物联网工程实践教学环节教学模式改革

摘要：通过“卓越工程师”计划加强校企合作，针对专业实践教学进行改革，提高学生工程实践能力和创新能力，但是由于各种原因导致实践教学环节缺乏整体性、系统性的规划，培养方案修订工作与专业实践需求不能及时匹配。在实践教学过程中，基于安全、技术保密等原因只允许学生对生产过程进行了解和观摩，学生不能直接参与实际操作，生产实习效果无法得到保证。针对以上问题，我校通过“产学研”合作，建设校外专业实践教育基地，制定专业实践课程方案，对企业自主研发的嵌入式智能家居项目采用案例驱动模式，让学生利用传感器结合嵌入式开发板，通过驱动编程框架编写硬件相关驱动代码，应用Python编程制作界面程序，模拟企业的实际项目开发流程，通过指导老师带领学生完成项目的前期调研、策划、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试等环节的工作任务，共同协作完成一个项目的开发，提高学生的项目实战能力。

关键词：产学研；项目驱动；实践教学；教学模式改革

引言

人类创造力发展主要依靠创新精神，而创新需要在实践中进行推动。教育工作者应该结合理论教学，通过各个方面的技术实践，让学生具备独立的创新能力，进行跨学科知识融合，满足技术的不断创新，解决社会对多样性人才的需求。物联网工程专业作为我校新开办的新工科专业，具有学科交叉、软硬件集成、综合分析性强的特点，对学生的综合实践能力提出更高的挑战。通过物联网工程专业教学实践和探索，根据学生毕业能力支撑的要求，从教学内容、教学手段、考核机制等进行设计和改革尝试，培养具有鲜明地区特色的物联网工程人才。2020年北京工业大学王秀娟等针对新工科建设围绕专业育人目标，课程目标等，提出了课程的改革思路，以适应新工科建设的需求。2020年南华大学屈爱平等结合物联网技术的行业发展趋势以及物联网工程专业人才培养现状，针对当前新工科和创新等热点问题，结合南华大学的办学定位，探索具有地方和行业特色的物联网专业人才培养模式，以提高物联网工程专业的人才培养质量。2018年西安科技大学党琪等分析了目前高校实践教学环节存在的问题，并提出了以培养学生创新能力为目标的实践教学环节改革举措，2017年福建师范大学陈曦碧等主要从毕业论文（设计）、实习、实验教学、大学生创新创业训练计划四个主要实践教学环节的管理着手，采取有效措施提高各环节质量，并重视管理人员培养；2017年北京信息科技大学吴韶波针对物联网工程专业的特点以及工程教育认证的要求，分析了物联网工程专业实践教学体系的课程设置，设计了物联网工程专业实验教学内容，并对实验教学模式进行了探究。2016年沈阳工程学院戴宪滨提出实践教学体系始终坚持以学生为主体，教师为主导，突出学生在实践环节中的“主动性、独立性和创造性”。2016年余文森对应用创新型物联网人才培养实践教学体系进行研究，提出基于应用创新型人才内涵、地域特色以及学校专业优势，给出物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位。针对我校物联网工程专业的实际情况，以培养目标和定位为指导，优化课程内容，改革评价方法，探索更有效的教学模式，以培养学生创新能力为目标的实践教学改革研究就显得尤为重要。

1目前存在的教学问题

我校通过“卓越工程师”计划加强校企合作，针对物联网工程专业实践教学进行改革，提高学生工程实践能力和创新能力，但是仍然存在如下问题：（1）专业实践教学环节缺乏整体性、系统性的规划，培养方案修订工作与专业实践需求不能及时匹配。（2）西部地区物联网企业相对较少，学生在实习过程中存在一定安全和技术保密隐患，企业接受学生实习的积极性不高，只允许学生对生产过程进行了解和观摩，学生不能直接参与实际操作过程，生产实习效果无法得到保证。（3）物联网工程专业属于新型专业，具有工程实践背景专任教师较少，实习指导教师在企业的工作经历和实践经验比较欠缺，导致在项目驱动式实践教学的过程中存在一些问题。

