前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的學習物聯(lián)網的技術主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:物聯(lián)網技術;RFID技術;Wi-Fi技術
引言
物聯(lián)網一詞已滲透到我們的日常生活之中,行業(yè)都能看到物聯(lián)網的蹤影,如智能家居、智能交通、智能城市、智能校園等等。隨著科學技術及信息化的不斷革新,不可否認其很大程度上改變了人們的生活和學習方式,目前校園網在物聯(lián)網技術的支撐下更是對教育管理模式提出挑戰(zhàn)。
1 物聯(lián)網技術
1.1 物聯(lián)網的定義
物聯(lián)網是在RFID無線射頻識別技術、傳感器、二維碼技術等感知技術的基礎上,通過有線或無線網絡進行信息交換和通信,對物品實現智能化識別、定位、跟蹤和管理的一種網絡。通過物聯(lián)網技術可以隨時隨地對信息和物品進行采集,實現對實體物品的全面感知,再利用無線網絡將信息進行實時傳輸,在信息處理層對接收到的信息進行智能處理,實現人與物時時刻刻的溝通和控制。
1.2 物聯(lián)網的基本架構
(1)信息感知層,是物聯(lián)網的基礎,處于物聯(lián)網的最底層,該層包括傳感器、電子標簽、閱讀器和攝像頭等數據采集設備,使用的技術主要有射頻識別技術RFID,短距離無線通信技術等,主要功能是獲取世界中的信息和自動識別監(jiān)測對象。(2)信息傳輸層,是物聯(lián)網的中間層,主要工作是將感知層獲取的數據傳輸到應用層,該層是在基于現有互聯(lián)網之上,負責感知層和信息層之間數據可靠安全的傳輸和信息的控制。(3)信息應用層,包含物聯(lián)網的中間件、云計算和應用設備。中間件是硬件和軟件之間的計算機軟件,通過標準接口和協(xié)議把通用的服務封裝起來。該層的主要功能是對數據進行融合、分析和處理,并通過各種終端移動設備與用戶進行交互,實現智能化和自動控制化。
2 基于物聯(lián)網的智慧校園
基于物聯(lián)網技術的智慧校園建設,原理是通過RFID技術、無線傳感技術、定位等,對校園里需要感知的對象進行識別;接著再用標簽讀寫器、智能終端設備接收對象的信息,通過有線或無線網絡將信息精準的傳送到信息處理層,信息處理層將數據進行匯總和融合后,傳輸到校園的各個指揮中心系統(tǒng),指揮中心系統(tǒng)通過對得到的信息進行智能分析后,校園管理部門能夠實時掌握各個對象的詳細信息,從而給校園提供一個安全決策的依據。
3 物聯(lián)網技術在智慧校園的應用實例
3.1 實例概述
目前,學校在實現智能校園時,最基礎就是要先建立學生考勤管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的學??记谥贫仁峭ㄟ^人工登記考勤,這種模式效率低下、速度慢,數據統(tǒng)計起來費時費力,但學生的考勤是學校一直以來最重要的一個管理環(huán)節(jié),因此,在現代科技信息時代,建立學生考勤管理系統(tǒng)是每個學校首先考慮到的。文章將物聯(lián)網技術應用到實現學生考勤管理系統(tǒng)中,分析物聯(lián)網技術在考生考勤管理系統(tǒng)中的智能性及自動化,讓學生在攜帶一個含有RFID芯片的學生卡的情況下實現考勤的管理,同時解決人工考勤系統(tǒng)遇到的難題。
3.2 系統(tǒng)功能
該考勤系統(tǒng)實現的功能有校門口安全管理、自動識別身份、違規(guī)進入報警和考勤數據處理,具體如下:(1)考勤登記:讀取學生卡芯片中的電子標簽信息,并將數據實時傳輸到后臺管理系統(tǒng),并能夠在終端系統(tǒng)顯示出學生的相關信息,如學生資料、門點的方位等,如果遇到沒攜帶卡卻進入感應區(qū)域,還能夠及時自動發(fā)出警報信息。(2)查詢信息:可以利用終端對學生的信息進行查詢,如所在班級、專業(yè)、考勤記錄和報警記錄等。(3)統(tǒng)計功能:系統(tǒng)可以生成一些報表,還可以按照自定義條件對數據進行統(tǒng)計。報表可以按照用戶需求導出相應的文件格式,為其他應用軟件或管理系統(tǒng)使用。(4)系統(tǒng)管理:學校系統(tǒng)管理員可以登錄系統(tǒng)管理后臺對系統(tǒng)的參數進行初始化設置和修改,對其他非管理員用戶設置應有的權限,還可以設置硬件設備的參數等。
3.3 系統(tǒng)流程
學生在入學注冊后,學校需將學生的相關信息錄入到考勤管理系統(tǒng)中,與電子標簽綁定后制作學生卡,學校大門口會安裝攝像感應器,學生攜帶學生卡在進入學校大門時,閱讀器將讀取學生卡信息,通過RFID中間件進行數據過濾,有效的數據通過網絡會上傳到數據庫與信息進行核對,如果能夠匹配,登記出勤并放行;如無法匹配,則提示報警信息,由保安人員進行處理。文章的學生考勤管理系統(tǒng)流程圖如1所示。
圖1 學生考勤管理系統(tǒng)流程圖
3.4 關鍵技術
3.4.1 系統(tǒng)運行環(huán)境
操作系統(tǒng):Windows 2003以上操作系統(tǒng)。
軟件框架: framework 3.5以上,支持XML標準數據交換格式
數據庫:采用Sql Server 2008
開發(fā)軟件: Visual Studio 2008編程工具
3.4.2 物聯(lián)網關鍵技術。文章的物聯(lián)網設計使用RFID標簽、傳感器等設備,一般情況下,這些處于信息最底層的設備都會24小時全天候保持啟用狀態(tài),這就要求數據傳輸網絡必須具有成本低和耗能低的特點。因此,文章選用具有該特點的Wi-Fi短距離傳輸通訊技術,這也是目前大多數物聯(lián)網構建所使用的通訊技術之一。(1)Wi-Fi技術。Wi-Fi是在IEEE802.11系列協(xié)議的無線網絡的基礎上制定的標準。目前,智能手機、電腦、相機等有數據傳輸功能的電子設備幾乎都支持Wi-Fi連接,它的信號源由ADSL等有線網絡提供,通過具有無線功能的路由器發(fā)射信號,它使用開放的2.4GHz微波頻段,最高速率可達到54Mbps,傳輸距離在100到300m之間。(2)射頻識別技術(RFID)。RFID系統(tǒng)由電子標簽、閱讀器、天線和后臺數據管理系統(tǒng)組成,是Radio Frequency Identification的縮寫。本學生考勤管理系統(tǒng)中,將RFID系統(tǒng)應用到校門口的感應區(qū)域中獲取學生進入學校的信息。
4 結束語
文章在介紹物聯(lián)網技術和智慧校園概念的基礎上,通過一個實例分析物聯(lián)網技術應用到實際校園的學生考勤管理系統(tǒng)中,給校園管理帶來的便捷性,可以很明顯的看出,與傳統(tǒng)的人力考勤系統(tǒng)相比,體現出很大的優(yōu)越性和智能性。隨著信息化和科技化的深入發(fā)展,物聯(lián)網技術還將會得到更進一步的應用,勢必會滲透到我們的日常生活之中。
參考文獻
[1]徐魯寧,郭曉功.基于物聯(lián)網技術的學生智能考勤系統(tǒng)設計與實現[J].九江職業(yè)技術學院學報,2014(3).
