物联网项目驱动式教学改革研究

湖南信息学院电子信息学院 陶曾杰 石 芳

随着物联网的大力发展，需要大量的物联网专业人才。而作为一门开设不久的专业，在教学中还存在诸多问题，为了培养高能力高标准的应用型人才，实施了以创新应用能力培养为核心的物联网项目驱动教学改革研究与探索。

0 引言

2017年：李克强总理表示，加快大数据、云计算、物联网应用，以新技术新业态新模式，推动传统产业生产、管理和营销模式变革（新华社.政府工作报告(全文)[DB/OL].http://www.gov.cn/premier/2017-03/16/content_5177940.htm）；2018年：李克强总理表示，加快新旧发展动能接续转换。深入开展“互联网+”行动，推动大数据、云计算、物联网广泛应用，新兴产业蓬勃发展，传统产业深刻重塑（新华社.2018政府工作报告[DB/OL].http://www.gov.cn/zhuanti/2018lh/2018zfgzbg/zfgzbg.htm）。近几年李克强总理在政府工作报告中都提到了物联网，措辞也发生了变化，从“加快”到“推动”，从“应用”到“广泛应用”，不难看出物联网等技术的应用价值，物联网现已深入各行各业。要推动物联网的发展，就需要培养大量的物联网专业人才，作为高校，义不容辞要为物联网的发展提供生力军，为其培养一批专业的物联网专业人才。

1 物联网概述

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念（物联网概念[DB/OL].https://baike.baidu.com/item/物联网概念）。从其定义不难得出，物联网是一门综合性学科，涉及到电子、通信、软件等多个学科；一门以应用为导向的学科，即基于工程应用的学科，是综合现有信息技术集成化的产物（欧阳志友,孙知信,许建真,王堃.物联网实验教学中心建设与实践[J].实验室研究与探索,2013,32(11):125-127）。针对物联网专业的上述特点，若要培养高能力的物联网专业人才，除了传授专业知识，更要加强实验教学和工程素质的培养。

2 物联网教学改革的意义

为了满足社会对物联网专业人才的需求，很多高校开设了物联网工程专业，但现有的物联网的教学方式中存在诸多问题，如教授的物联网技术滞后于用人单位的需求，或培养的学生眼高手低，与实践相差一大截。所以很多高校为了培养学生创新应用能力和具有实际工程能力的人才，在教学上采取了CDIO、TRIZ等各种方法，这些方法各有千秋，但这些方法都是按照各自学校的学生、师资和实验平台来量身定做的，比如大连理工大学的实验平台是在原有实验室基础上改造而成。而湖南信息学院作为一所地方型本科高校，师资、教学资源相对来讲要比他们薄弱，但作为民办高校在专业建设和人才培养上更要有自己的特色，我校物联网工程专业以培养学生的嵌入式硬软件开发能力、系统集成能力为主要培养目标。我校作为一所地方应用型本科高校，在扎实的计算机、通信等相关专业课程的基础上，以培养学生的创新应用能力为长远目标，为企业输出既有过硬的理论知识又有创新能力的优秀人才。所以为了培养学生的创新应用能力和突出物联网专业的学科特点，结合现有的实验平台对物联网专业教学实行改革，采取了项目驱动法教学。

3 项目驱动式教学实施

3.1 项目驱动式教学定义

项目驱动式教学即基于项目的教学，是一种有系统的教学方法，是现在高校工科专业提高学生能力常用的教学法之一。项目式教学是由老师先设定具体项目任务，指出完成该任务的意义，让学生去探讨项目中的议题或者是完成某项工程。基于项目的教学时间可能是一周至一月，个别项目会延长至半年或一年。一般在实验室里完成，或通过实践环节完成。基于项目的教学主要包括厘清概念、搜寻信息、询问与修正问题、计划与设计实验、进行实验、解析数据、分享成果等几个阶段来实施。