2具体改革目标、方法及内容

2．1改革目标

（1）根据人才培养定位和创新教育目标要求，结合工程教育专业认证需求，及时修订物联网工程专业的人才培养方案，同时在实践教学中进行检验和修正。（2）利用企业的相关资源，加强实践实训平台和设施的联合建设，有效解决学生实习场地问题，让学生能够主动参与到企业的生产过程，结合所学理论知识，在实践中探索、验证和创新。（3）提高教师实践教学和创新能力，让教师积极参与到理论和实践结合的教学过程，必要的时候可以选配实习指导教师去企业进行培训，与企业工程师共同探讨实践教学方案。

2．2改革方法及内容

2．2．1改革方法将创新教育与理论教学、实践教学各环节进行有机融合，结合工程教育专业认证需求，及时修订物联网工程专业的人才培养方案，增加实践教学环节在培养方案中所占比重。在教学过程中，采用项目驱动的方式对各知识点进行综合设计学习，充分利用学校已有的实验教学示范中心和重点实验室的实验平台外，加强与企业进行“产学研”合作，建设校外专业实践教育基地，熟悉企业软件开发模式及流程，提高学生软件编程技术的实战能力，制订校企联合专业实践课程方案。

2．2．2实践课程内容智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式技术和网络通信技术，将家中的照明系统和报警系统通过家庭网络连接到一起。该系统具有安全、方便、快捷、高效、智能化和个性化的特点，同时在节能方面的效果优势非常明显，具有广阔的市场前景。本实践课题将针对人们在现实生活中的真实需求量身打造，让人与家居之间有效互动，感受更加舒适，更加人性化的现代生活。该实践课程内容为企业自主研发的嵌入式智能家居项目，学生利用传感器结合嵌入式开发板，通过驱动编程框架编写硬件相关驱动代码，使用Python语言编程制作界面程序，分析案例数据，为以后进行嵌入式开发打下良好基础。（1）总体流程。（2）硬件模块：LED模块、蜂鸣器模块、视频监控模块、温度传感器模块。（3）工作内容。首先根据电路图以及说明书查看各引脚地址从而实现LED开关灯功能、蜂鸣器报警功能，将视频监控模块、温度传感器模块与相对应的开发板进行连接实现实时监控和温度监控功能。获取LED驱动程序和应用测试程序，编译uboot和linux内核源码，拷贝驱动和测试程序到上位机linux系统，在下位机上进行测试，修改linux内核源码，去掉led闪烁的问题，上位机执行计算。编写动态库django服务器然后基于Python进行页面布局设计及功能实现。

3结论

通过项目式驱动案例实践教学，让学生对物联网工程专业有了更深刻的认识。利用传感器结合嵌入式开发板，通过驱动编程框架编写硬件相关驱动代码，应用Python编程制作界面程序，模拟企业的实际项目开发流程，通过指导老师带领学生完成项目的前期调研、策划、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试等环节的工作任务，协作完成一个项目的开发，提高学生操作项目的实战能力。

参考文献

［1］王秀娟，郑康锋．面向新工科建设的物联网工程实践课设改革思路［J］．教育教学论坛，2020，（10）．

［2］屈爱平，何啸峰．新工科背景下物联网工程专业人才培养模式探索［J］．2020，（29）．

［3］党琪，唐皓．以培养学生创新能力为目标的实践教学环节的改革与探索［J］．才智，2018．

［4］陈曦碧，史柳萍．加强实践教学环节管理提高本科生实践创新能力［J］．教育观察，2017，（7）．

［5］吴韶波．工程教育认证背景下物联网工程专业实践教学探索与改革［J］．人才培养，2017，（11）．

［6］戴宪滨．基于创新能力培养的电气类专业实践教学体系改革探索［J］．吉林省教育学院学报，2016，（1）．

［7］余文森，郭磊．应用创新型物联网人才培养实践教学体系研究［J］．武夷学院学报，2016，（9）．

［8］孙晓杰．面向应用型人才培养的物联网工程专业教学改革［J］．文学教育，2020，（9）．

作者：王志国 高和亮 王晓强 黄建伟 马少瑛 单位：内蒙古工业大学信息工程学院物联网工程系