[2]王霏.基于物聯(lián)網技術的智能校園應用的可行性分析[J].計算機光盤軟件與應用,2014(18).
[關鍵詞] 心肌缺血/再灌注損傷;細胞凋亡;依達拉奉;烏司他丁
[中圖分類號] R541[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-4721(2014)04(c)-0018-04
The influence of edaravone combined with ulinastatin on ischemia/reperfusion myocardial cell apoptosis in rats
WANG Yuan-yuan1 CAO Jian2 DENG Li1 CHEN Qin1 OUYANG Xian-guo1
1.Department of Cardiology,the Third Hospital of Nanchang City,Nanchang 330009,China;2.Department of Anesthesiology,the Second Affiliated Hospital to Nanchang University,Nanchang 330006,China
[Abstract] Objective To explore the influence of edaravone combined with ulinastatin on ischemia/reperfusion myocardial cell apoptosis in rats.Methods 50 cases of experimental rats were randomly divided into sham group,ischemia/reperfusion (I/R) group,I/R+edaravon group,I/R+ulinastatin group and I/R+edaravon+ulinastatin group.The experimental model of myocardial ischemia/reperfusion in rats was established by ligating coronary artery with capsule.The content of myocardial tissue glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) were determined.The cell apoptosis was detected by TUNEL and the expression of apoptosis factors Caspase-3 and Caspase-9 were determined by Western-blot.Results Compared with sham group,GSH in I/R group reduced remarkably (P
[Key words] Myocardial ischemia/reperfusion injury;Apoptosis;Edaravone;Ulinastatin
心肌缺血/再灌注損傷(myocardial ischemia/reperfusion injury,MIRI)指短時間心肌血供中斷,一定時間內恢復血供,原缺血心肌發(fā)生較血供恢復前更嚴重的損傷。研究表明氧自由基、鈣超載、心肌纖維能量代謝障礙、血管內皮細胞、細胞凋亡等因素均可能參與MIRI的發(fā)病過程[1-3]。本研究在冠狀動脈再灌注前給予注射依達拉奉、烏司他丁、依達拉奉聯(lián)合烏司他丁進行藥物后處理,與缺血后處理對照,觀察其對大鼠MIRI的作用效果,并探討其機制。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及材料
取10周左右雄性SD大鼠50只,體重(200±20) g,由南昌大學動物實驗中心提供。依達拉奉注射液(南京先聲藥業(yè)有限公司生產,國藥準字20031342)10 mg/支,烏司他?。◤V東天普生化醫(yī)藥股份有限公司生產,批號03080806)100 000 U/瓶,谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)檢測試劑盒購自武漢亞法生物制品有限公司,Caspase-3、Caspase-9多克隆抗體購自美國Bioworld生物技術公司,堿性磷酸酶(AP)顯色底物,anti-NF-κB,小鼠單抗辣根酶標記兔抗山羊IgG;anti-β-actin山羊單抗(SantaCruz 產品)。
1.2 模型制作及分組
將實驗動物50只隨機分為5組,假手術組(n=10),絲線穿過冠狀動脈左室支但不結扎,經尾靜脈注射生理鹽水。其余4組參考趙秀梅等[4]的墊扎球囊法制作大鼠體心肌缺血/再灌注模型。將充盈的球囊(215 mm×10 mm)墊于冠狀動脈前降支與結扎線之間,用力結扎,觀察結扎區(qū)域變白,局部心肌運動減弱,兩個以上導聯(lián)上出現ST段明顯上抬,提示結扎成功,45 min后將球囊快速抽空便可即刻實現前降支血流再灌注(以心電圖相關導聯(lián)ST段明顯回落為標準),并持續(xù)再灌注3 h。缺血/再灌注組(n=10),結扎冠狀動脈后5 min分別通過尾靜脈接受靜脈注射生理鹽水,45 min后放松扎線使冠狀動脈再通形成再灌注3 h至實驗結束;缺血/再灌注+依達拉奉組(n=10),結扎冠狀動脈后5 min通過尾靜脈接受靜脈注射依達拉奉1.5 ml/(kg?h),其余同缺血/再灌注組;缺血/再灌注+烏司他丁組(n=10),結扎左冠狀動脈左室支前30 min靜脈注射烏司他?。?0 000 U/kg),其余同缺血/再灌注組;缺血/再灌注+依達拉奉+烏司他丁組(n=10),結扎左冠狀動脈左室支前30 min靜脈注射烏司他?。?0 000 U/kg),結扎冠狀動脈后5 min通過尾靜脈接受靜脈注射依達拉奉1.5 ml/(kg?h),其余同缺血/再灌注組。實驗結束后取大鼠左心室游離壁心肌組織迅速置液氮中冷卻并于-80℃凍存。
