基于工程实践能力培养的物联网综合实训教学模式研究.docxVIP

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基于工程实践能力培养的物联网综合实训教学模式研究

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吴志刚++张书钦++王海龙

摘要：鉴于社会对物联网工程应用型人才的巨大需求，文中对基于工程实践能力培养的物联网与嵌入式系统综合实训教学改革进行了系统、深入的探索。以工程实践能力培养为核心，并分别从综合实训的前提条件、教学目标、教学模式、教学内容设计、课程考核和教学保障等方面进行了分析与论述。五年的实践经验表明，工程化的综合实训教学能够达到物联网工程专业应用型人才培养的要求。

关键词：物联网；嵌入式系统；工程实践能力；综合实训；教学模式

：TP399；G642：A：2095-1302（2017）10-0-03

0引言

作为国家重点发展的战略性新兴产业，物联网技术广泛应用于工业、农业、军事等多个领域，但目前物联网工程专业的技术人才十分匮乏。作为一门处于初创期的学科，物联网工程专业的人才培养模式、课程体系建设、教学模式等方面都在不断尝试和探索[1，2]；在物联网应用领域，企业需要从业者具有深厚的理论基础、较强的工程实践能力和一定的经验积累[3]。实训作为实践教学体系中的重要一环，在物联网工程专业的人才培养中起着至关重要的作用。通过实训，学生将所学的理论知识与社会实际需求结合起来，真正做到学以致用。中原工学院在物联网工程专业人才的培养模式、课程体系建设和实践教学等方面经过多年研究，摸索了一套基于工程实践能力培养的物联网与嵌入式系统综合实训教学模式。

1综合实训教学模式实施的前提条件

物联网工程专业属于典型的多领域交叉学科，涵盖了计算机科学、电路与电子技术和网络与通信工程等多门专业的核心知识[4]，物联网与嵌入式系统综合实训涉及十几门课程，若采用传统的教学模式，教学内容多、学时少，执行难度大。为此，教学团队经过多次调研，反复论证，从全局考虑，从以下幾方面入手，进行学生自主学习能力和实践动手能力的进阶训练，为有效落实综合实训奠定了坚实的基础。

1.1开放综合实训成果展示室，以学生带动学生，激发学生的求知欲和探索激情

“兴趣是最好的老师”，一个人一旦对某事物产生了浓厚的兴趣，就会主动求知、探索、实践，并在求知、探索、实践中产生愉快的情绪和体验，从而激发学生的潜力和创造力，让学习持续进行。因此，教学团队为了让学生尽快了解、认识物联网实训，我院专门设置了历届学生软硬件实训成果展示室，并对外开放。每件成果都清晰标明成果简介、设计理念和团队成员、成果参赛所获奖项和获奖感言等，并安排团队成员负责咨询与解说，以激发学生的探索激情。借助实物，其效果远好于集中给学生做动员工作。

1.2从一年级着手学生自主学习能力、算法设计与编程能力和实践动手能力的培养

综合实训的很多课程都无法在课堂上系统学习，需要学生课下自主学习。显然，学生的主动性、自主学习能力和动手能力是影响其学习效果的关键因素[5]。为此，针对我校学生特点，采用如下措施培养学生的自主学习能力、算法设计与编程能力和实践动手能力：

（1）从一年级新生入学开始就教育、引导学生训练自主学习能力和实践能力。

（2）积极主动参加各层次的学科竞赛或大学生科技创新活动，并以此来检验学习效果，然后进一步提高兴趣、促进自主学习。

在准备竞赛或参与科技创新活动的过程中，学生或独立或团队协作训练逻辑思维能力、算法设计与编程能力、团队协作能力以及分析问题、解决问题的实践动手能力，为综合实训打下坚实基础。

2综合实训的教学模式

我校物联网与嵌入式系统综合实训是在学生完成主要专业课程的理论学习和主要技能实训后，综合运用本专业的主要知识和技能在校或实训基地集中完成物联网技术开发的综合性、整体性、系统化训练的教学过程。其主要目标是以“学以致用”为基本原则，以能力培养为核心，通过项目化的综合实训培养学生综合运用物联网应用系统的开发技术、方法和工具，培养能胜任物联网相关技术的研发及物联网应用系统规划、分析、设计、开发、部署、运行维护等工作，提升学生技术应用能力和初步职业能力等，以便学生能利用较短的时间适应社会和企业要求。通过近5年的沉淀与积累，综合实训已形成稳定、可操作的实践教学模式，这种教学模式包括三个阶段，即准备阶段、执行阶段和考核与总结阶段，其中每个阶段又涵盖多个教学环节，如图1所示。

2.1综合实训准备阶段

准备阶段一般在第5学期期末，主要完成与实训相关的开发技术培训、实训开展方式和学生选题与分组说明，目的是让学生对综合实训所涉及的相关技术、开发工具、实训题目、学时分配、实训管理制度以及阶段性的检查内容和考核方式有一个较为清晰的了解和认识。

关于实训选题的设计。综合实训旨在培养学生在物联网应用系统中进行规划、设计和研发的工程实践能力。因此，实训教学采取以项目为核心的组织方式，精心设计的综合项目以物联网体系结构为核心，覆盖典型感知层、网络