物联网实践教学

物联网实践教学（共12篇）

物联网实践教学 篇1

●教材分析

《走近物联网》一课是江苏科学技术出版社出版的小学信息技术教材六年级的教学内容,目的是要让学生通过这节课走近物联网。本课是学生真正走进物联网的一个前奏,所以教师要从学生身边的物联网应用入手,通过启发与发现、观察与思考、讨论与体验,使学生逐步了解物联网技术发展及其相关知识。

●学情分析

《走近物联网》一课的教学对象是小学五年级学生。学生们已经对互联网技术的应用有了一定的了解,但对物联网技术的了解更多的是来自于身边的应用,对概念的理解还是比较模糊的,所以要让学生亲身体验物联网技术的应用给我们的生活带来的方便,并尽量通过讨论、实践与设计,发挥学生的能动性,使学生能够自主探索并获取知识。

●教学目标

知识与技能目标:知道物联网的基本概念,了解物联网在社会各个领域的应用。

过程与方法目标:1通过视频展示、亲自实践、创意设计等环节,提高对物联网及其应用的认识;2通过对实验器材的实践,了解传感器的作用,并设计相关的物联网实际应用。

情感态度与价值观目标:1在体验与实践相结合的过程中感受物联网的应用,产生并保持学习的兴趣;2通过分组讨论、小组合作等方式开展多种形式的团队合作,培养动手能力、解决实际问题的能力,提高团队协作能力;3通过对创意设计的交流与展示,培养创新能力与语言表达能力;4能辩证地认识物联网技术对社会发展、科技进步和日常生活产生的影响。

●教学重点、难点

重点:物联网的应用。

难点:物联网的基本概念。

●教学过程

1.暖场视频

师:同学们,在上课前老师想跟大家一起来分享一段奇妙的视频。

教师播放视频,学生观看。

师:刚才大家看到的百度神灯在不久的将来就能成为现实,而老师这里也有一盏神灯,大家想来体验一下它的神奇吗?

2.魔法激趣、情境导入

师:老师可以用魔力来控制它“开”、“关”,神奇吧?猜一猜,老师用了什么魔力呢?

生:声音、遥控……

师:遥控?有点接近答案了。声音?你来试试。那么到底是什么呢?秘密就在这部手机里。你们再来猜一猜,老师用了什么魔法?

生:短信、网络、微信……

教师小结:刚才利用手机通过网络控制了灯的开关。

师:除了手机,还可以用什么设备?

板书:手机(计算机)……网络灯。

设计意图:本课初始利用小米的智能家居设备表演小魔术,以鲜活的例子抓住学生探究的心,激发学生的学习兴趣,让学生发现物联网技术的特性,从而产生强烈的好奇心,为后续的学习埋下伏笔。

3.学思践悟、走近物联

(1)变一变——网络无处不在

师:老师再表演几个魔术,想看么?请看,这是老师的办公室(摄像头),可以给电水壶烧水(演示),这是空气净化器,开、关(演示)。大家思考一下,你家的电灯、电水壶有这种魔力吗?和老师的有什么不同?

生:没有这样的魔力。要达到这种魔力必须要有网络。

师:是的,这些电水壶、空气净化器等电器+网络就成为一种智能电器,这就是一种加法发明法。同学们要是掌握了这种方法,也能成为一名伟大的发明家。

板书:电水壶空气净化器……

(2)猜一猜——传感器妙趣多多

师:(打开手机的控制界面)刚才老师就是用这个控制电器的。哪位同学想来体验一下?

学生上台学习演示开关电器。

师:老师不但能开关空气净化器,还能了解办公室的空气质量。(让学生观看手机控制界面上的PM值)大家来猜猜,手机怎么会知道的?

生:手机上装了个东西……

师:老师告诉大家,空气净化器里有一个部件,它能像我们的鼻子一样,感受到空气的质量,这种部件我们给它一个名字,叫传感器。(板书:传感器)这些传感器非常厉害,它就像我们的感觉器官一样,有的像耳朵能听到,有的像眼睛能看见,有的像鼻子能闻到,还有的像皮肤能感觉到,它们都是智能电器的一个重要组成部分。

设计意图:传感器是物联网技术的一个重点,也是课堂教学中的一个难点,通过让学生猜一猜,将传感器与人体感觉器官类比,从而化抽象为形象,帮助学生深刻理解传感器的作用,为后面物联网的创意设计做铺垫。这样的设计既活跃了课堂气氛,也让生活实践更好地融入课堂教学。

(3)试一试——传感器神奇无比

师:传感器有这么大的作用,大家想不想来体验一下?

根据课前分组,请组长带领组员一起来体验,PPT出示体验要求:1组长至老师处领取体验器材。2仔细阅读器材使用说明,并按要求实验。3说一说实验过程,谈一谈自己的发现,想一想传感器的作用。4实验结束后请小组长拿着实验器材和使用说明汇报结果。

学生实验,教师相应指导,和学生一起探讨。

学生上台交流。

教师出示PPT,提醒回答的要求:我们做的实验的名称是( ),我们是这样做实验的( ),知道了传感器像人体上的( )发挥了作用。

(4)取一取——物联网顾名思义

师:刚才同学们体验了传感器的神奇,我们知道,通过传感器等设备我们能感知周围的信息,通过网络可以传输信息,最终使得普通的物体有了魔力,应用更加智能。

板书:感知(信息) 传输(信息) 应用(智能)。

师:像一些物体和另一些物体(板书两个大圈)通过网络技术联结在一起,形成的一种新型的网络,你能试着给它取个合适的名字吗?

生:互联网、网络。

师:这种网络是物与物的相连,我们就叫它物联网。(板书揭题:物联网)

设计思路:用任务驱动和合作探究的方式让学生去亲自实践,体会传感器的神奇作用。利用思维导图概括物联网概念及其特征,将学生对物联网的认识由感性层面提升至理性层面。

4.展望未来、创意无限

(1)自学探究,漫谈应用

师:刚才我们已经初步认识了物联网,物联网不但在家居生活中为我们提供了方便,而且在其他领域也同样发挥着巨大的作用,下面请大家通过上网浏览的方式了解一些物联网的应用。

师出示PPT:边看边思考,你了解的是物联网应用的哪一领域?它是怎么样实现智能应用的?请大家注意,每个组浏览一个物联网应用专题。

教师分配任务。

师:请你来说一说,你刚才了解了物联网在哪一领域的应用?它是怎样实现的?老师从物联网的应用中找了一个案例,大家来看看到它是如何描述的。(PPT出示案例)

(2)创意无限,设计应用

师:通过刚才的自学研究,我们了解了物联网在其他领域的应用,看来我们的生活真的离不开物联网了。

教师出示PPT:你想不想来设计自己需要的一种物联网应用呢?可以用文字或者图画的形式完成创意。(小提示:这种应用可以是较实际的,也可以是未来才能实现的。)

师:大家可以开始讨论,一组至少完成一个创意。

学生展示并读出自己的创意。

师生评价(贴在黑板上)。

师:这位同学的设计有哪些优点?你觉得如果再加上些什么创意会更好?

师:(学生说学生评,教师可以适当补充)同学们的想象力非常丰富,相信在不久的将来,你们的设计将通过你们的巧手来实现。

设计意图:此处的设计先浏览网页再漫谈自己的收获,最后再设计自己的物联网应用,其目的是为了巩固学生对物联网的理解,同时拓展学生的思维空间,将理论联系实际,利用分组讨论、小组合作等方式培养学生的团队合作意识,再通过对创意设计的交流与展示,提高学生的创新能力与语言表达能力。

5.总结提升,憧憬未来

师:今天我们通过观看视频、亲自实践、创意设计等形式认识了一种新的技术叫物联网,开始走近了物联网,你能说说在这节课里有哪些收获吗?

生:物联网就是物与物的相连。通过传感器我们能感知周围的信息,通过网络可以传输信息,最终使得普通的物体有了魔力,应用更加智能。

师:如果你想更深入地了解它,那么下一节课老师将带领大家真正走进物联网,去探索其中的奥秘。

●教学反思

本课是六年级的信息技术课教学内容,因江苏省小学信息技术课比赛需要,上课学生改为五年级,因此在课堂教学设计时我更多地从学生已掌握的既有知识与能力出发,意图设计出一堂孩子们喜欢的物联网体验课。

这堂课的教学目标应该是在了解物联网的含义的基础上激发学生的学习兴趣,从而认识物联网在身边的应用的过程。在教学过程中,我通过阿拉丁神灯——百度神灯——智能电灯——神奇的智能家居场景这一系列的情境将学生引入新课,学生的兴趣被形象的魔术表演所吸引,从而具体形象地感悟到“物联网”的宽泛定义。接着以猜一猜神灯的魔力所在等来体验传感器环节,以想一想传感器与身体的哪个感觉器官类似的问题来引出学生实践的过程,理解传感器的实际作用。在浏览物联网应用网站的过程中了解身边的物联网应用,并最终为自己动手尝试设计一种物联网应用服务。学生在大胆鲜活例子的指引下,思绪如泉水般喷涌而出,在最后一个设计应用环节时所表现出的创意不但贴近生活,而且很有个性。

板书设计方面我以思维导图的形式呈现,根据学生的回答随机出示,一切从学生出发,让学生自己提炼概括物联网这种新生事物的名字,自己去探索它们之间的关系,从而走近物联网服务。

点评

《走近物联网》一课是苏科版小学信息技术中《物联网》单元的初始课,也是较为常见的初识课。通常情况下,本课以视频、器材等演示为主线,让学生感受体验物联网的功能与作用,但常常失之于结构的松散与体验之肤浅。为避免此类问题的发生,杭老师在设计时,着眼点置于以下两点:一是如何走近物联网,二是需要“走”多近。为此他在以下几方面作了尝试:

1创设一体化情境,实施浸润式教学。情境式教学是信息技术教学常用的教学手段,情境的创设能够引起学生的学习兴趣,提高学习主动性,增加学习趣味性。纵观整节课,依托智能家居生活这一情境,由点及面展开教学,为抽象的物联网这一新生概念赋予具体情境,同时又将这一情境贯穿于整节课中,使得课堂教学结构更趋于完整、首尾呼应浑然一体,实现了浸润式教学。