1.3 GSH、MDA含量測定
實驗結束后即刻分別取缺血區(qū)及正常供血區(qū)左心室心肌組織1.0 g,低溫狀態(tài)下生理鹽水沖洗干凈,制成心肌勻漿液,離心后取上清液,按GSH、MDA試劑盒說明書操作,檢測GSH、MDA的含量。
1.4 細胞凋亡的檢測(TUNEL法)
心臟標本用中性甲醛溶液固定,石蠟包埋,制片,切片按試劑盒進行細胞凋亡檢測。凋亡指數為計數1000個心肌細胞中染色陽性的凋亡細胞。
1.5 Western-blot法檢測Caspase-3、Caspase-9蛋白水平
分別取5組心肌組織,提取總蛋白,收集上清液,考馬斯亮藍法進行蛋白定量。SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)分離樣品后電泳轉移至硝酸纖維膜上,TBST常溫下封閉過夜后,分別加入anti-NF-κB小鼠單抗(一抗)、室溫下免疫沉淀1 h,加入辣根酶標記兔抗山羊IgG(二抗)2 h。洗膜,顯色。用Gel-ProAnalyzer分析軟件分析通道蛋白的灰度值。
1.6 統(tǒng)計學分析
采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件對實驗數據進行分析,計量資料用x±s表示,多組間比較應用單因素方差分析,組間兩兩比較應用q檢驗,以P
2 結果
2.1 各實驗組GSH、MDA水平的比較
與假手術組比較,缺血/再灌注組的GSH含量明顯降低,差異有統(tǒng)計學意義(P
表1各實驗組GSH、MDA水平的比較(x±s,n=10)
與假手術組比較,*P
2.2 缺血/再灌注心肌凋亡細胞TUNEL法染色結果
凋亡的細胞核呈現為黃色、棕黃色或棕褐色,主要是心肌細胞,少數為浸潤的淋巴細胞和血管內皮細胞。假手術組僅見極少數散在的凋亡細胞;缺血/再灌注組凋亡細胞明顯增加,凋亡細胞多位于心肌梗死區(qū)與非梗死區(qū)交界處,它主要來自于心肌細胞;缺血/再灌注+依達拉奉組、缺血/再灌注+烏司他丁組及缺血/再灌注+依達拉奉+烏司他丁組與缺血/再灌注組比較,凋亡細胞明顯減少。與假手術組比較,缺血/再灌注組心肌凋亡指數明顯增加(P
表2 各實驗組心肌細胞凋亡指數的比較(x±s,n=10)
與假手術組比較,*P
2.3 各實驗組Caspase-3、Caspase-9蛋白表達水平的比較
采用Western-blot法檢測Caspase-3、Caspase-9蛋白水平,用Gel-ProAnalyzer分析軟件分析通道蛋白的灰度值。與假手術組比較,缺血/再灌注組Caspase-3、Caspase-9蛋白增加,差異有統(tǒng)計學意義(P
表3 各實驗組Caspase-3、Caspase-9蛋白表達水平的比較(x±s,10)
與假手術組比較,*P
3 討論
MIRI患者心肌再灌注過程中細胞凋亡及氧自由基爆發(fā)性產生是造成再灌注損傷的主要因素之一,也是內皮細胞損傷的主要機制[5-6]。本實驗制作大鼠缺血/再灌注模型,并給予依達拉奉、烏司他丁干預處理,發(fā)現藥物處理后,可以減輕氧化應激、降低心肌細胞凋亡指數,聯(lián)合治療組優(yōu)于單獨藥物治療組。
心肌缺血/再灌注時隨著大量氧的涌入,致使氧自由基大量產生,使膜電位不穩(wěn)定,觸發(fā)嚴重的心律失常[7-8]。缺血心肌再灌注時產生的大量氧自由基是導致心肌缺血/再灌注的主要因素。缺血/再灌注后由于氧自由基、髓過氧化物酶及彈性蛋白酶的大量產生和許多炎癥介質如激活的補體C5a、白介素、腫瘤壞死因子(TNF)等大量釋放[9-10],產生炎癥反應,誘導中性粒細胞穿內皮遷移以及對缺血心肌的浸潤及損傷。依達拉奉是自由基最強的清除劑[11],通過清除自由基起到抑制細胞膜過氧化作用[11-12]。烏司他丁是從健康人尿中提取精制的糖蛋白,研究表明烏司他丁對于降低炎性介質白細胞介素-6和白細胞介素-8有明顯的作用[13],能減輕炎癥反應。
本實驗發(fā)現依達拉奉、烏司他丁及聯(lián)合干預處理后,心肌細胞凋亡指數下降,同時凋亡因子Caspase-3、Caspase-9蛋白表達下降。Caspase-3是凋亡發(fā)生過程中所需要的一種重要的蛋白酶,也是介導細胞凋亡的核心蛋白酶。在某些應激損傷因素下,可激活Caspases的啟動子,主要是Caspase-9,Caspase-9接受到凋亡活化信號后通過被酶催化或自剪接而激活然后引起Caspase級聯(lián)反應。Caspase-9在級聯(lián)反應的上游,活化的Caspase-9進一步激活其下游的Caspase-3促使細胞發(fā)生凋亡[14]。通過GSH、MDA的檢測,提示依達拉奉及烏司他丁均具有抗氧化損傷的作用,并且兩藥合用具有協(xié)同作用。凋亡因子Caspase-3、Caspase-9蛋白表達下降,心肌細胞凋亡指數降低,兩藥均可以通過抗氧化損傷,減少細胞凋亡的途徑,對大鼠缺血/再灌注心肌起到保護作用。聯(lián)合藥物治療組優(yōu)于單獨藥物治療組,合用可以同時發(fā)揮依達拉奉清除氧自由基的能力及烏司他丁改善炎癥反應的作用,更好地改善MIRI,值得進一步研究,并應用于臨床。
[參考文獻]
[1]劉勝中.心肌缺血/再灌注損傷機制研究進展[J].實用醫(yī)院臨床雜志,2007,4(1):88-90.
[2]李凱.心肌缺血/再灌注損傷與心肌細胞凋亡的研究進展[J].醫(yī)學綜述,2008,14(1):6-8.
