浅谈物联网综合实训教学改革

文/李惠娜

物联网技术广泛应用于无人超市、智能家居等产业，人们的生产与生活结合得越来越密切。为适应时代发展的需要，笔者所在的技工院校开设了物联网应用技术专业。物联网综合实训是学生在完成相关专业课程的理论学习和技能实训后,综合运用所学的专业知识与技能完成并验证物联网应用技术的完整性、综合性的系统化训练。其教学目的是学生通过物联网应用系统的安装部署与应用，提升学生团队协作完成物联网应用系统设备的安装、调试与维护的综合实践运用能力，利用所学的知识与技能深刻理解物联网应用系统的设计原理，以确保实现物联网应用系统的正常运作。笔者从改进物联网综合实训的教学方式[1]、选择合适的实训项目强化教学效果、校企合作提升学生实践能力和职业素养等方面浅谈个人的看法。

一、结合学生实际情况将理论知识与实践教学相融合，实现课程目标

物联网综合实训是技工院校物联网专业学生在高年级的实训课程，侧重培养学生具备独立完成物联网应用系统的安装、调试和维护的能力。技工院校学生动手能力强，可以根据教师布置的实训任务，参照教材的实训操作步骤的要求，能够很好地完成设备的安装以及系统的调试。但是，学生在实践过程中，缺乏创新思维以及缺乏对实训任务的思考和理解，过度依赖实训教材中的操作步骤和内容，更多是“依葫芦画瓢”被动接受实训教材中的设计思路。虽然大多数学生能够完成实训任务，但因原来所学基础知识掌握得不扎实，并且对理论知识理解得不够透彻，导致无法真正领会物联网应用系统的设计思想。当应用系统的需求及应用场景发生变化的时候，往往无法做到融会贯通运用所学知识来完成设备安装及系统调试任务，不利于综合实践能力的提升，无法满足现代企业对物联网人才的需要，从而影响学生日后职业生涯的发展。开设物联网综合实训课程的目的就是要巩固学生所学过的专业知识与技能，并让其转化为实践能力，培养学生对物联网技术综合应用的能力。在实训中应当将理论知识与实践教学相结合，在对应的实训环节适当穿插相关的理论知识点，加深学生对于当前实训环节中关键技术内容的理解，培养学生的自主思考和实践能力。通过实践到理论再到实践，这一系列的环节，让学生在实践过程中深刻理解并掌握理论知识[2]。

二、选择适当的实训项目，提升学生物联网项目综合应用能力

实训教学主要采用以项目为核心的组织方式，实训内容须与前序课程教学内容保持一致，确保理论知识与实训内容不脱节，所设计的实训项目需要覆盖物联网技术应用专业典型的专业知识点。实训项目所涉及的知识点是以物联网体系结构为核心，涵盖了感知层、网络层以及应用层。实训项目教学的目的是让学生能够综合应用所学的物联网知识完成物联网设备的安装以及系统的调试和维护，达到企业对技工院校物联网专业学生的基本要求。实训项目的选择会直接影响到学生实训的效果。综上所述，笔者认为所选实训项目首先应该是具备典型性的物联网应用系统，最常见的有智慧商超、智慧社区、智能家居等；其次需要具备完整性的项目，涉及的知识点应包含物联网体系结构三个层次，即感知层、网络层、应用层。通过项目部署，让学生对物联网体系结构的三层次的具体应用有深刻的了解，掌握项目的各个环节分别属于物联网体系结构的哪个层次，培养学生对物联网应用系统的整体认知；再次需要具备应用性，指项目应有具体的应用场景并贴近学生的日常生活易于激发学生的学习兴趣，比如智能环境监测、智能家居、智慧社区、基于RFID的智慧商超等物联网经典应用。最后结合学院物联网实训室的设备最终确定了智慧商超、智慧社区、智能空气环境监测、智能仓储等四个基础综合实训项目。通过以上四个物联网项目实训的教学，夯实学生专业知识和专业技能，进一步提高了学生的学习兴趣，切实提升学生在物联网应用项目中的综合实践能力。