2设置多层次任务,“深度”走近物联网。作为初始课,一般在教学时以教师演示为主,学生模仿为辅。如果仅仅止步于此,则这样的初识课就只能是浅尝辄止。在本课教学中,杭老师采用“思”、“学”、“践”、“悟”这四个层次的任务引领学生逐步走近物联网,深入了解物联网。通过这四类不同层次的任务,从逻辑思维、语言表达、设计能力等多个角度对学生进行锻炼,使得学生走近物联网不仅仅是走马观花式的观赏,而是更有深度的探索与创新。

3渗透计算思维,加强思维力训练。多层次的任务设置为学生走近物联网提供了多样的实践任务,但这更多地停留在操作层面,如何在思维层面对学生予以提升呢?为此,在教学设计中,杭老师利用思维导图对物联网的概念予以概括与归纳,使得抽象的概念图形化、具体化,便于学生理解。

综上而言,杭老师通过创设智能家居生活情境,贯穿于整堂课的教学之中,辅以“思”、“学”、“践”、“悟”等不同层次的任务,并在恰当的环节渗透计算性思维教学,使得整节课结构紧凑、任务多样、思想鲜明,不失为一堂值得学习的好课。

物联网实践教学 篇2

英文名称：Internet of Things 课程类型：通识必修课 学时/学分：32/2

授课对象：通信工程、网络工程、信息工程本科生 先修课程：

课程简介：

物联网是一个基于互联网。传统电信等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网包括感知层、网络层和应用层三层体系结构。物联网技术概论作为通信工程专业（物联网方向）和网络工程专业的一门专业必修课，主要培养学生对物联网概念体系的理解、物联网所需要相关技术的认识，包括：射频识别技术、物联网通信技术、中间件技术和物联网的应用层技术等、了解物联网在工业、农业、军事、医疗、家居等领域的应用等。通过对该课程的学习，使学生能够较好地掌握物联网的网络体系架构及相关实现技术的基本理论和基本分析问题的方法，为后续物联网开设其它课程奠定良好的基础。

教学目的和要求：

《物联网技术概论》为科学技术类课程。探讨物联网发展的社会背景与技术背景，阐明物联网发展与社会信息化发展的关系，分析物联网与互联网的区别与联系，说明物联网建设的预期目标，描述物联网在感知中国和世界的作用，指出物联网发展中的利与弊。有专家称物联网技术是即计算机、互联网技术之后的新的技术革命，融传感技术，计算机技术，网络技术和应用技术等诸多技术为一体。

本课程旨在对物联网技术的基本内涵、技术应用以及前沿进展做概括性介绍。

要求了解支撑物联网的技术： 计算机技术-物联网的计算工具；通信技术-物联网的通信工具；集成电路-物联网的基石；互联网-物联网的运行环境；无线传感器网络；物联网的物品标识技术，射频标签；物联网在工业、农业、军事、医疗、家居等领域的应用；物联网的发展前景。

教学内容：

第1章 概述（2学时）

1、教学内容：

1.1 什么是物联网

1.2 物联网的起源和发展 1.3 物联网核心技术 1.4 物联网应用前景

2、教学重点：

物联网的概念。

3、教学难点：

物联网核心技术。

第2章 物联网体系结构（2学时）

1、教学内容：

2.1物联网体系结构 2.2 感知层 2.3网络层 2.4应用层

2、教学重点：

物联网体系结构的理解；各层之间的关系理解。

3、教学难点：

物联网体系结构的理解。第3章 自动识别技术（2学时）

1、教学内容：

3.1射频标签与自动识别技术

3.2 RFID技术的历史和现状 3.3 RFID技术分析 3.4 RFID和物联网

2、教学重点：

射频标签与自动识别技术；RFID在物联网中的应用。

3、教学难点：

RFID技术分析

第4章 传感器技术（4学时）

1、教学内容：

4.1 传感器技术概述 4.2 传感器技术发展历史 4.3 应用 4.4设计需求 4.5 硬件平台 4.6操作系统

2、教学重点：

传感器的应用；硬件平台的使用。

3、教学难点：

传感器的硬件件平台。第5章 定位系统（2学时）

1、教学内容：

5.1位置信息

5.2定位系统 6.3定位技术

6.4物联网环境下定位技术的新挑战和发展前景

2、教学重点：

几种常用定位系统GPS系统、蜂窝基站定位系统等的组成和工作原理。

3、教学难点：

定位技术的算法原理。

第6章 互联网技术（4学时）

1、教学内容：

6.1互联网概述 6.2应用层 6.3传输层

6.4网络层

2、教学重点：

几种常用互联网协议的工作原理。

3、教学难点：

互联网各层体系结构的理解。第7章 无线宽带网络（4学时）

1、教学内容：

7.1 无线宽带网络概述 7.2WiFi无线局域网 7.3WiMax无线城域网

2、教学重点：

无线宽带网络技术的概念及应用环境理解。

3、教学难点：

这几种无线网络技术的概念理解；WiFi网络协议的理解应用。第8章无线低速网络（4学时）

1、教学内容：

8.1低速网络需求 8.2 低速网络协议 8.3 组网与网络互联

2、教学重点：

无线传感器网络的网络协议Zigbee的理解及应用。

3、教学难点：

无线传感器网络的网络协议Zigbee的理解及应用。第9章 物联网的管理服务（2学时）

1、教学内容：

9.1数据库系统 9.2 海量信息存储 9.3 搜索引擎

9.4物联网中的信息安全和隐私

2、教学重点：

TCP协议的工作原理及数据包格式，TCP协议拥塞控制和差错控制的方法及原理。

3、教学难点：

TCP协议拥塞和差错控制的机制理解。第10章 物联网的业务与应用（2学时）

1、教学内容：

10.1M2M业务 10.2云计算

2、教学重点：

对M2M业务和与计算的概念理解。

3、教学难点：

对M2M业务和与计算的概念理解。第11章 物联网的应用（2学时）

1、教学内容：

11.1智能电网 11.2智能交通 11.3智能物流

11.4智能绿色建筑

2、教学重点：

物联网在各种应用场景的模型理解。

3、教学难点：

物联网在各种应用场景的模型理解。第12章 物联网的安全（2学时）

1、教学内容：

12.1信息安全

12.2 无线传感器网络和RFID安全 12.3 物联网安全的新挑战

2、教学重点：

物联网安全的保障；无线传感器网络和RFID安全。

3、教学难点：

无线传感器网络和RFID安全。

教学环境条件：

课程理论授课：利用多媒体辅助课堂教学。

考核方式：

期末考试采用开卷考试形式，学业成绩由平时成绩和期末考试成绩组成，所占比例分别为20%和80%。主讲教师：杜茜、刘夫江、刘敏

主要教材：刘云浩.物联网导论（第2版）.北京：科学出版社，2013 参考教材：

物联网课堂教学的思辨 篇3

随着2013年3月《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要（2013年修订）》的颁布，“扩展模块III”的“物联网技术”作为一项新内容正式进入小学信息技术课堂。物联网通过传统互联网+传感技术实现万物互联，是将信息转化为行动，给企业、个人和国家创造新的功能，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇。物联网技术进课堂是以国务院《全民科学素质行动计划纲要》和教育部《基础教育课程改革纲要（试用）》等相关文件为指导的重要举措，是建立在江苏省信息技术课程具体情况基础上的一次大胆尝试。

江苏省无锡市是“感知中国”的一个中心，是当今物联网技术研究与应用的“桥头堡”，而笔者所在学校是江苏省科学教育特色学校，有信息技术、机器人、物联网等多个社团活动经验，并在各类相关竞赛中取得优异成绩，故被推荐为无锡市物联网实验器材试点学校。在无锡市教科院和电教馆的指导下，学校认真参照指导纲要有关精神，在六年级中开设以苏科版小学信息技术6年级教材为主的物联网基础知识课程，并积极参与相关研讨工作，参与公开示范课的录制工作，积极反馈教材与相关实验器材的意见与建议。由于内容新颖独特，贴近生活，加上有相关教学资源和用具的相配套，受到师生的普遍欢迎，取得良好成效。

二、物联网教学进课堂的实践意义与理论价值

2014版江苏省《小学信息技术》6年级教材的主要内容从信息感知、信息传输和智能应用三大方面结合现实生活中的实例对物联网技术进行启蒙，主体是传感技术的生活应用，体验运用物联网技术解决生活实际问题的过程与方法，以培养学生的信息素养，也为以后初中进一步学习物联网技术打下良好基础。

1.“物联网技术”的加入扩大了信息技术课程的内涵

物联网技术加入信息技术课程，使“信息技术课”基本摆脱了“计算机课”或者“电脑课”的标签，提高了师生对信息技术课程的认识，全面培养了学生的信息素养和运用信息技术解决生活实际问题的能力。

2.“物联网技术”的加入凸显信息技术课程的综合性

教育部印发的《基础教育课程改革纲要（试行）》指出：“从小学至高中设置综合实践活动并作为必修课程，其内容主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育。强调学生通过实践，增强探究和创新意识，学习科学研究的方法，发展综合运用知识的能力。”物联网技术这部分内容更全面地诠释了当前信息技术课程是综合实践活动一大组成部分的属性，要求在实验器材和相关应用平台的支持下开展体验性实践，学会研究、分析和分享的基本方法，评价身边的物联网技术系统的应用特点及其与实际生活的关系，并尝试设计富有创意的物联网应用方案。

3.“物联网技术”的加入是信息技术课程发展方向的重大尝试

信息技术课到底什么，业界一直在争论不休，其内容也不断变化。我国信息技术课程作为一门工具性和实践性并重的学科，需要与时俱进。苏教版教材历经十多年的发展，实现了以软件操作工具学习为主的计算机课程向信息技术课程的转变，历次改版后，加入了机器人课程、Scratch软件学习等新内容，并大力支持国产软件。这次在较短的时间内编写出小学物联网技术基础课程更加贴近信息技术前沿和生活实际，是一次大胆实践与尝试，为信息技术课程的发展指明了方向。