3.2 项目驱动式教学具体实施方案

为了提高学生的创新能力，项目驱动式教学的物联网教学改革，主要从以下几个方面进行：

（1）打破常规的章节教学，专业知识融合于项目的教学

基于项目的教学要帮助学生跨越理论与实务的鸿沟，打破传统的章节学习，只需围绕课程大纲中的核心概念、理论或技术，合理的开展项目，以项目的方式来学习。比如在学物联网技术课程时，根据大纲基本概念按照表1设计了教学内容。各个项目必须由教师精心设计，难易要适中，学生通过完成这些项目，从而提升了解决问题的能力和工程实践的能力。

表1 课程项目设计

（2）开展“教师—学生—项目”的教学模式

教师和学生都以项目为中心，教师是项目的领路人，学生是项目的执行人。在具体教学中，将授课班级分成了若干项目组，给大家布置了很多项目，如基于物联网技术的火灾报警控制系统、基于物联网技术的智慧教室系统的设计、无人机控制系统设计、智能停车场等等，有些项目组通过前期的调研还申报了湖南省和学校的大学生创新项目。这种“教师—学生—项目”结合的方式，师生关系更加融洽，都以项目的推进为目的。一个项目的完成需要大家齐心协力，所以也加强了学生之间的团结互助，从而促进了教学质量的提高。

（3）实施以学生为中心的开放实践教学方式

在传统的实践教学中，老师教什么学生就学什么，学生没有自主权，学生的想象力和创造力得不到充分发挥，实验室也没有完全被使用。以项目驱动式的物联网教学模式，以学生为中心，实行开放式实践教学，学生可以不受时间、空间的限制，根据项目进展随时到实验室主动实践，最大限度地调动了学生主动参与实践教学的积极性和主动性。

（4）以赛促学，以活动促学的学习氛围

积极组织学生参加物联网相关竞赛项目提高培养创新创业能力，与物联网有关的全国性竞赛项目有很多，比如全国高校物联网应用创新大赛、物联网感知创新大赛、嵌入式系统大赛、电子设计大赛、互联网+创新大赛等，通过参加学科竞赛，学生的能力可以很快的得以提升，同时也能认识到自己与国内外其他高校学生之间的差距，从而培育他们的斗志，也能提高分析问题和解决问题的能力。今年暑假，学生参加了湖南省电子设计竞赛和“建行杯”互联网+创新竞赛等获得了优异的成绩。

（5）产学研相结合，丰富理论和实践教学

允许学生根据自己的兴趣与爱好，将源于科研课题、产品研发或物联网工程项目中符合教学要求的内容提炼、转化成适合教学的项目（秦磊华,石柯,甘早斌.基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系[J].高等工程教育研究,2013(05):168-172），我们学院和北斗卫星实验室联合开展项目，请北斗卫星实验室的高级工程师来校授课，同时也选送一些优秀的学生去北斗卫星实验室学习。这样，既能保证教学内容与时俱进，又能满足学生的兴趣爱好。基于兴趣爱好而选择或设计的教学项目，学生会更加主动去研究并认真完成，实践教学效果也会得到大幅提升。

（6）完善考核机制

传统的物联网教学考核方式主要在每个学期期末以考试的形式进行，此种方式不能全面考察学生学习的好坏，而项目式教学项目化课程考核方式是该课程改革中的一个重要环节，要有完善的考核机制。物联网作为一门应用性学科，那么其项目式教学的考核就以学生们提交的最终成果或制作的产品进行考核。如基于物联网技术的火灾报警控制系统，则这一组同学只要上交了实验成品就算是合格，若要评到优秀，则须判断其设计是否具有创新点。另外以项目组进行考核时，为避免吃大锅饭的现象，每一个项目又划分成若干小模块对每个学生完成情况进行独立考核。项目从开始到结束，不是一朝一夕，而是一个长期学习的过程，在项目进展期间，学生是否深入学习，可以观察出来。

4 结束语

项目驱动式教学，强调学生学习的主动性，教师的引导性，学生之间的团结互助性，通过实际项目的开展让学生有目的的学，由被动学到主动去探索，进而培养了学生自我学习的能力，提高了学生独立思考的能力，教师与学生关系更融洽。但也存在一些问题如项目式教学与以往的教学方式有很大不同，教师和学生都要重新适应，对教师的要求更高，教师要花更多的时间去指导学生项目的实施等。