为智能化时代。第二次信息产业革命是以通信技术为核心的技术革命，比如移动通信网、互联网，进入了网络化时代。第三次信息产业革命是以物联网为核心的技术改革。顾名思义，物联网是实现物与物之间的互联互通，使客观世界的物品也赋予了生命和信息，实现物与物，物与人的相互沟通与互联。物联网是以感知为目的的综合信息系统，目的是为了感知周边的客观物体世界，属性是它的社会化属性。物联网将会推动IT领域进入到全新的人类社会化时代。从网络发展看，早期的通信网络是以传输为目的，互联网是以信息共享为基础，物联网是感知周边物理世界信息世界。随着物联网时代的来临，物联网产业的发展将引发人类科技的又一次革命，促使人类未来的生活、经济得到长足的进步与发展。物联网当前被认定为新世纪保持国家核心竞争力的关键所在，是促使我国实现跨越性发展的重大机遇。可以说在可见的未来，物联网的发展将有着极为广阔的应用空间。因此，物联网教学对计算机专业、自动化专业、物流工程等专业具有非常广阔的前景。

2明确物联网技术的特点

物联网[1]是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物联对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网作为一门新兴信息技术学科，传感器、网络传输、数据处理、智能应用等是物联网技术重要组成部分，计算机基础知识、硬件基础、数据库、人工智能[2]等多学科知识相互融合。物联网首先是以感知为基础，它是各种感知技术的广泛应用，通过部署海量的多种类型传感器，实现数据实时性，按一定的频率周期性的采集与更新。其次通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息實时准确地传递出去。物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。再次物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身需要具有智能处理海量数据的能力，并对物体实施智能控制。因此，物联网技术涉及理论知识非常广的一门理论与应用性质的课程。教学过程中要注重培养学生掌握物联网相关理论知识在实际应用中的能力，并学会运用物联网技术开展创新性的应用。教师在教学的过程中，既要明确理论知识的重要性，又要突出教学的实践性的特点，引导学生从理论知识学习、理解和掌握到实际应用的过程。以物联网技术知识为出发点，进而探索物联网实际应用的乐趣。

3因地制宜和因材施教

物联网基础知识是多学科相互交叉的一门综合类的信息学科，涉及计算机、无线通信技术[3]、传感器技术[4]、大数据存储与处理技术[5]等。因此，在课堂教学过程中，需要根据学生的知识掌握情况，并针对所授的知识点，回顾并讲解所涉及的相关知识点，使授课过程具有连贯性和顺畅性。另外，教学过程中需要根据学生的专业特点，进行有针对性的备课，有条理地对授课重点和要点进行梳理。除此之外，在讲授专业知识的同时，通过师生之间的互动来实现由枯燥乏味的被动式教学方式向有趣的主动式教学方式转变，达到共同发展的目标。除此之外，教学过程中还应结合教师学习经验，向学生传授学习与科研经验、开拓学生学习方法，增强学习效率。

4积极推进教学方式转变

物联网技术是一类新一代信息技术，基础理论教学、课堂参与课后实践三者是相互促进、相互影响的一个关系。基础理论是基础，课堂参与是催化剂，课后实践是补充，三者有机地集合可以使学生更好地掌握物联网技术进而应用物联网技术去解决实际问题，进而实现了教与学、学与用的相互影响相互促进。课堂教学以基础知识为主，以物联网的起源与发展、核心技术及应用前景为主线，为学生勾勒出具有鲜明特征的物联网理论知识。向学生系统地阐述物联网的层次结构和功能划分，讲解物联网四层体系结构模型，从感知识别、网络构建、管理服务、综合应用递进性的知识结构，深入浅出地为学生拨开萦绕于物联网的重重迷雾。课堂参与[6]主要以课堂问答、小组主题报告、头脑风暴等方式开展，其中小组主题报告以人工智能、大数据、物联网技术等新一代信息技术为主题，学生按照分组，进行资料收集、课堂演讲、学生互评的方式进行。通过小组主题报告可以有效地提高学生资料收集、知识梳理、团队合作、语言表达等多方面能力训练，提高学生的综合素质能力。课后实践主要以物联网实际应用为主题，运用所学物联网相关技术，以个人和小组为单位，通过同学间讨论，个人积极思考，提出一种实际应用设计方案或产品雏形，引导学生运用所学知识，提高学生的学以致用的能力。将以上三种教学方式有机地融合到物联网教学过程中，进而增强学生的学习能力、应用能力等综合素质全面发展。