三、物联网教学进课堂需要解决的问题

1.物联网技术是什么

笔者并不认同物联网技术是一门新的技术，其基础还是互联网技术，核心是传感技术，我国定义“物联网”这一概念是为了增加高新技术产业的话语权，并制定推广相应标准，提高我国知识产权的地位，抓住互联网+时代的发展机遇。所以笔者认为在课堂教学过程中不必要过分注重定义“物联网”这一概念，也不要过多涉及技术类的名词术语与相关原理，应更多地让学生能够主动地发现并尝试分析日常生活中的物联网典型智能应用，体验物联网系统的特点。

2.物联网技术能干什么和怎么干

物联网教材的主要内容是熟悉几种常见传感器和电子标签并了解其应用，通过对生活中的典型智能应用的开发与分析，以及对实验器材的体验性实践，观察、思考、尝试、探究，使学生逐步了解物联网技术的发展与相关知识，加深对信息感知的理解，提高学生的综合信息素养，培养学生发现问题解决问题的能力。

执教者做好充分的课前准备，运用好教材配套的辅助教学光盘，引导学生观察身边典型的物联网智能应用事例，提倡实物演示，避免传统的大段讲解。笔者在课堂教学中运用“比特实验室”推出的与教材相配套的实验器材，让学生实际操作感知相关传感技术的特点，进行相应的探究实验，学会较为科学的研究方法，寓教于乐，学以致用，受到了学生们的欢迎。

3.物联网技术实际效果的评价

信息技术发展的特点是数字化、小型化、网络化、智能化和系统化，物联网技术正是综合了以上发展趋势，在计算机、通信和自动控制三个领域相互联系、不断发展、集成应用，使整个社会普遍实现了自动化，并被广泛应用于从政府办公到企业运作再到家庭、个人生活的各个领域。那么我们在教学过程中应当通过与传统方式的对比，以实际效果分析和评价身边的物联网系统的应用特点及其与实际生活的关系，并尝试设计富有创意的物联网应用方案。

四、物联网教学进课堂的教学策略

尽管物联网教学进课堂在江苏省已经落地，取得了阶段性成果，但作为一种尝试，这只是个开始，并不代表着完全进入了正轨。笔者通过自己的教学实践以及与同行的交流，对物联网教学进课堂提出了初步意见。

物联网教学进课堂需要领导的高度重视。由于地区和学校发展的不平衡，部分学校缺少对信息技术课程的经费和师资投入，特别是物联网相关教学内容需要大量的实物和实验器材购置，如果不解决这个问题，课堂教学只能变成干巴巴的说教，失去了此课程模块开设的意义。所以上级领导主管部门应尽快制定和落实课程计划和配套器材标准，解决物联网技术真正走入课堂的器材投入问题。

物联网教学进课堂也必须要有相关的师资支持。当前各个学校的信息技术教师相对不足，而物联网技术的加入，使其缺少专业教师的问题更加突出。所以在不能增加编制的情况下，可以考虑从综合实践或科学学科方面引进师资，加强专业指导培训，以解燃眉之急。无锡市通德桥小学成功地展示的一堂物联网公开课，其执教者也是一名科学教师，该教师很好地面向全体学生，立足学生发展，突出科学探究，体现严谨、善于质疑的科学精神，对温度传感技术这一应用进行了广泛的对比研究，取得了很好的课堂效果。

物联网教学的学习内容不是传统的讲授所能掌握的，必须通过实践探究，经历一个从发现问题、提出方案、付诸实施、修正维护到评价效果的一系列过程。特别是在实验器材不充足的情况下还要通过小组合作的方式，协同完成学习任务，这样传统的一周一课时的课程计划难以满足教学的时间需求。并且在实践器材的使用过程中还要有器材准备和器材整理的时间，所以有必要调整课时计划，与其他课程（如综合实践课）相协调，改成隔周两课时连上的方式比较适合。

随着信息技术课程内容体系的不断调整，物联网技术这一内容的教学能否长时间保持仍是个不确定因素，特别是在当前对信息技术课程设计的指针在程序文化论、计算机工具论、信息素养论等课程思想间摇摆不定的情况下，物联网教学在进入课堂的过程中应该考虑与其他信息技术课程内容相融合。例如，机器人教学就和物联网教学有不少结合点，与Scratch软件相配合实现智能控制方面也有融合点。所以作为执教者应当全面研读《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要》，理解信息技术课程的相关指导思想，实现信息技术学科自身教学内容的整合，为以后教材的编制提供参考意见。

总之，物联网教学进入学校课堂和机器人进入课堂一样，是信息技术学科自我发展的全新尝试，在推进的过程中肯定会遇到这样那样的问题，作为执教者，我们应当积极面对，不回避困难，大胆思考，这样信息技术课程的发展才会朝着正确的方向前进。

物联网与大学英语教学 篇4

关键词：物联网,大学英语,教学

1. 引言

物联网是通过各种信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它实质上是传感网与因特网、移动通信网“三网”高效融合的产物, 视频识别、手机移动互联网、触摸屏等都属于物联网, 目前已经广泛应用于军事与安全、科研与教育、环境与交通、医疗、制造等领域。

高等学校一向是新技术推广、发展最快的地方, 美国的一些大学已经免费向学生发放ipaid, 书包轻了, 学习的内容却丰富了, 学习的兴趣也增强了, 学习的效果大幅提高, 日本的一些高校计算机专业也依照美国, 其教学效果也得到提升, 未来几年是物联网快速发展的时期, 国内和国外发达国家在物联网技术研究和发展上基本处于同一起跑线, 我国高校广泛使用物联网技术是必然的趋势, 借助于物联网技术是大学英语教学改革的一种积极尝试。

2. 物联网对大学英语教学的价值

2.1 优化教学环境, 激发英语学习兴趣

国内高校目前大都建立了大量的多媒体教室, 利用物联网, 可对课堂教学环境实现智能控制, 比如在教学楼里安装传感器并进行相应网络连接, 可根据教室光线强弱自动调节教室光线亮度, 通过红外感应设备自动控制教室温度和湿度;利用物联网识别技术, 建立教师和对应授课教室的关联授权, 智能控制教学仪器的使用等。

对于学生而言, 大学英语的词汇、语法、听说等内容的难度比高中阶段增加了许多, 学习任务有增无减, 传统的讲读、听说教学感觉枯燥, 学习的兴趣淡薄。物联网可以改进大学英语教学的方式, 利用人的各种感官效能, 如采用触摸屏黑板, 呈现给学生的视、听双重感觉效果, 生动、形象, 教学充满吸引力;智能手机可以帮助学生将英语学习与日常生活融合, 激发学生英语学习的兴趣, 提高学生外语学习的效果。

2.2 丰富教学资源, 拓展英语学习渠道

目前, 国内各高校大学英语教学多采用固定的教材, 物联网技术突破了原有的纸质教材的限制, 加大课堂教学中向学生传递教学信息的密度, 教学资源已经不在局限于书本和固定的学习参考资料, 国内一些名校的共享性教学资源随时可以加以运用, 借助于网络向学生呈现大量的、书本之外的信息, 内容涵盖历史、人物、现代科技的新成果、与学生发展及现实生活密切相关的伦理道德、主流价值观等等, 供学生选择, 有利于学生的自主学习和满足个性化学习需要。这也符合语言教学的要求和特点。

物联网技术解决了外语学习中需要师生面对面进行的问题, 借助于手机移动互联网的微信、QQ群、微博等方式, 查阅相关学习信息, 进行在线考试, 开展对话交流, 增强了英语学习的语境, 使英语成为学生们重要的交际工具, 最终提高学生的英语素养。

2.3 改进教学模式, 提升课堂教学管理效能

物联网技术的应用, 可以极大地拓展传统课堂教学的空间, 并改进课堂教学的模式, 教学信息的海量化与公开化, 为不同学习水平的学生提供了机会, 个别教学能够得以真正实施;资源的共享与学习标准的智能化为合作学习提供了基础, 移动互联网的普及为移动学习成为现实提供保证, 大学英语教学不再局限于传统意义上的师生口耳相授, 多种教学模式可能同时进行。

口语是大学英语听说教学中的一个难题, 可利用物联网技术进行口型纠错和语音校正, 可以让学生获得标准的英语学习。将英语标准口型和标准语音通过数字摄像和语音数字录音, 经过数字化处理.将口型和语音特点用数字描述出来, 然后编成具有标准英语发音和口型示范功能的软件, 并对学生学习情况进行自动评估。

随着智能校园的建立与完善, 学校可通过开发新模块将物联网获取的数据集成到现有的教学平台中, 用于教学和管理:一方面教师可以根据获取的学生学习数据、行踪及健康情况进行发展性评价, 利用物联网进行实施的考试管理也更加透明、公平、高效;教务部门可以综合学生各类信息进行管理, 而家长也可以登录该平台获得孩子到校、离校时间、考试成绩、教师点评、学生异常情况及相关通知等信息, 及时了解孩子在校情况, 从而有效配合学校对孩子进行辅导教育, 从整体上提高教学管理水平。

3. 大学英语教学中运用物联网的注意问题

3.1 师资与相关教学资源建设

物联网辅助教学虽然已经得到了人们的普遍认可, 但在实际教学中还有很大一部分教师还是坚守传统的教学方式, 还是一根粉笔、一块黑板搞一言堂的教学, 物联网教学资源平台是一个信息量大、内容多样、需要及时更新的空间, 它对教师提出了更高的要求, 对平台上的各种信息教师首先要了解掌握, 才能指导学生。因此要组织教师学习物联网的理论与技术, 使教师具有驾驭物联网教学的能力。

教学一线的英语教师需要积累、审查教学素材, 设计、编写电子教案, 网络人员不断更新网页, 保持资源的优势;还需要学校投入一定的资金购置软、硬件。

3.2 信息共享与安全问题

物联网的一大优势是借助于网络实现信息的共享, 信息共享将教师的集体智慧呈现给学生, 实现教学效果的最优化, 但目前面临着一个如何保障教学应用自身的安全与可控的问题, 对资源的分类处理比较复杂, 涉及到学术和教师个人的隐私需要妥善考虑, 涉及到对学生进行发展性评估的内容更应该加强安全, 以保证教育评价的客观公正。