[3]Ito T,Muraoka S,Takahashi K,et al.Beneficial effet of taurine treatment against doxorubic induced cardiotoxicity mice[J].Adv Exp Med Biol,2009,12(7):65-74.
[4]趙秀梅,孫勝,劉秀華.墊扎球囊法復制大鼠在體心肌缺血/再灌注模型[J].中國微循環(huán),2006,10(3):206-208.
[5]Chen JX,Zhao T,Huang DX.Protective effects of edaravone against cobalt chloride induced apoptosis in PC12 cells[J].Neurosci Bull,2009,25(2):67-74.
[6]Isotani E.Pathophysiology of acute respiratory distress syndrome[J].Crit Care Med,2012,40(7):2233-2234.
[7]Koid SS,Ziogas J,Campbell DJ.Aliskiren reduces myocardial ischemia-reperfusion injury by a bradykinin B2 receptor-and angiotensin AT2 receptor-mediated mechanism[J].Hypertension,2014,63(4):768-773.
[8]Cao L,Huang C,Wang N,et al.ET-1/NO:a controversial target for myocardial ischemia-reperfusion injury[J].Cardiology,2014,127(2):140.
[9]Hadi NR,Al-Amran F,Yousif M,et al.Antiapoptotic effect of simvastatin ameliorates myocardial ischemia/reperfusion injury[J].ISRN Pharmacol,2013,2013:815094.
[10]Poh KK,Xu X,Chan MY,et al.Safety of combination therapy with milrinone and esmolol for heart protection during percutaneous coronary intervention in acute myocardial infarction[J].Eur J Clin Pharmacol,2014,70(5):527-530.
[11]Yang T,Zhang J,Sun L,et bined effects of a neutrophil elastase inhibitor (sivelestat sodium)and a free radical scavenger (edaravone) on lipopolysaccharide-induced acute lung injury inrats[J].Inflamm Res,2012,61(6):563-573.
[12]Kawasaki T,Ishihara K,Ago Y,et al.Edaravone (3-methyl-1-phenyl-2-pyra-zolin-5-one),a radical scavenger,prevents 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrah-ydropyridine-induced neurotoxicity in the substantia nigra but not the striatum[J].J Pharmacol Exp Ther,2007, 322(4):274-282.
[13]Song JE,Kang WS,Kim DK,et al.The effect of ulinastatin on postoperative blood loss in patients undergoing open heart surgery with cardiopulmonary bypass[J].J Int Med Res,2011,39(4):1201-1202.
[14]Martin JG,Jo T.Genetic differences in airway smooth muscle function[J].Proc Am Thorac Soc,2008,5(1):73-79.
(收稿日期:2014-03-03本文編輯:郭靜娟)
關鍵詞:物聯(lián)網工程專業(yè)課課程體系;感知層;網絡層;應用層;體系結構
中圖分類號:TP391.44-4
1 物聯(lián)網工程專業(yè)設置的必要性和可行性
“物聯(lián)網”[1]的概念于1999年提出,本意是“物與物相連的互聯(lián)網”,物聯(lián)網是通過紅外感應器、射頻識別(RFID)、全球定位系統(tǒng)、無線傳感器網絡、激光掃描器等傳感技術,依據通信協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網連接起來,進行信息交換和處理,以實現智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。
根據教育部辦公廳關于戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關專業(yè)申報和審批工作的通知[2]的精神,為了加大新興產業(yè)人才培養(yǎng)力度,加快課程體系、教學內容、教學方法、管理體制與運行機制的創(chuàng)新,大力培養(yǎng)新興產業(yè)相關專業(yè)的人才,滿足國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)對高素質人才的迫切需求,北京交通大學海濱學院計算機科學與技術專業(yè)以良好的辦學條件和過硬的教學質量贏得了社會信譽,培養(yǎng)了大批合格的信息技術人才。這些專業(yè)均具有強大的師資力量和完善的實驗設備,為開辦“物聯(lián)網工程”新專業(yè)打下了良好基礎。
2 物聯(lián)網工程專業(yè)知識體系架構
物聯(lián)網與傳統(tǒng)網絡的主要區(qū)別在于,物聯(lián)網擴大了傳統(tǒng)網絡的通信范圍,即物聯(lián)網不僅僅局限于人與人之間的通信,還擴展到人與物、物與物之間的通信。物聯(lián)網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。
2.1 感知層
感知層,也常稱為感知控制層,解決了從物理世界到人類世界的數據獲取問題[3],包括各種物理量、標識、音頻、視頻等數據。感知層位于三層架構體系中的底層,是物聯(lián)網應用的基礎,是物聯(lián)網全面感知的核心。作為物聯(lián)網的最基礎一層,感知層具有十分重要的作用。
感知控制層包括數據采集、短距離通信技術和協(xié)同信息處理。數據采集是通過相關傳感器對物理對象的感知和數據收集,其中涉及射頻識別(RFID)、傳感器、多媒體信息采集、實時定位和二維碼等技術。短距離通信技術和協(xié)同信息處理將采集到的數據在局部范圍內進行處理,并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域網。
2.2 網絡層
物聯(lián)網網絡層將來自感知層的各類信息通過基礎網絡傳輸給上層,并提供透明的數據傳輸能力。其中,基礎網主要包括移動通信網、廣電網、衛(wèi)星網、行業(yè)專網、互聯(lián)網及形成的融合網等。
2.3 應用層
應用層主要將物聯(lián)網技術與行業(yè)系統(tǒng)結合,將信息轉化為內容,實現物物互聯(lián)的應用解決方案。概括起來,物聯(lián)網就是傳感網、互聯(lián)網和智能服務的綜合體[4]。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網相比,物聯(lián)網加進了感知層,降低互聯(lián)門檻,實現非智能、弱智能設備能夠接入互聯(lián)[5]。
在高性能計算和海量存儲技術支持下,應用層還對網絡獲取的大量不確定信息進行清洗、融合、重組等處理,整合為相對準確的結論,并為行業(yè)應用提供智能的支撐平臺。