三、采用项目式教学法，提升学生的技能水平

技工院校学生自主学习的能力比较薄弱，学习兴趣与热情本来就不高。一味采用由教师为主体学生为客体的教学模式，就更难激活学生的学习兴趣。项目教学法改变了传统的以老师为主的教学模式，将一个相对独立的项目交由学生处理，项目功能及需求、设计的方案、项目具体实施、项目总结评价等都由学生负责,教师引导学生了解并把握整个项目过程及每个环节中的目标要求，让学生从被动接受变为主动地在老师指导下推进项目进程。项目教学法是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”, 教师与学生共同完成项目，注重理论与实践相结合。采用项目式教学法，以工作任务为中心，让学生在完成工作任务的过程中学习相关知识与技能，提升学生的综合技能水平。在任务实施中强调对学生职业素养的渗透，改变学生被动的学习观，由学会到会学。教师在教学过程以选定的项目为基础通过应用情境的故事化来培养学生的学习兴趣，在教学过程中根据项目的需求来学习，让学生从被动地接受知识到主动地需求知识，通过情景化的应用实例来引导学生自主学习。例如，在智能空气环境检测项目中安装烟雾和火焰传感器的任务，教师就设置了一个图书馆阅览区的屋顶情景，当烟雾和火焰蹿入室内，烟雾传感器和火焰传感器发出警报。通过这个情景的实例应用，让学生更容易掌握传感器的工作原理，摈弃空洞的理论讲解，借助大量的实践操作来感知、体验物联网关键技术与应用。通过超过所学范围的扩展模块来激发学生的探索欲，提升学生的技能水平和创新能力，进一步提升学生的物联网专业理论与技能的水平。

四、采用分组实训和考核，提高学生团队协作能力、强化学习效果

在目前企业的物联网系统应用项目中，一般项目规模大、需求点比较复杂、功能点多，项目设计、部署及维护需要由一个团队中的成员通过相互配合来分工完成。在传统的实训教学课堂上，教师安排的实训任务相对简单而独立，通常由单个学生可以独立完成，学生之间缺乏交流、互动与协作，无法培养学生团队合作的能力，走上工作岗位后难以适应需要团队协作的项目要求。项目选定后，由教师根据学生的特点进行分组，每组4～5名同学，组长由专业综合能力强的同学来担任，并实行组长负责制。由教师设计考核评价表、任务完成度评价表、项目总结三张表格，用以个人评价、小组项目评价以及学习反思。教师指导组长根据成员的能力特点，进行项目任务分解。在任务执行过程，由组长协调小组成员在项目各个模块的进度以保证项目顺利完成。鼓励小组成员在项目执行中多交流、多沟通，发挥好团队合作的作用。遇到技术问题的时候，由组长负责召开讨论会解决问题，而不是直接询问教师。通过讨论会使组员的想法通过碰撞产生了智慧的火花，激发学生学习的兴趣，增强了学生分析问题和解决问题的能力，培养了团队合作的精神。在实训过程中，教师巡视每个小组，全程跟踪每位同学在项目组中的工作情况，仔细观察学生的操作过程，填写考核评价表并进行相应的指导。单个项目完成后，根据每个小组项目任务完成的情况，教师填写任务完成度评价表并对各小组的实训情况进行总体评价。教师利用考核评价表的记录对学生的个人实训情况进行点评和小结。学生通过填写项目总结进行学习反思，发现问题解决问题，提高自身实践能力。

五、发挥校企合作的作用，提升学生实战能力及职业素养

学校应主动与省内知名物联网企业建立良好的校企合作关系，引入企业技术员作为行业专家实现物联网综合实训课程的共同建设。与企业共建校外教学实践基地，充分利用企业的项目资源优势开展针对性教学实践活动，同时建立一支由学校牵头、企业参与的专兼结合的教学团队，形成以“分层次”素质培养、“模块化、项目化”技能实践、下企业接受理论实践相融合的工学结合一体化教学模式[3]。在物联网综合实训教学过程中，适时安排学生到企业中进行物联网应用项目开发的实践，让学生全面接触商用物联网应用项目，有利于学生在强化实践能力的同时，能积累宝贵的实践经验，使学生对物联网技术应用项目部署有更加直观的理解，以便日后就业时能够适应相关岗位的工作要求。通过企业实践，使学生进一步了解企业项目开发部署的规范并提升了个人的职业素养。

针对物联网综合实训这门实践性很强的物联网专业课程，在教学过程中应该针对技工院校学生的学习特质，用深入浅出的教学方式灌输理论知识，加深学生对知识点的理解，用理论指导实践，通过理论和实践的结合调动学生的学习兴趣。引入项目教学法，坚持学生为主体，教师为主导，通过分组实践培养学生团队协作解决问题的能力，通过考核评价、项目总结让学生从学会技能转变成会学技能，并能够总结反思。培养学生在遇到新的应用系统需求、新的应用场景下能够利用所学物联网知识融会贯通、灵活应变解决新问题的能力。通过校企合作让学生到项目部署一线接触企业的实际工程项目，强化学生实践能力同时积累宝贵的实践经验，让学生能够满足现代企业对于物联网应用技术人才的需要。