3.3 教学情境的调控

物联网技术为大学英语教学提供了更大、更新的平台, 学生也存有新鲜的、自由的感觉, 但在具体实施过程中不能对学生放任自流, 教师应该更有计划地安排好不同能力、水平学生学习的内容、进度、程度, 并对学生提出明确的要求, 指导学生进行自主学习、合作学习等, 交流平台应以学习内容为主, 限制学生利用特定技术平台进行游戏、聊天等活动。

3.4 设施设备的建设

在物联网核心技术之一的RFID系统中, 芯片有其自身的特征和要求, 诸如无线视频、低功耗、高度集成、智能可定制等。目前为达成这些要求的物联网所需芯片等组件的费用依然较高。面对内容庞大的教学系统, 全部植入上述功能的芯片显然不切合实际, 同样触摸屏黑板的教学效果比传统黑板好, 但目前其成本仍比普通黑板高很多, 如何解决费用是高校面临的现实问题。

4. 结束语

物联网技术在教育教学领域的应用涉及方方面面的问题, 在大学英语教学中的应用与发展之路还很漫长。但随着物联网技术的日益成熟, 相关设施设备成本的不断降低, 各高校英语教学资源不断丰富与共享, 其在大学英语教学中的应用将取得越来越好的效果, 本文抛砖引玉, 愿意为关注于新技术的英语教学同行们提供一些有益帮助。

参考文献

[1] .贺志强.庄君明.物联网在教育中的应用及发展趋势[J].现代远程教育研究, 2011 (2) :79-85

[2] .张玉梅.物联网在高校中的应用前景分析[J].物联网技术, 2011 (8) :82-84

物联网工程导论教学大纲 篇5

课程编码：1061802 课程性质：专业基础课课 适用专业：物联网工程专业 学 分：2学分 学 时：32学时 开设学期：第2学期

一、教学目的

本课程作为物联网工程专业的基础课，要求学生在了解当今信息化社会的发展的基础上，掌握物联网技术的发展和应用，了解物联网的关键技术，为以后学习物联网关键技术打下基础。本课程的目的是使学生掌握物联网技术的定义和基本原理及应用，了解物联网技术的发展，了解物联网的关键技术和方法。本课程的目标：

1．了解物联网相关技术基本概念、定义和工程方法； 2．掌握感知层、传输层、管理层等应用的典型关键技术；

3．熟悉智能交通、智能家居、智能医疗和智能物流等综合应用项目实现方法。

二、重点难点

1.重点：本课程的重点是掌握物联网技术的基础理论知识以及在工程应用中采取的典型技术方法。

2.难点：理解物联网时间同步、定位和信号处理的典型算法。

三、教学方法

讲授、课堂互动、课堂指导、课后作业和辅导答疑。

四、教学内容

第一章

物联网概述

教学要求：通过本章学习，要求了解物联网的起源和发展，理解物联网的相关概念；掌握物联网的理论基础，掌握物联网的体系结构和主要特点；了解物联网的核心技术和体系标准；了解物联网的应用前景。

教学内容：

一、发展的社会背景

二、物联网发展的技术背景

三、物联网的定义与主要技术特征

四、物联网的体系结构

五、物联网的关键技术与产业发展

第二章

RFID与物联网应用

教学要求：通过本章学习，掌握目前常用的自动识别技术，了解RFID的历史和现状；掌握RFID的工作原理，RFID系统的构成和工作过程；掌握RFID的技术特点和解决标签冲突的常用方案；理解RFID在物联网中的地位。

教学内容：

一、自动识别技术的发展背景

二、条形码简介

三、磁卡与IC卡应用

四、RFID

五、RFID应用系统结构与组成

六、RFID标签编码标准

第三章

传感器、智能传感器与无线传感网络技术

教学要求：通过本章学习，要求了解传感器发展历史，掌握无线传感器网络的硬件平台，理解无线传感器网络典型操作系统，掌握常用无线组网技术，理解无线传感网的应用。

教学内容：

一、传感器

二、智能传感器无线传感器

三、无线传感网络

第四章

物联智能设备与嵌入式技术

教学要求：通过本章学习，要求掌握物联智能设备和嵌入式系统的概念，了解嵌入式系统原理、以及物联网智能设备基本的设计与开发方法。

教学内容：

一、智能设备的研究与发展

二、嵌入式技术发展的基础——集成电路

三、嵌入式技术的研究发展

四、RFID读写器与中间件软件设计

五、无线传感器网络节点设计

六、可穿戴计算机研究及其在物联网中的应用

七、智能机器人研究及其在物联网中的应知

第五章

计算机网络与互联网技术 教学要求：通过本章学习，要求掌握计算机网络与互联网的基本概念，了解其发展过程与关键技术，以及互联网与物联网之间的关系。

教学内容：

一、计算机网络的发展史

二、互联网的形成与发展

三、计算机网络定义与分类

四、计算机网络的组成与结构 *

五、接入技术

六、互联网与物联网的区别与联系

第六章

移动通信技术

教学要求：通过本章学习，要求掌握无线通信技术的基本概念，了解移动通信技术的发展，知道3G/4Gr 技术特点、M2M技术、及其在移动互联网与物联网中的应用。

教学内容：

一、通信技术的发展

二、移动通信技术的研究与发展

三、3G技术与移动互联网应用的发展

第七章

位置信息、定位技术与位置服务

教学要求：通过本章学习，了解和掌握定位系统基本知识和常见的定位系统和定位技术，及其在物联网中的应知。

教学内容：

一、位置信息与位置的服务

二、物联网中的位置服务

三、定位系统

第8章

物联网数据处理技术

教学要求：通过本章学习，要求掌握物联网数据特点，掌握物联网海量数据存储、数据融合、数据仓库与数据挖掘，了解智能决策与智能控制技术。

教学内容：

一、物联网数据处理技术的基本概念

二、海量数据存储技术

三、物联网海量数据存储与支计算

四、物联网数据融合技术

五、物联网中的智能决策

第9章

物联网信息安全技术

教学要求：通过本章学习，要求掌握物联网信息安全中的四个重要关系问题，了解物联网网络安全技术研究的主要内容，以及物联网中的隐私保护问题。教学内容：

一、物联网信息安全中的四个重要关系问题

二、物联网信息安全技术研究

三、RFID安全与隐私保护研究

第10章

物联网应用

教学要求：通过本章学习，要求了解智能电网、智能交通、智能物流与智能医疗四种典型的物联网应用，理解典型的物联网系统组成与体系结构，掌握物联网系统基本的设计思想与实现方法。

教学内容：

一、智能电网

二、智能交通

三、智能医疗

四、智能物流

五、其他教学环节

1.辅导答疑，每周一次，每次2小时。2.作业以课后习题为主，每两周交一次作业。

六、考核要求

本课程采用闭卷笔试的方式进行考核。最终成绩采取百分制，课堂考勤占10%，作业成绩20%，期末考试占70%。

七、选用教材

《物联网工程导论》吴功宜,吴英，机械工业出版社, 2015年9月第1版.八、参考书目

物联网实践教学 篇6

关键词：中职院校 物联网教学 工作导向

随着科技和社会的蓬勃发展，物联网企业对岗位任职提出了明确的要求，要求从业者在具备基本岗位技能的基础上兼具专业技能和综合能力，以保证持续的竞争力和发展力。

一、中职物联网课程教学改革的依据与目标

1.改革依据

中职教育强调人才培养的应用性，突出人才与企业岗位的对接性，注重教学过程中的工作体验性和过程性。我国职业教育从国外引入了工作过程系统化的职业课程开发理念，而且越来越受到重视。对于物联网课程教学而言，物联网课程开发与设计的内涵是以学生为中心，将学习过程改造为工作过程，使学生在学习中熟悉工作，在工作中学习知识，进而培养自我学习能力。工作过程导向的学习方法需要学生在不断的工作中巩固和学习知识，这就对学生的学习能力、理论转化为实践的能力提出了更高的要求，进而使其成为更优秀的人才。因此，中职物联网教学进行工作导向改革具有明显的依据和需求。

2.改革目标

中职物联网教学具有明显的应用性，强调学生的实际运用能力，因此在对物联网教学进行改革时，结合工作过程导向的实际要求，应将构建工作过程系统化作为预期目标，包括课程体系制订、课程内容设置、课堂教学与评价，以及基于物联网的工作过程、职业能力的培养等。因此，基于工作导向的物联网教学改革的总体思路应集中于三个方面：一是充分了解和把握物联网企业对岗位工作任务、岗位职业能力等方面的要求；二是将工作任务转化为行动，进而转化为学习；三是结合职业能力要求与学习领域，构建物联网教学体系。

二、中职物联网课程教学改革实践

1.企业需求的职业能力分析

在综合掌握了物联网相关课程后，对本市及周边地区物联网相关企业进行调研，同时进行专家访谈，调研与访谈的内容包括企业对岗位职业能力的要求、岗位工作任务与工作过程等。分析结果显示，其一物联网项目方案拟订工作要求的职业能力包括了解行业业务系统、产品发展趋势、特定行业物联网系统方案等；其二物联网项目实施与工程管理工作能力要求精通物联网项目工程管理，掌握物联网系统集成与测试，熟悉项目验收方法、步骤、标准与依据等；其三物联网设备配置与调试工作要求掌握物联网终端设备安装与调试、传输网络组建与调试、系统故障排除与调整优化，以及物联网系统性能分析等；其四物联网系统管理与维护工作要求熟悉特定行业物联网业务系统、掌握软件安装维护以及日常监控与例行维护等。

2.符合企业实际需求的课程体系构建

在综合分析总结了物联网企业和岗位对职业能力的要求后，围绕工作过程与范围，对中职物联网课程内容进行组织与设计，并制订与之对应的目标。课程体系的构建要体现物联网岗位工作的全过程，课程教学的过程应以完成工作任务为主线，并随时根据岗位的实际需求和工作过程的实际情况调整课程教学内容。以学期为单位，结合物联网岗位技术要求和职业能力要求，将课程内容设计为模拟工作的过程，覆盖整个工作过程和任务，围绕学生的实际运用能力进行。

3.教学情境设计

中职院校物联网学科教学离不开课堂教学与实验教学，从现状和条件来看，这两种模式是中职院校物联网课程教学的主要模式。因此，为了体现工作过程导向，就必须进行科学合理的教学情境设计。教学情境的设置一方面要结合实际工作任务与工作过程的需要，以及学生职业能力培养的需要，另一方面要结合学校教学设备、教师执教能力等。物联网教学情境设计的宗旨是使学生能够获得完整的工作过程所涉及的专业知识、专业技能、职业体验和职业经验。

三、课程改革效果评价

经过对物联网学科的教学改革，对笔者学校物联网相关专业班级进行了实践教学实验，课程教学过程以教学情境实现对工作过程的模拟。结果表明，基于工作导向的物联网课程教学获得了更好的教学效果，学生的职业素质与职业技能表现得更为突出，这说明工作过程导向的教学理念在物联网课程教学中具有一定的价值。

参考文献：

[1]梁柏榉.物联网实验教学与战略性新兴产业高素质人才培养[J].计算机时代，2012（10）.