3 物聯(lián)網工程專業(yè)課課程體系設置
3.1 專業(yè)定位
本專業(yè)依托北京交通大學計算機與信息技術學院的優(yōu)勢學科,面向京、津、冀和環(huán)渤海區(qū)域經濟、社會、生態(tài)的發(fā)展需要,突出計算機應用技術與現代信息處理技術交叉與融合的特點。培養(yǎng)學生具備良好的自然科學、人文社會科學和工程技術基礎知識。使學生具有物聯(lián)網工程專業(yè)技術的扎實理論基礎,面向物聯(lián)網應用系統(tǒng)的程序設計技術,各種信息處理網絡應用系統(tǒng)的工程實踐能力,以及培養(yǎng)學生具有較強的自主學習意識和工程意識,能夠從事物聯(lián)網工程技術及其應用方面相關應用設計、開發(fā)與應用工作。
3.2 培養(yǎng)目標
物聯(lián)網專業(yè)需要培養(yǎng)適應國家科技化和現代化建設需求,建設創(chuàng)新型國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要,具有雄厚的基礎,強大的綜合實力和專業(yè)適應能力,具有社會責任感,具有信息采集和檢索、分析和處理能力的,具備良好的動手實踐能力和創(chuàng)新能力,能勝任通信,傳感器網絡及電子信息處理技術領域的研究,設計、開發(fā)、系統(tǒng)集成及管理與教學,并具有創(chuàng)新能力,能夠在計算機和通信等領域起領軍作用,具有國際化視野的高素質的高層次專門人才。
3.3 課程體系結構設置
物聯(lián)網工程專業(yè)是新興專業(yè),由于整個行業(yè)在我國都處于發(fā)展階段,因此對人才培養(yǎng)提出了更高的要求。由于物聯(lián)網方面的信息相對較少,學生有可能對于專業(yè)的認知度不高,應當加強專業(yè)認知方面的教育,同時,通過實驗演示等方式,讓學生來親身體驗物聯(lián)網技術帶來的技術革新,是學生們對于專業(yè)有一個全方面的認知,從而培養(yǎng)學生的學習興趣和鉆研精神。物聯(lián)網工程課程體系的原則是覆蓋必要的學科背景和專業(yè)知識。
我院物聯(lián)網工程專業(yè)依托計算機科學與技術專業(yè)進行發(fā)展,物聯(lián)網專業(yè)需要計算機科學與技術方面知識的學習,同時,重點加強與“物”相關的傳感器、RDIF等技術的學習。在教學過程中注重學科背景知識體系,力求學生考研和后期發(fā)展有明確的學科目標。
物聯(lián)網技術專業(yè)的設置需要綜合考慮相關交叉學科的特點,注重課程體系的交叉融合,將相關主干學科的核心課程和專業(yè)課程進行統(tǒng)籌考慮。在總學分180學分的情況下,將課程分為基礎教育、專業(yè)教育和素質拓展和自主實踐。
3.3.1 基礎教育
在基礎課程的教學中,尤其是對于整個專業(yè)學習和發(fā)展至關重要的數學和物理等課程的學習,使學生充分意識到學習這些知識的重要性,物聯(lián)網專業(yè)在國內屬于新興專業(yè),國內起步較晚,需要查閱大量的外文資料,因此,需要良好的英語水平,尤其是專業(yè)英語水平,在教學中,適當引入專業(yè)英語教學。同時,在基礎課程的學習中,應該加強學生對于政策法規(guī)的學習,避免學生學習技術知識之后通過技術手段進行違法犯罪活動。
3.3.2 專業(yè)教育
專業(yè)教育包含專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程以及各自的實踐環(huán)節(jié),共114學分。專業(yè)基礎教育是整個課程體系中較為重要的環(huán)節(jié),高素質的人才需要有過硬的專業(yè)基礎知識,通過全方位學習物聯(lián)網以及計算機、通訊、自動化等相關學科的知識,能夠使學生培養(yǎng)對于知識的跨學科應用能力。
(1)專業(yè)基礎課課程結構設置及分析
專業(yè)基礎教育主要包括計算機基礎與專業(yè)導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯(lián)網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統(tǒng)、專業(yè)英語等課程,突出專業(yè)定位和特色,擁有一定的廣度和深度,多起點同時推進,學生在全方位的學習中,找到適合自己的發(fā)展方向。
在專業(yè)基礎課程的教學中,起步難度要適當,既不能難度過大而嚇退學生,打消學習積極性,也不能過于容易而什么都學不到。將盡可能多的課程安排在實驗室進行,理論知識通過實驗現象和結論更容易理解和掌握,學生能通過現象看到本質,有利于學生興趣的養(yǎng)成和動手實踐能力的培養(yǎng)??紤]到學生的實際情況,專業(yè)基礎課程計劃安排一定的課外上機學時,使學生鞏固課堂學習的內容。
(2)專業(yè)課課程結構設置及分析
專業(yè)課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統(tǒng)原理、數字信號處理、數據庫系統(tǒng)原理、操作系統(tǒng)、編譯原理、匯編語言、微機系統(tǒng)與接口技術、物聯(lián)網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯(lián)網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目,學生可根據自己的興趣與自身發(fā)展進行選擇學習。
專業(yè)課程的考核不能以考試成績作為唯一標準提高實踐和實訓在考核中所占比重,嚴格實訓內容的考試。在專業(yè)課程的學習中,增加項目實訓,適當引入企業(yè)項目,在學習中就能體驗到未來工作中的實際感受,通過親身體驗,尋找差距,彌補不足。學生在畢業(yè)之后,能夠迅速適應工作崗位,擁有較高的起點。
(3)專業(yè)主干課課程
具體包括:物聯(lián)網技術導論、電路、模擬電子技術、電子技術基礎實驗、數據結構與算法、信號與系統(tǒng)、數字邏輯與數字系統(tǒng)、傳感與檢測技術、軟件工程、計算機網絡原理、通信原理、嵌入式系統(tǒng)與接口技術、數據庫與數據挖掘。
(4)專業(yè)選修課課程
無線傳感網與自組織網絡、天線原理、物聯(lián)網信息安全、物流管理概論、RFID技術、計算機系統(tǒng)結構、智能交通概論、GPS技術、環(huán)境工程概論、電子商務等。
3.4.3 實踐教育
實踐教育主要包括程序設計專題訓練Ⅰ、程序設計專題訓練Ⅱ、硬件系統(tǒng)課程設計、軟件系統(tǒng)課程設計、就業(yè)指導、物聯(lián)網綜合實踐、多媒體技術、Linux應用系統(tǒng)開發(fā)、信息系統(tǒng)集成與開發(fā)、軟件工程與實踐、計算機系統(tǒng)課程設計、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計(論文)。其中部分科目為選修,學生可以根據自身發(fā)展進行選擇。
3.4.4 素質拓展與自主實踐
素質拓展與自主實踐方面,鼓勵學生參與學科競賽、科研項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、非本專業(yè)的公共選修課、各類職業(yè)、執(zhí)業(yè)資格證書,總學分不得低于10學分。
4 結束語
物聯(lián)網工程是一個戰(zhàn)略性新興本科專業(yè),它不是以理論為主導,重點在于工程應用,這就決定了該課程體系所特有的發(fā)展變化的動態(tài)特性。因此,在制定專業(yè)教學計劃時,要時刻以服務于社會發(fā)展需要為根本依據,把當前物聯(lián)網新技術及行業(yè)應用的時代需求緊密結合起來,依托學校自身的行業(yè)背景和學科優(yōu)勢,設計出科學合理的、與時俱進的、可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)課程體系,為國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展,培養(yǎng)高素質專門人才多做貢獻,爭取使我院物聯(lián)網工程專業(yè)在同類學校的同類專業(yè)中起到示范和帶頭作用。
參考文獻:
[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[DB/OL].