5多渠道、多类型教学方法融合

课堂教学是教师传授知识一种重要教学方式，如何提高教学质量，增强课堂学习效率是一项重要课题。对于物联网导论这门课而言，该课程涉及很多种概念、定义、理论，若采用照本宣科的方式讲解物联网知识点势必会让学生觉得乏味。因此，在教学过程中以问题、兴趣为导向，然后以问题引出所涉及的概念及理论，且在这个过程中可以让学生去思考。爱因斯坦曾说过，“兴趣是最好的老师”，采用何种方式将学生的注意力吸引到所授的知识点也是非常关键的一点。对于物联网技术而言，因其涉及多学科相互融合，我们可以适当地将当前有趣的科技视频短片或者实际科技实物演示的方式，将学生的注意力吸引过来，并引导他们展开积极思考。以此提高学生在听课过程中的学习效率，以此来培养学生对新科技的兴趣，并以兴趣为导向，提高学生学习积极性。

6科研与教学相结合

当前，随着社会经济的快速发展以及科学技术水平的提高，知识更新也越来越快，新的知识、理论、技术如雨后春笋般显现出来。物联网技术作为一门新兴学科，需要紧跟时代步伐。授课过程中要以教材为本，讲授传统理论知识的同时，还需结合当前研究热点进行实时的知识更新。如今，物联网技术已经在实际生活中逐步地开展起来，包括智能家居、智慧物流、智慧农业、智慧校园等各个方面。与此同时，这些应用依然存在很多难点问题，如何对这些难点问题进行有效的分析，并找到解决问题的办法则需要进行长期的科学研究。对于我国高校而言，高校教师对科研重视程度也越来越高，科研+教学的方式也越来越广泛，这将更加有利于新兴学科授课，为学生提供与时俱进的知识点和优质的教学资源。除此之外，利用新的理论知识不断进行教学和理论创新，打造独具特色的创新+教学平台，建立完善的学生培养体系，鼓励学生根据自身专业特点进行成果创新。

7要突出学生的主体性

物联网教学的过程中，要激发学生参与的积极性。要在教学的过程中引导学生了解物联网技术成功的应用案例和前景，注重提高学生对知识理解和运用能力。在课外网上资源是十分丰富的，授课教师必须要具有敏感的课程资源意识，积极查找相关资料，在课堂的内外创造性地开展有利于教学的各种活动，促进学生和他人的交流，督促学生积极参与学校和校外的科技比赛，将学生引入到学以致用的轨道上。在教学过程中，还要突出科技创新的原创性、综合性以及安全性。不仅要关注理论创新，还要注重创有所用。注重创新的体验性，突出“以人为本”的教育与创新理念。确立学生在课程学习和实践程中的地位，激发学生学习的兴趣。

8结论

综上所述，在进行物联网导论教学改革过程中，教师要遵循物联网技术教学规律，分析物联网技术的特点，坚持以理论创新、应用创新为基础内容，拓展教学渠道，从而促进新兴学科教学的健康有效地发展，最终不断提高学生自我学习和实践能力的快速发展。大力发展理论与实践相结合的新型工科教育改革，加强实践教学团队建设，开展基于物联网技术的高校实践课堂和大学生创新孵化项目，增强高校学生的理论联系实际能力，提高实际中发现问题与解决问题的能力。

参考文献：

[1]钱志鸿，王义君物联网技术与应用研究[J].电子学報，2012，40（5）：1023-1029

[2]郑南宁人工智能面临的挑战[J].自动化学报，2016，42（6）：641-642

[3]王飞，许魁大数据无线通信面临的几点挑战与对策[J].电子技术应用，2015，41（3）：12-16

[4]汤晓君，刘君华多传感器技术的现状与展望[J].仪器仪表学报，2005，26（12）：1309-1313

[5]程学旗，靳小龙，王元卓，等大数据系统和分析技术综述[J].软件学报，2014（9）：1889-1908

[6]姚利民高校教学方法研究述评[J].大学教育科学，2010（1）：21-30