[2]陈志奎，刘旸，王雷.以综合型项目开发为驱动的物联网教学模式探索[J].教育教学论坛，2014（13）.

物联网专业的实践教学方法研究 篇7

实践教学环节是高职类院校的教学特色体现。在2010~2020国家中长期教育改革和发展纲要中指出, 要创新人才培养模式, 创新教学方法。在高职院校的物联网专业培养高素质的技能型应用人才, 在很大程度上依赖于教学课程的实践环节。

在高职院校课程教学中, 老师常常会有这样的体会:学生整体素质降低, 理解能力相对较差;教师努力讲课, 学生却在课堂上玩手机、开小差;考试难度不大, 学生却考不出较为满意的成绩。反过来, 学生也会有这样的想法:开始对课程很感兴趣, 但是随着课堂上理论内容讲解, 慢慢失去了兴趣。就算课程中开展了实验等环节, 也很难独立解决问题, 久而久之, 就对学习失去了信心。

针对上面存在的这些问题, 结合高职院校学生培养目标, 以物联网的某些专业课程为例, 对实践教学环节教学方法进行探究。

2 实践环节教学方法

2.1 项目教学法

项目教学法来源于Project-based Learning, 即基于项目的学习。项目教学法通过一个实际的项目展开, 将理论教学和实践教学结合起来, 注重培养学生的解决问题的能力。

项目教学中, 教师为学生提供项目和实际的情境。学生是项目的主导者, 通过团队协作, 共同解决问题。项目教学法区别于传统的教学, 它通过学生自主学习来锻炼和提高学生的能力。

2.2 情境教学法

情境教学法是教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景, 以引起学生一定的态度体验, 从而帮助学生理解教材, 并使学生的心理机能能得到发展的教学方法。教师通过情境教学在课堂上将学生调动起来, 让学生成为课堂的主角。在所设计的情境中注重培养学生的学习能力和素质, 让学生在将来的工作岗位得心应手。

3 实践教学环节的研究

3.1 课程实践教学环节

在“网络基础”等课程教学中, 理论知识的学习是必不可少的。理论的学习是实践的基础。因此在课程实践改革中, 不能忽略理论的教学, 也不能完全用实践去替换理论教学。针对高职院校学生的特点, 可以将理论和实践结合起来。一个知识点对应相关的实践, 逐步消化。“组建局域网”的知识点, 可以如表1进行设置。同时也要注意知识点的难度的控制, 主要是以实际够用为原则, 注重知识点的应用。

3.2 实训课程环节

在实训环节中, 学生在专业实训教室, 有较为完善的实训设备。在实训中通常是小组合作, 有的小组中个别学生起到了主导作用, 其他学生只是在边上观看, 或者干脆完全不干。最后实训达不到预期的效果。

1) 教师任务设定

教师合理利用实训室, 在课程之前有针对性地根据情境设计一个较为完整的、具体的项目实训任务。这个任务将涵盖了整个实训课程的所有知识点, 同时包含了学生需要自己学习的任务。改革就需要从教师任务设定开始。教师要注重实训前的准备工作。比如将实训任务细化成章节要点。任务分工明确, 要每个小组成员各自负责相关要点。这样避免了部分学生在实训中成为旁观者。

2) 实训任务实施

实训任务需要学生通过小组成员协同工作, 共同完成。教师对最后的完成效果要有具体要求。整个任务的完成中, 学生通过自主的学习、分析问题、解决问题等环节, 锻炼了自主学习的能力, 掌握了相关知识。

3) 实训成绩评定

完成实训后, 除了提交任务报告, 还要求同组成员能够对其他成员进行评分。教师通过课堂的指导, 加上各方面的反馈, 最后对学生进行评定。

3.3 顶岗实习

在即将毕业的最后一年, 学生有了顶岗实习的机会。虽然实习机会多种多样, 但是很多学生找到的工作并不能完全和专业所对口。在学生提交的顶岗实习的总结报告中, 很少有同学对自己学到的新技能进行描述。这些报告对学校指导老师并没有太多的参考价值。

如何帮助学生在合适的岗位锻炼自己, 而不是仅仅出去工作。学生在选择顶岗的岗位时, 需要进行专业的指导和规划。首先让学生对所应聘的岗位进行概括性的描述。比如学生可以将一个网络管理员的岗位工作内容整理成下表2。在完成顶岗过程中, 学生必须有针对性地完成自己在这几个方面的能力的培养。在顶岗实习结束后, 需要对自己的各方面的工作和收获进行总结, 并对自己进行自评式打分。结合企业顶岗实习指导教师的评分, 就可以较为客观地对顶岗实习进行评分了。顶岗实习将企业中的资源得以充分利用, 实现学生和企业双赢的局面。

3.4 毕业设计

毕业设计是学习、研究与实践结合的深化, 是三年学习中综合素质与创新能力培养的关键。教师给予学生基于实际项目任务的课题。毕业设计中有的同学在校内实训基地完成项目研究, 有的则在实习单位借助企业真实的工作环境资源完成工作。结合自己的实践, 完成论文写作。学生在项目中, 接触了最前沿的知识和技能, 将来在工作中也可以更加得心应手地进入角色。

4 总结

在高职院校学生实践能力培养中, 充分利用学校现有的实验实训环境和设备, 使用基于项目的实验或实训培养学生的实际操作能力。教师要让学生成为课堂的主导者, 让学生在分工合作、自主学习中提高对学习的兴趣, 在项目中掌握解决问题的能力。

摘要：通过分析高职院校课程中实践教学环节存在的问题, 本文对课程、实训、顶岗实习、毕业设计中的实践教学环节方法进行研究, 旨在加强学生学习能力的培养, 提高实践教学环节的教学效果, 实现人才培养目标。

关键词：实践教学,项目教学,分组教学

参考文献

[1]张于思, 赵英华.校企深度合作下的高职实践教学的推进研究[J].现代阅读, 2013 (2) :45.

[2]蔡巍.浅谈高职院校物流管理专业实践教学中存在的问题与对策[J].职业教育, 2011 (7) :229.

[3]马春红.校企合作助力高职院校实践教学研究[J].中国电力教育, 2014 (32) :139-140.

[4]李亮亮.实践教学体系改革与学生职业精神养成[J].安徽水利水电职业技术学院学报, 2014, 15 (4) :72-75.

物联网实践教学 篇8

物联网目前还未有一个精确且公认的定义, 在该网络中, 将传感器所获取数据, 通过无线电磁波, 遵照一定的协议, 可以把该网络中的物体相互连接起来, 进行信息交换, 以实现对物体的识别、定位、跟踪、监控和管理等。目前, 物联网在工业控制、环境保护、公共安全、国防军事等领域有初步应用, 随着技术的成熟和成本的下降, 将会有越来越多的应用领域。2010年初教育部将物联网作为战略性新兴产业相关专业, 鼓励各高校组织申报, 笔者所在系部开设了物联网应用技术方向, 2011年招收第一届物联网方向的学生。2014年成功申报了物联网专业, 并作为省级的高职教育重点专业进行建设。根据人才培养计划, 物联网专业学生的能力训练和实践操为物联网专业教学的重要环节, 要求在已有的基础上建立合适实践教学体系, 既能完成专业教学任务, 达到人才培养的目的, 又能充分的利用现有的实验条件。

文中安排主要如下:第二部分介绍物联网的三层系统架构;第三部分再分析教学大纲的基础上提出物联网实践教学系统, 并进行详细的描述;第四部分主要介绍了实训室已有的实训设备;最后一部分为总结。

物联网三层系统架构

从物联网的技术层面, 可以将整个物联网系统分成三层, 感知层、网络层和应用层, 如图1所示。在感知层中, 主要通过各种传感器, 检测物体周边环境和自身的状态, 将模拟信号转换为数字信号, 是整个物联网系统的数据来源。在该层中主要涉及各类传感器件, 比如温湿度、重力、气压、光敏等。网络层主要是为物联网中的各个节点提供控制和传输数据途径, 可以分成近距离无线网络和远距离网络。近距离主要解决节点之间的连接, 常用的技术主要有RFID、红外、蓝牙、Zig Bee和二维码条形码等。远距离网络主要负责与非现场设备的连接问题, 主要可以通过无线、移动网络和有线网络等方式。应用层主要进行与用户的交互操作和数据处理, 通过编程的方式进行实现。

物联网的三层架构从学科的角度进行分析可知, 感知层主要涉及集成电路、材料和物理电子等专业, 网络层主要涉及通信、信息、电子等专业, 而应用层涉及信息和计算机等专业。信息类的专业介入物联网主要可以在网络层和应用进行。网络层主要负责组网和数据传递, 应用层主要进行软件开发。

物联网专业实践教学体系

根据物联网架构和对于物联网专业教学计划的分析, 本专业主要培养具备良好的职业素养和职业技能、创新理念和实践能力, 立足物联网的基本理论、基础知识, 具备基于计算机技术、传感信息处理技术和互联网技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力, 具备物联网组建、管理、维护、应用, 物联网设备营销与技术支持等能力的高素质技术技能型人才。本专业领域毕业生可到物联网企业从事物联网系统设计、开发、施工、调试、维护和管理及物联网产品销售、服务, 以及各类企事业单位、网络公司从事网络系统集成, 网站设计与维护等技术工作。