[2]教高廳函[2010]13號[Z].
[3]屈偉平.物聯(lián)網掀起新的信息技術革命浪潮[J].物流技術與應用,2010(11):23-25.
[4]馬忠梅,孫娟.李奇.物聯(lián)網工程專業(yè)課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌八式系統(tǒng)應用,2011(11):46-47.
[5]范曲立.物聯(lián)網的體系結構與相關技術研究[J].南京大學學報,2009(06):13-14.
[6]徐險峰.論以信息化帶動工業(yè)化[M].成都:西南財經大學出版社,2006.
關鍵詞:物聯(lián)網;物聯(lián)網工程導論;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 13-0000-02
一、引言
物聯(lián)網(InternetofThings)是將各種信息傳感設備,如射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網絡結合起來而形成的一個巨大網絡。物體通過智能感應裝置,再經過傳輸網絡到達指定的信息載體,再經過全面感知、可靠傳送和智能處理,最終實現物與物、人與物之間的自動化信息交互與智能處理[1]。2011年,在工業(yè)和信息化部出臺的“物聯(lián)網十二五發(fā)展規(guī)劃”中,明確指出,物聯(lián)網已成為當前世界新一輪經濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一,發(fā)展物聯(lián)網對于促進經濟發(fā)展和社會進步具有重要的現實意義。2010年,教育部公布了140個高校新設本科專業(yè),重點培養(yǎng)與國家確定的戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關的專業(yè)。其中,“物聯(lián)網”專業(yè)排名居首,國內許多高校紛紛開設或準備開設物聯(lián)網專業(yè)。
二、物聯(lián)網工程專業(yè)的課程體系
從物聯(lián)網的技術構成上來看,主要包含感知層、網絡層、服務層和應用層。[2][3]因此,物聯(lián)網專業(yè)涉及多個專業(yè)方向,其基礎教學體系的建立也需要多個專業(yè)的匯聚。對于不同的大專院校,由于自身的情況、特點以及優(yōu)勢不同,可以建立不同的具有各自特點的理論課程以及實訓課程。物聯(lián)網工程專業(yè)面向現代信息處理技術,以培養(yǎng)從事物聯(lián)網專業(yè)領域的研發(fā)、設計、工程及制造等方面的高級工程技術人才。因此,物聯(lián)網工程專業(yè)或方向應建立以提升工程素質為根本、以培養(yǎng)物聯(lián)網工程能力為核心、以掌握物聯(lián)網工程學科知識要求為目標的課程體系。[4]
如圖1所示。
圖1物聯(lián)網工程專業(yè)的課程體系
三、物聯(lián)網工程導論實踐教學
物聯(lián)網工程導論是物聯(lián)網工程專業(yè)的核心課程之一,同時也是本專業(yè)的入門課程。對于剛剛進入大學的本科新生來說,這是他們進入大學后學習的第一門專業(yè)課程。新入學的學生對物聯(lián)網這一新生事物了解的程度較差,頭腦中沒有相關的概念。因此,物聯(lián)網工程導論課程授課的主要內容應以介紹物聯(lián)網基本原理及知識和物聯(lián)網的一些常見應用為主,在教學中以建立完整的知識框架結構作為中心點。通過教學活動,使學生能夠對整個物聯(lián)網專業(yè)的內容有一個較為清晰的認識,對整個學科的課程體系有一個初步了解,包括核心課程的簡要內容和在專業(yè)中的作用和地位、相互關系等。這樣可以盡量減少他們在今后四年學習中的迷茫和困擾,因此,在教學過程中需要注意以下幾點:
(一)適當增刪教學內容,講授內容忌深、忌細
在教學內容的選擇上應以面向應用為指導思想對教學內容進行適當的補充或刪減。教學過程中切忌講的過深過細,要讓學生了解并掌握本學科的基本內容和研究方法。本課程作為物聯(lián)網工程專業(yè)的引導性課程,基本上涵蓋了物聯(lián)網這一學科知識體系的各個主要方面。因此,在授課過程中,在介紹每一方面內容時,應從宏觀層面入手,對學生做一個較高層次的高級科普。講課內容要能反映物聯(lián)網科學技術和產品的最新發(fā)展,在使學生了解相關概念和術語的基本含義的基礎上,同時更多的了解最新流行電子產品的功能和基本原理;這些內容比較適合一年級大學生的思維方式和知識背景,有利于提高他們對物聯(lián)網知識的理解能力;通過本課程的講授,引導學生思考物聯(lián)網在發(fā)展和應用中存在的問題,從而培養(yǎng)學生對物聯(lián)網工程專業(yè)的興趣,為更好的學習相關的其他課程奠定一個良好的基礎。
(二)引導學生轉變學習方法,促進良好習慣的養(yǎng)成
大學新生入學后,學校一般會安排入學后的專業(yè)教育,但是由于時間較短,效果有限。很多學生仍然不太適應大學的學習生活方式。因此,物聯(lián)網工程導論作為新生入學后學習的第一門專業(yè)核心課程,教師在授課中不僅要介紹物聯(lián)網的基本知識,還要著重引導學生的學習方法,促進學生養(yǎng)成良好的學習習慣。使學生能夠很快適應大學的學習方式。