根据对教学计划的分析, 结合本校的教学实践条件和师资基础, 在充分利用原有实践条件的基础上, 积极申报建设新型实践场所, 以便开展物联网的实践教学。实践教学主要分两部分, 一部分是在知识点教学过程中, 要求至少占用一半的课时进行实践操作;另外一部分是综合实践教学。知识点实践教学主要是各科针对基础的知识点进行单独的应用, 以学习和理解为主。例如, 在C++和JAVA等语言课程教学中过程中, 对函数的理解和应用, Android基础课程中对服务组件的理解和应用, 都是针对特定知识点的实践教学。

综合实践教学主要是将知识点进行综合应用, 给定背景开发相应的应用程序。综合实践教学时间主要安排在课程教学之后的一两周比较集中的时间内。根据物联网架构和物联网专业的教学计划, 综合实践的安排主要如图2所示, 以学期进行划分, 每学期安排一到两个综合实践。

在第一学年主要进行专业基础的实践教学, 其中第一学期安排信息专业的语言课程教学, 以C语言为入手, 通过C语言课程设计综合实践提高学生对信息专业的认识、培养专业思维, 形成初步的软件工程理念。第二学期主要安排软硬两方面的综合实践, 在软件方面, 可以开设C++、C#、窗口开发、WEB开发等有关面向对象的语言, 同时开始数据库课程, 使学生可以完成信息管理的系统开发。在硬件方面根据已有条件和设备, 可以开设些对物联网常用硬件应用的课程, 内容主要包括微处理器、接口、传感器、显示器件等, 提供学生的物联网应用认识和使用能力。

第二学年主要进行核心专业课程的学习, 其中第三学期在实践教学方面主要进行JAVA应用项目设计和物联网通信技术, 其中JAVA是为移动终端Android开发准备的语言课程, 在实践教学中, 要求学生掌握窗口开发UI、监听器、多线程等知识点, 并要求进行较熟练的应用。物联网通信技术主要进行网络通信的应用, 主要包括无线网络、Zig Bee、蓝牙、红外等, 使学生能通过这些通信技术完成节点的连接, 进行节点控制和数据传输。

第三学年主要是进行综合性的实践教学包括物联网综合项目开发和毕业实践, 第五学期所进行的物联网综合项目主要是将前面所学的内容进行综合应用, 涉及知识点有硬件技术、软件开发、通信技术、Android开发和WEB开发等, 能够实现一个简易的物联网系统, 可以进行数据采集、处理和存储浏览等。使学生具备基于计算机技术、传感信息处理技术和互联网技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力, 具备物联网组建、管理、维护、应用, 物联网设备营销与技术支持等能力, 达到本专业教育的目的。在最后一个学期, 进行毕业综合实践, 在定岗实习对本专业有了进一步认识的基础上, 由专门老师指导下, 独自完成能体现本专业能力和足够工作量的毕业综合实践。

通过上述一系列的实训教学, 从单学科知识点的到综合性的实训教学, 可以使学生真正的掌握物联网专业的基础操作能力, 并可轻松的进行知识的扩展, 适应工作岗位的需求。

物联网实训平台

实训教学设备是物联网实训的基础保障, 近几年学校为本专业进行了大力的投入, 构建了比较完善的基础实践设备, 可以保障物联网专业的实训教学需要。如图3所示的物联网实训平台, 主要可以进行微处理器与周边接口的控制, 红外、无线、蓝牙等网络的连接, 可以进行通过Android控制灯光和读取温湿度等的综合实践。主要硬件器件主要有:LCP1114微处理器、红外、蓝牙、2.4G无线、温湿度和灯光等。

总结

文章根据物联网知识和专业教学大纲, 就物联网专业的实践教学进行了整体的设计, 安排要求每学期进行一到两门实践教学, 教学内容由简入深, 循序渐进。每门实训要求目的明确, 学生容易上手和自我能力扩展, 使学生学有所成。同时在接下来的工作中, 一方面对该系统进行进一步完善, 另一方面跟踪该专业的毕业生, 收集他们对实践教学的意见和建议, 为下一步改进提供依据。

摘要：物联网是近几年新开设的专业, 在以培训学生的职业能力为主的高职院校里, 需要有比较完善的实践教学体系来保障有效实施。文中根据物联网体系架构和该专业的教学大纲, 设计了一套高职三年的实践教学体系。实践教学主要目的是培养学生在软件和硬件方面的专业应用能力, 包括编程语言项目、硬件通信项目、移动控制项目等。该实践教学体系有效结合已有的教学设备, 可以作为编写专业教学大纲的参考。

关键词：物联网实践教学,高职物联网,综合实践教学

参考文献

[1]杜宁, 车楠, 杨慧晶.案例导向的物联网实践教学方法探讨[J].黑龙江教育, 2015, (4) :48-49.

[2]王忆.高职物联网方向课程设置初探[J].信息通信, 2015, (146) :275-276.

[3]胡颖.高职物联网技术专业建设探讨[J].辽宁高职学报, 2011, 13 (12) :24-26.

[4]孙玉娣.高职物联网技术专业人才培养方案探索与实施[J].2012, 8 (21) :5146-5149.

[5]谢昌荣, 李菊英.高职物联网专业学生职业核心能力培养研究[J].2013, (9) :87-89.

[6]黄艳, 苏品刚.高职院校物联网专业实践教学探讨[J].2012, 23 (2) :80-82.

物联网时代的嵌入式教学 篇9

1 嵌入式技术在物联网中的独特地位

三十多年来,我们先后经历了单片机、嵌入式系统和如今的物联网系统,每个系统都是一次质的飞跃,一次新的科技革命,随之而来的是对相关人才的需求,以及生产工作节奏的加快和生活质量的提高。单片机可以称之为嵌入式系统的子类。而嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础的,软硬件可裁剪,从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。物联网则是在计算机互联网的基础上,利用传感器技术、嵌入式系统技术、无线数据通信技术等,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,每一件物品能够智能地和所属的网络通信和交换信息,无需人工干预,且不以通用计算机的形式出现,那么这就需要嵌入式技术的支持。正是嵌入式技术,才能把识别和标识后的物品和传感器正常的结合,才能把传感器嵌入到日常应用中,从而形成了万事万物的信息交换网。所以说,嵌入式技术是物联网的唯一物联手段。

目前来说,嵌入式和物联网技术已经无处不在,并广泛地应用在工业、农业、教育、国防、网络、电信、医疗等领域,嵌入式技术为物联网的发展提供了有力的技术支撑,而物联网为嵌入式技术的发展提供了新的挑战和更广阔的应用领域。总之,物联网虽然涉及了传感器技术、网络及通信技术、信息处理技术、嵌入式系统技术等,但是这些技术的实现都是需要嵌入式技术的结合。

2 目前嵌入式教学存在的问题

2.1 嵌入式教学特点

嵌入式系统是一门多学科交叉性的学科,涵盖了计算机、自动化、电子信息等学科,要求理论和实践紧密结合。其特点如图1所示:

2.2 嵌入式教学概况

2000年以后,国内大部分高校都开设了嵌入式系统相关的课程,基本上走的还是ARM+LINUX、ARM+Wince的路线。嵌入式系统教学涉及的内容较多,基础知识包括操作系统原理、程序设计知识、电路基础、接口技术等,专业知识(偏软件方向)包括嵌入式系统结构原理、ARM指令系统、ARM系统接口技术、嵌入式linux开发技术等,专业知识(偏硬件方向)包括PCB绘制、嵌入式硬件设计与实现等,这是基本的教学内容,当然还涉及到传感器技术、网络与通信技术等。教学难度大,任务重。

2.3 存在的问题

嵌入式系统时代的教学重点突出了嵌入式的应用,但是,就目前的嵌入式教学发展来说,还是存在着一些问题:

1)随着物联网时代的到来,嵌入式作为主要的技术,这种单纯以嵌入式系统为应用背景的教学体系已经不能满足时代的需要。

2)嵌入式系统是理论和实践相结合的学科,必须有较强的理论基础,也必须通过大量的实验来提升专业实力。作为高职院校来说,比较注重实践课程,大约占总课时的一半以上,企业也比较乐意聘用动手能力强的高职学生,但是这部分学生基础知识比较欠缺。

3)嵌入式系统要求软件、硬件通吃,目前的教学体系也是这样的一个导向,但是通过实际情况看,学生掌握一个方向都比较困难。

4)担任教学的老师大多没有相关的企业工作经验,虽然能够教授新的技术,但是缺乏相关的工作经验,无法给学生提供项目开发经验。

3 嵌入式系统教学中的改进

3.1 课程体系调整

随着物联网时代的到来,已经有50多所院校开设了物联网工程的相关专业,那么对于没有物联网专业而开设了嵌入式系统专业的院校来说,原有的嵌入式系统的教学体系已经不满足社会对物联网人才的需求,需要适时调整自己的教学计划。在原有的课程体系的技术上添加面向物联网的基础学科和应用学科,如图2所示。添加的面向物联网的基础学科涉及到物联网的基础知识,帮助学生了解物联网所用的部分技术,而应用学科包括了物联网的物联原理和网络安全,便于学生进行物联网系统的实践。

3.2 实践环节改进

在原有实验的基础上,结合高职学生的学习特点,添加基于物联网的嵌入式实验,例如嵌入式中间件应用、RFID智能识别、物联网网关硬件设计、汽车导航仪等,让学生能够具备开发高端智能产品所需的基本技能。

3.3 教学方法

在设置好的课程体系和实践环节的基础,适当调整教学方法,来保证物联网时代的嵌入式系统教学更加有序、有效地进行。

1)虽然我们设置的课程体系包括软硬件,但是我们应该鼓励学生找准自己的方向,要么专攻硬件,要么主修软件。那么作为高职学生来讲,掌握偏软件的嵌入式方向是个不错的选择,不需要了解硬件的原理。

2)采用项目化的方法。选取合适的项目进行实训,从事嵌入式系统教学的教师大多没有相关的项目开发经验,可以聘请企业中经验丰富的员工进行指导,让学生接触到最前沿的课题中去。

3)针对高职学生学习的特点,在增加部分物联网课程的基础上,精简理论教学内容,增加实践课程,并拓宽知识面。

4)通过第二课堂活动,设置几个物联网方向的实训课题,组织学生按兴趣选取相关的实训进行开发。

4 结束语

在物联网飞速发展的背景下,嵌入式作为重要的物联手段,我们应该适时调整嵌入式系统教学的计划,精简理论内容,增加实践课题,立足实际,紧随时代的发展,形成一个更加智慧的教学体系。

参考文献

[1]崔伟峰.浅析物联网技术及其应用[J].电脑知识与技术,2011(28):6836.

[2]教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[EB/OL].http://www.moe.edu.cn/edoas/website18/33/in fo1268120766807633.htm.

[3]何立民.从嵌入式系统视角看物联网[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(10):5-8.

[4]常捷.物联网技术与高职计算机专业发展探讨[J].电脑知识与技术,2011(26):6457-6458.

[5]邵贝贝.关于嵌入式系统教学的思考[A].全国高等院校嵌入式系统研讨会.第三届全国高等院校嵌入式系统教学研讨论论文集[C].北京:清华大学出版社,2005.

国内电信运营商物联网应用实践 篇10

中国移动：目前以纯通道产品为主

中国移动按照“结合移动优势，选择物联网关键要素为基础，以应用拉动为龙头，发展物联网市场，树立话语权”的战略发展思路，从2005年开始制订M2M终端和平台的物联网管理协议标准(WMMP)。

中国移动在二维码、RFID、LBS、GPS、开关机信息等物联网基础能力方面已发现并掌握了关键要素，并且已完成第一产业农业相关的物联网应用开发，包括动物溯源、温室监控、森林防火监控等;完成第二产业工业领域的物联网业务应用开发，包括工业监控、视频监控、企业安防等;完成第三产业各类服务产业物联网业务应用开发，包括车务通、物流通、远程医疗、校讯通、智能家居等。截至2010年底，其终端数达到700万，年均增长60%以上，大部分是纯通道产品。

中国电信：“推”“拉”结合

中国电信的战略发展思路坚持“立足网络优势，上下延伸服务”原则，采用“拉”字诀与“推”字诀相结合的方式。中国电信针对物联网发展带来的商业模式、服务转型、网络条件、应用环境以及组织架构各方面挑战，重点开展在ICT技术能力、星云研发计划、标准化能力方面的工作，同时打造重点产品，包括全球眼视频监控业务等。

以此为基础中国电信在2010年初重点研发物联网系列产品，一次性发布了11款已经开发完成的产品，包括智能家居、智能医疗、智能城市、智能环保、智能交通、智能司法、智能农业、智能物流、智能校园、智能文博以及M2M平台。在“2010物联网应用高峰论坛”上，中国电信又展示了已投入商用的26项物联网应用，涉及农业、交通、水利、环保、医疗等10多个行业。

中国联通：国际漫游信息交换优势显著

中国联通的战略发展思路是“坚持3G领先”，即将那些和移动通信结合度高、对移动通信带动作用大的领域设定为主要发展方向。中国联通重点在数字交通、数字城市、智能电网、医疗、工业生产制造、公众客户服务、电信企业管理、金融、能源、数字农业等11个领域进行物联网商业模式的研究，在汽车信息化、家庭安防、环保监控、移动执法等领域目前都有了商用的业务。手握WCDMA网络，中国联通已经与全球60多个国家和地区100多个3G运营商开通了国际漫游服务。随着国际化合作的加强，这必将使中国联通在物联网的国际漫游信息交换方面有更大的优势。

物联网实践教学 篇11

【关键词】讲座 项目设计 职业规划书 视频教学 启发式教学

一、引言

《物联网工程导论》作为新兴复合型学科“物联网工程”的入门引导课程，教育目的在于让学生体系化地建立物联网专业知识框架，引导学生对于自己的职业规划进行思考，以便定位自己的就业方向，规划大学四年的学习和实习计划。由此可以看出，《物联网工程导论》的教学重点在于引导学生认识自己的专业特长，激发其专业学习兴趣。因此，如何选择合理的课程教学方法，是一个值得探讨的问题。

2014年以来，电子科技大学成都学院（以下称本院）各专业均开设了相关的导论课程，并采取CDIO工程教育模式，作为教学手段。从教学效果来看，大一新生在C-D-I-O的环节体验式教学中，普遍存在浓厚的学习兴趣，课程项目制的开展中，学生们也一定程度上提升了实践动手和团队协作能力，并做出了诸多作品。以2015年电子工程系导论课程为例，学生的作品数多达40件。综上所述，CDIO的教学模式，在提升教学质量方面，是一种行之有效的方法。故在《物联网工程导论》的教学中，拟采取CDIO工程教学模式，引导学生对核心专业课程产生浓厚的学习兴趣，从而达到能力培养、综合发展的目的。

二、CDIO教学方法的具体实施措施

在《物联网工程导论》CDIO教学中，主要根据课程的提点来设置相应的教学环节。

（一）邀请物联网从业人员进行讲座

大学教师对于基础技术方面非常熟悉，但是对于行业的发展前景和就业情况熟悉程度不如行业的从业人员。本课程作为行业导论课，最重要的就是了解行业的发展前景和就业情况。鉴于此，本文在教学中，邀请经验丰富的物联网从业人员来进行免费讲座，如图1所示。

（二）平时作业采用项目设计的方法

CDIO教学的精髓在于项目制的实施。大量的教学实践表明，它是学生建立体系化专业知识的有效手段。故在教学中，拟采取项目制贯穿教学环节的方式进行。具体实施步骤为：

1.拟定设计题目

教学中，结合自己在大学学习的学习过程以及在平时的教学工作中与学生的交流，拟定了20多个项目设计题目。主要分为2个方向，行业类的题目主要涉及学习和就业的计划和规划方面，比如“物联网行业研发岗位有哪些公司招聘？需要哪些技能？对应哪些课程？薪酬如何？发展空间如何？”“《我是女生，学这个专业合适吗？现在有什么渠道可以转专业，或者毕业时找其他专业的岗位吗？发展空间如何？”等。技术类的题目主要针对物联网应用的一些技术，让学生进行使用体验，比如“淘宝（或者京东）上有哪些商品使用ZigBee协议？干什么用的？”“使用某一个品牌的云存储平台产品，并且向同学们介绍使用感受”等。考虑到个人思考的局限性和大学生的无限创造力，允许学生自己拟定课程题目，只要在物联网行业导论这个范畴以内；因为大一新生刚从中学的教育体系脱离出来，对于大学的学习方法和就业后的学习工作情况不熟悉，所以题目拟定时注意降低难度，并且和学生的现实情况紧密结合。

2.项目团队的划分

让学生按自己意愿组件项目制团队，每个课题小组4～5名学生。团队划分完毕之后，让学生完成选题工作。

3.综合能力的训练及考核

每个课题组花4周的时间完成项目。并于课程的最后教学阶段，进行实物演示和答辩验收，并组织3～4名经验丰富的专业教师进行成绩综合评定。

（三）职业规划论文的撰写

在课程考核机制中，除项目制的开展外，还应结合本院其他专业导论课程的CDIO教学改革的优秀经验，再设置职业规划论文撰写环节。即完成导论课程的学习后，每位学生应对自己的专业规划和兴趣有初步认识，根据自己的发展规划，完成职业规划书一份。主要内容包括：（1）未来自己期望就业的1～3个专业方向；（2）调查该方向的就业单位在用人方面的专业技能需求；（3）以此为依据，完成四年的学习规划制定；（4）授课教师结合自己的学习和工作经验，进行指导性的批注，再返还给学生，进行经验的交流。

（四）理论教学中的形式转变

本课程作为行业导论课程，对于物联网各种技术的介绍主要是技术应用案例，而不是技术的原理，这样才能更大限度地激发学生的学习兴趣，为后续的课程做下铺垫。

在这个课程的CDIO教学改革的研究阶段，收集了很多物联网的应用案例，这些教学资源都是以ppt的形式存在的。

在实际的教学过程中，学生对于ppt形式的讲解，处于被动接受的地位，故注意力集中程度不够高。因此将部分应用场景的介绍的教学，改成了视频形式的，来自世界前沿技术应用的视频，极大地开拓了学生的视野。

三、结束语

通过上面的各种教学方法和手段的综合应用，在实际教学中取得了良好的效果。激发学生对于本专业的兴趣，促进其对大学四年的学习规划和毕业后的就业规划的思考，促进学生从中学学习模式到大学学习模式的转变，充分调动了学生的主观能动性。教师在教学中应当不断思考、总结、创新，加强与学生的互动和交流，这样才能设计出优秀的教学方法，最终实现教学统一，提高教学质量。

【参考文献】

[1]杨景常.成功的《专业导论课》课将影响学生的一生[J].高等教育研究，2007，23（01）：38，41.

[2]杨善林，潘轶山.专业导论课——一种全新而有效的大学新生思想教育方法[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2004，18（04）：1-3.

[3]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83.