中學階段,學習的主要方式就是大量而緊湊的課堂教學。學生的學習時間由學校安排,老師實施灌輸式教學。老師教學生是“手拉手”領著教,老師對于課程的安排非常詳細和周到,使得同學們養(yǎng)成了依賴老師的習慣,在學習過程中只會去被動的記憶和背誦。到了大學,老師的課堂講授相對減少了很多,在課堂上的不會講授全部的教學內容,而是以自學為主。課外時間都是自己安排,自己找老師討論問題,自己去圖書館看書,自己找志同道合的人研究問題。學習過程中也不再采用題海戰(zhàn)術和死記硬背的方法,需要學生勤于思考,勇于實踐,尤其對于物聯(lián)網專業(yè)而言,很多知識需要通過實踐才能真正理解和掌握。
根據中學和大學學習特點的不同,在本課程的教學中,教師在授課過程中,要結合本專業(yè)的基礎知識去引導學生轉變學習方法。一方面,要和學生一起分析中學和大學的學習特點,使學生明白二者的不同,從而主動的去適應大學的學習方式;另一方面,通過讀書報告、專題討論、課程實踐等方式,訓練學生適應新的學習方式。要使同學們明白,除了要認真聽老師的講課,認真閱讀教材和參考書,加強實踐環(huán)節(jié)的學習,除此之外,更重要的是還要有個人的獨立思考和積極探索的精神。
(三)教學的重點在于學生能力的培養(yǎng)
教育部在教高[2007]2號文件中明確提出要求:努力提高大學生的學習能力、創(chuàng)新能力、實踐能力、交流能力和社會適應能力[5]。眾所周知,我國的高考競爭非常激烈,因此在中學階段,對于絕大多數學生而言,把時間全部用在了知識學習和完成各種各樣的作業(yè)題、模擬題和考試題上是唯一的選擇,而對于自身綜合素質與能力的培養(yǎng)無暇顧及。從中學進入大學,學生的學習方式有了根本的變化,因此學生要利用好業(yè)余時間,有意識地培養(yǎng)和提高自身的綜合能力與素質,主要包括以下幾個方面:
學習能力:即自學的能力。對中學生來說,學習就是按照學校的安排,在課堂上接受教師的知識傳授,課下完成老師布置的作業(yè)。而在大學中,需要學生自主地安排學習計劃、主動地獲取知識,不僅僅在課堂上進行知識的學習,在課下的時間還要去讀書、去思考、去實踐,逐步的提高自己的自學能力。
創(chuàng)新能力:所謂創(chuàng)新,就是用新思想、新方法和新技術解決工作中遇到的各種問題。作為大學生,只有具有良好的創(chuàng)新意識和能力,才能面對在未來學習和工作中面臨的各種挑戰(zhàn),有效的解決遇到的各種問題。
實踐能力:實踐能力是指在工作當中運用自身的知識去分析問題和解決問題的能力。對于工科專業(yè)的本科學生,實踐能力的強弱尤為重要,因此,在大學階段,應該著重加強諸如課程設計、實驗、實習、大學生科技競賽等環(huán)節(jié)的學習和訓練,以提高自身的實踐能力。
交流能力:交流能力指一個人與他人有效地進行信息交流的能力。在現代社會,交流能力是個人素質的重要體現,它代表了一個人的知識、能力和品德。本科學生無論畢業(yè)后無論進入那一個行業(yè),都是在一個團隊進行自己的工作,因此,如何與團隊內外人員的進行良好的交流對于自己的研究和工作是至關重要的。
四、結語
綜上所述,物聯(lián)網導論課程在本科教學的整個過程中有著重要的作用。通過本課程的教學,使學生對物聯(lián)網專業(yè)的基本知識有了一個初步的認識,并在學習的過程中逐步去適應大學的學習方法,為后續(xù)專業(yè)課程的學習也打下了一個良好的基礎。同時,在學生的思想當中逐步樹立起培養(yǎng)自身綜合素質的意識,最終成長為一個高素質的大學本科畢業(yè)生。
參考文獻:
[1]張小平.物聯(lián)網知識講座(一)[J].物聯(lián)網技術,2011,1(5):91-92
[2]沈蘇彬,范曲立.物聯(lián)網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報:自然科學版,2009,29(6):1-11
[3]袁靜.物聯(lián)業(yè)務的發(fā)展及網絡融合趨勢[J].電信技術,2010,1:10-12
【關鍵詞】高職;物聯(lián)網;課程建設
0 引言
目前,it業(yè)界和學術界一致認為,物聯(lián)網技術將帶來世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮,國家“十二五”規(guī)劃也已明確提出將物聯(lián)網產業(yè)作為新興戰(zhàn)略產業(yè)。無論是在企業(yè)界、工程界還是在學術界,物聯(lián)網研究和應用都受到了前所未有的重視,面對如此良好的發(fā)展契機,作為全國的首批示范性高職,我校對該領域的發(fā)展也非常重視,并已開始籌建物聯(lián)網專業(yè)。物聯(lián)網專業(yè)相關的的課程建設,是專業(yè)建設的一個重要基礎,是培養(yǎng)合格的物聯(lián)網專業(yè)人才的一個必備條件,因此物聯(lián)網課程的建設就成了一個極其迫切的任務和亟待完成工作。本文以我校物聯(lián)網專業(yè)的核心課程《物聯(lián)網數據處理技術》為落腳點,探索適用于高職的物聯(lián)網課程建設方案,對于其他同類的課程的建設也有一定的借鑒意義。
1 課程建設的知識點涵蓋與難點
1.1 課程建設涵蓋的技術領域