基于物联网技术的实验教学体系 篇12

近几年来,物联网技术研究的热点问题包括射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。在物联网技术中,各设备按约定的协议都可以与互联网相连接,并且所有联网的物品可以进行信息交换,也可以进行通信,这样就可以实现对物品的智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。所有技术的研发都是为了更好地服务于人类社会,作为一项高新技术,只有将其应用到合适的场景才能最大化其价值。将物联网技术应用于教育教学领域,即是体现其价值的一个方面[1,2]。

实验教学是现代高等教育的重点,其教学模式也在不断发展和改进。为了满足学生在学习时间和学习内容上的选择自由性[3],提出了开放式实验教学模式。然而在开放式教学模式下,教学对象、内容、时间等因素的不确定性以及教学计划的个性化使实验教学管理的难度骤增,同时导致大量的实验教学管理信息及处理任务量[4]产生。为了保证开放式教学模式的顺利推进,可以利用物联网技术对现有的实验教学管理体系进行改革,为师生提供更为便利的开放式实验教学环境,这样不仅能够锻炼学生的实际动手能力,培养学生的创新精神,更有利于学生专业综合素质和工程实践能力的培养与提高[5]。

1 相关工作

在已有的一些研究中,物联网技术被应用于学校中的一些场景,研究提出了基于物联网的智慧教室[6,7]、基于物联网的图书馆设计[8]、物联网技术在校园安全中的应用[9]、基于物联网的实验室管理[10,11,12]等概念。

物联网教室和传统教室的功能相似———为学生提供舒适的学习环境,以提高学生的学习效率[6]。由于传感器节点对于环境温湿度的精确感应,使得物联网教室可以高效、精确地为学生提供学习舒适性。通过物联网所提供的大量的传感技术、无线通信技术,以及微处理控制系统,使智能照明系统能够“感知”环境,根据外界情况的变化作出相应的应对策略,还可以避免能源浪费。相比人工控制教学楼照明灯,物联网控制实时性强,而且可以全天候工作[7]。

图书馆管理系统[8]通过RFID标签获得对图书的感知,并通过读者随身携带的智能手机对读者进行感知。同时,师生还可以通过手机对借阅情况进行查询,当所借阅书本快要到期时,可以发送信息进行提醒。通过在学校图书馆应用物联网技术,可以有效提高管理效率,提高自动化程度,降低人力成本,并大大方便师生的借阅活动。

基于物联网的校园安保措施主要有以下几种:在宿舍物品安全系统中添加报警装置,构成宿舍安全系统以防宿舍发生意外事件,从而保护学生的人身财产安全;在每栋公寓入口处安装RFID门禁系统;在教学区域设置门禁系统,并将门禁系统分为安全通道和普通通道两类,携带物品上贴有RFID标签,可实现物品的安全检测[9]。

随着技术的发展,物联网专业也急需大量专业人才,对人才的需求上,要求其具有一定的理论基础及动手能力,这对实验室的要求也有所提高[10]。物联网实验室需要将光载无线通信、WiFi无线局域网、移动通信、嵌入式设备服务器和射频识别几种前沿技术融为一体,构建基于移动通信的无线信息网络系统[11]。将RFID技术系统应用到实验设备的管理上,不仅使设备的统计效率大大提高,而且能实现实验设备资源的合理统筹[12]。传统的对于物联网实验室特别是实验设备的管理成本高而效率低,这给实验室的使用带来了一定的影响,目前我国大部分学校的实验室管理普遍存在计算机系统的自动化程度低,实验室管理不严、监管不力等问题,因而,实验室管理在学校管理和教学环节具有重要的意义[13]。

在文献[14]中,作者通过对物联网系统构架与关键技术的分析,利用Zigbee短距离无线通信技术、无线传感器网络智能组网技术,结合物联网视频网关、多种传感器采集、控制节点与现有Internet网络、3G网络,构建了物联网系统。传统的实验室存在工作繁琐、效率低下等弊端,如学生不能及时了解实验内容,必须到实验室去预约并由教师登记等。随着技术的发展,针对智能化管理实验室的需求,提出了基于物联网的智慧实验室,如机房自动管理系统等,这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理等方面展示了优势[15,16]。

2 基于物联网技术的实验教学体系

本文将物联网和互联网结合起来,充分发挥两者优势,提出了一种基于物联网技术的实验教学体系。该体系服务于实验教学和管理工作,在开放的网络环境下促进教学手段改革和保证教学、管理质量的督导体系建设,既满足了学生个性化需求,也充分合理地利用了实验室资源,实现了教学管理的自动化。该体系的构建包括软件系统建设和硬件系统建设两个方面。

2.1 基于物联网技术的实验教学软件系统

基于物联网技术的实验教学软件系统建设主要以校园网为依托,以实验教学管理区块为核心,实验课堂教学区块为主体,实验室课外辅助区块和实验室网络管理区块为辅助,构建立体化的开放式教学环境。该系统同时面向教师和学生这两类有着不同需求的用户对象,将在功能实现的基础上提供一个友好的操作界面,采用实名注册登录制。该软件系统的具体结构如图1示,下面将对其包含的各个区块进行详细的功能介绍:

(1)实验教学管理区块。该区块不仅可以方便学生进行网上选课,参与网上评教,也可以方便教师在线发布实验考试成绩。学生在预约实验课时需要对实验设备进行预约,做到每位学生对应一台实验设备,学生完成实验后,设备会对学生的实验结果进行记录,也可以避免实验设备的损坏。另外,该区块还对教师和学生的个人信息以及实验教学数据进行存储和维护。

(2)实验课堂教学区块。该区块包括5个主要功能:(1)为学生提供在线实验预习服务,也即学生可以通过该区块在网上提前熟悉实验内容和实验仪器的操作方法;(2)该区块将实时监控学生的课堂实验操作,确保学生能够安全和规范地使用实验仪器;(3)该区块可以将学生课程的实际测量数据根据教学时间、地点和内容存入其个人信息库,以供学生课后登录个人系统进行查看和下载;(4)该区块在线为学生提供虚拟仪器和仿真平台服务,并且可以将学生的课堂仿真结果存入其个人信息库;(5)学生可以通过该区块提交电子实验报告。

(3)实验课外辅助区块。为了促进学生的课后学习,为学生答疑解惑,该区块可以方便教师上传课件和教学演示视频、提供师生交流论坛,以及在线答疑辅导网上应用空间。此外,可以进一步利用物联网技术实现课堂互动的智能化。

(4)实验室管理区块。一方面为了实验教学的正常开展,该区块可以为师生提供在线预约实验室和实验仪器的服务,并在线管理实验仪器的使用记录;另一方面,为了保障实验室的安全运行,该区块对实验环境进行监控,实时显示实验室的环境数据(例如温湿度、有害气体指标等),并带有安全报警功能。另外,该区块可以在线维护实验仪器的故障信息,以方便实验仪器的维修和整理。物联网技术的应用使得实验室的管理更加科学规范。

2.2 基于物联网技术的实验教学硬件系统

硬件建设需要对原有实验室基础设施(主要为强电、弱电、网络改造)进行基本改造,然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备,整合原有教学系统软件,进行软硬件系统集成。(1)利用RFID,实现教室门锁、控制台锁的定时关闭和开启,为防止锁人现象出现,需在锁关闭前进行声音提示;(2)利用传感器节点,采集教室内温度、湿度等指标,由中控计算机进行数据搜集处理,并根据预设标准触发报警装置;(3)利用虚拟终端技术,实现教室中控台的网络远程控制,所有控制台操作均可通过虚拟控制台实现;(4)利用Telnet技术,可实现对联网试验仪器的远程管理,解决计算机软件故障;(5)利用监控摄像头,实现远程视频图像同步传输,并利用室内音箱,实现远程音频同步传输。当遇到设备死机、线路故障、物理连接问题等导致远程控制失效时,可通过音频远程指导任课教师进行操作。

基于物联网技术的实验教学硬件系统将使用互联网技术中的BSDA(Browser/Sever/Database/Application)结构,即客户端/服务器/数据库/应用程序结构,网络通信方面采用C/S(客户端/服务器)和B/S(浏览器/服务器)模式相结合的方式,包括服务器、联网的实验仪器以及网络监控系统,其系统结构如图2所示。

(1)应用服务器。服务器主要提供3类服务:(1)支持实验教学管理数据交互与存储,主要包括学生和教师的注册登录信息管理以及与实验教学管理相关的教师教学计划录入、学生选课信息、学生评教信息、实验报告以及实验考试数据的管理;(2)提供实验教学资源数据库服务,存储教学课件、演示视频,预习内容、虚拟平台以及实验仪器介绍等教学资源;(3)与实验教学服务相关的应用服务,例如提供师生交流论坛、QQ以及微信平台相关的应用服务,以供师生随时随地进行实验教学交流。

(2)联网的实验仪器。为了构建基于物联网的实验教学硬件系统,所有实验仪器也将进行相应的更新换代,均带有网络通信功能,其更新主要从3个方面进行:(1)测量仪器带有联网功能,例如带有无线通信功能的示波器和万用表能够实时地将测量数据上传网络,以供学生课后进行在线分析;(2)仿真和虚拟仪器平台联网,以供学生能够提前进行实验预习;(3)为了保证学生的用电安全,所有实验仪器的电源都可以进行网络在线控制。

(3)网络监控系统。为了保证学生安全和实验室的正常运行,构建实验室监控系统。该系统将由传感器、摄像头、无线插座等监控终端设备组成,实现如下功能:(1)实现对实验室环境的监控,杜绝实验室火灾、有害物质泄漏、仪器丢失等状况发生;(2)对学生实验操作进行实时监控,确保学生的操作规范和用电安全;(3)对实验室仪器的使用状态进行在线监控,以配合实验室和实验仪器的外借预约服务以及实验设备的故障维护工作。

3 教学评价

传统的实验教学模式是:授课教师先讲,讲完之后学生做实验,实验内容和实验模式是固定的,学生在课堂上学习的知识是有限的,时间被限制在课堂上的短暂时间内,对知识点的掌握和利用很有限[17]。基于物联网技术的实验教学模式从传统的以教为主发展转变为以学生动手为主,更加注重学生在实验中学到了什么,并注重培养学生的创新能力。

现代教育理论认为[18],在教学中要以学生为主体,在教师的引导下,提高学生的独立思考能力,多开设计性课程,让学生主动去探索新知识。采用基于物联网技术的实验教学体系,不仅可以使学生扎实地掌握基础知识,锻炼动手能力,开阔视野,而且在减轻教师管理工作的前提下提高了实验室利用率。

基于物联网技术的实验教学软件系统非常适合学生的学习,学生可以在网上在线选择实验课程,查看考试成绩,并对教师进行评教。学习过程中,可以在线预习,使用虚拟仪器存储实验数据,并在线提交报告。系统对于课外辅助也有很好的帮助,比如课件阅读、经验交流、在线答疑。系统的实验室管理模块能够实现管理员对实验室的科学规范管理。基于物联网技术的实验教学硬件系统非常高效,实验仪器都支持联网,便于在线操作,极大提高了实验仪器的利用率。网络监控系统不仅可以保证学生实验操作的安全性,而且可以避免实验器材丢失。

总体而言,基于物联网的实验教学系统根据现有的物联网技术,改善了传统的实验室管理方法,极大地方便了使用者,又体现了物联网技术所带来的优势,是典型的物联网技术的应用范例,对于实验教学的改革提供了指导方向,具有重要意义,值得推广。

4 结语