物聯(lián)網是通過新一代的it技術(如rfid射頻識別技術、zigbee技術、云計算技術等)將傳感器裝備或者嵌入到全球各行各業(yè)的物體中,通過相互之間的鏈接形成“物聯(lián)網”,然后通過云計算技術和超級計算機對收集到的海量數據進行處理和分析,達到對物體智能化管理和控制的目的。
物聯(lián)網中的個體通過感應器來感知信息,然后通過中間傳輸網來傳送信息,最后在數據處理中心進行智能處理和控制。隨著物聯(lián)網技術的廣泛應用,我們將面對大量異構的、混雜的、不完整的物聯(lián)網數據。在物聯(lián)網的萬千終端收集到這些數據后,如何對它們進行處理、分析和使用成為物聯(lián)網應用的關鍵[1]。
因此,物聯(lián)網信息數據處理涉及到物聯(lián)網通信數據結構、zigbee協(xié)議算法設計和實現、ipv6技術、中間件技術、后臺數據庫技術、數據挖掘技術和云計算與海計算技術。而就這些的技術相關的課程有《計算機網絡及ipv6技術》、《數據結構》、《數據庫》、《算法設計》和《面向對象的編程技術》。其中我系開設的《物聯(lián)網通信技術》課程就可以解決ipv6技術的問題,在該課教學中不再重復。
1.2 課程建設的難點
考慮到該門課程涉及的技術領域,我們將講授物聯(lián)網通信數據結構、zigbee協(xié)議算法原理與實現、z-stack原理和實驗部分,以及部分物聯(lián)網中間件技術和云計算技術的相關內容。與四年制普通本科院校相比,要涉及這些內容所開設的課程有《數據結構和算法》、《面向對象的編程技術》、《中間件技術》、《傳感器信息融合云與計算技術》,由此可見需要開設的科目多而且內容理論性很高。特別是《中間件技術》、《傳感器信息融合與云計算技術》這兩門課,均是大量的理論推導計算,通常在本科高年級或者研究生階段才講授。由于我們的同學在校學習只有兩年,該課程將在大二第二學期開設,很多同學的知識也僅限于模電數電c語言,如果大量的講授抽象的中間件技術、傳感器信息融合與云計算技術,很多同學會很難聽懂。同時高職學生的培養(yǎng)特點是加強他們應用和實踐的能力,所以大量講解理論的效果會是事倍功半[2-3]。
2 課程建設的具體實施過程
結合我系對物聯(lián)網專業(yè)學生的培養(yǎng)定位和學時分配,在充分考慮考慮課程技術內容和重難點的基礎上,我們課程的重點放在數據結構和算法編程實踐上,讓學生在實踐中學習,在編程中理解一些基本的數據處理方法和物聯(lián)網數據結構,做到實踐中有理論,理論和實踐相結合。在pc端的編程,我們采用dev++的編譯環(huán)境,側重于常用數據結構的編程與理解,這部分內容是課程學習的基礎,占到總課時的35%。在嵌入式和物聯(lián)網的技術方面,我們的技術落腳點選擇在了z-stack上。借助于z-stack物聯(lián)網實驗平臺,學生可以學習到物聯(lián)網技術領域中常用的數據處理技術,同時有了數據結構的基礎之后,就可以對z-stack協(xié)議棧中的算法實現和數據結構有更深的理解。該部分的內容占到總課時的35%。對于云計算和中間件技術,我們在課程中主要是以概念介紹和學生調研、小組匯報的方式進行學習,該部分的內容占到總課時的10%。最后我們針對課程開發(fā)了一個物聯(lián)網的實訓項目,主要以智能家居為切入點,技術內
容涉及到上位機使用、數據存儲、物聯(lián)網節(jié)點和協(xié)調器的調試和網關的設置,該課程的內容占到總課時的20%。該項目對前面的內容進行總結和具體實現,突出學生在做中學,弱化純原理性的學習,突出實踐性和學生對數據處理內容體驗。
3 效果與結語
考慮到高職學生在校學習該課程在國內目前缺少相關的教材,我們在整合和相關技術內容后,完成該課程素材、ppt以及程序實現部分。與此同時,我們引導學生積極查閱圖文資料,并借助于互聯(lián)網絡來積累項目素材和問題的解決方案。在教材編寫的過程中,我們積極利用現有的實驗平臺和多媒體技術,同時在課程建設過程中讓學生也參與進來,多聽取他們的學習感受,在第一輪教學實踐中取得了良好的效果。同時我們在課余時間積極鼓勵學生多學習、多思考,并帶領他們到物聯(lián)網企業(yè)了解實踐,把所學的技術直接應用到實際的開發(fā)中去,不斷加強專業(yè)本領,為將來就業(yè)打下堅實基礎。
【參考文獻】
[1]羅劍.高職院?!稛o線傳感網應用與實踐》課程建設的探索[j].科技信息,2012(34).
[2]周立功,王祖麟,陳計明,等.arm嵌入式系統(tǒng)基礎教程[m].北京:北京航空航天大學出版社,2008.
關鍵詞:物聯(lián)網;學科知識;融合;“云智能盆‘載’”;學習方式;創(chuàng)新人才
中圖分類號:G633.67 文獻標志碼:A 文章編號:1008-3561(2016)29-0070-02
“基于物聯(lián)網應用的創(chuàng)新實踐課程”是徐州市第三中學承擔的2015年江蘇省前瞻性教學改革建設項目。該項目是以物聯(lián)網的應用為載體,創(chuàng)新實踐活動情境,實現學習方式的轉變,培養(yǎng)創(chuàng)新人才機制的前瞻性教改課程。其中,如何促進物聯(lián)網與學科知識的深度融合,是項目需要解決的核心問題之一?;谡n程的視角,結合物聯(lián)網的特征、物聯(lián)網涉及的學科知識、物聯(lián)網應用的教育意義等對“物聯(lián)網與中學學科知識融合的路徑”進行探討。
一、為何選取物聯(lián)網應用作為課程媒介
時至今日,“互聯(lián)網+”已經成為影響當今社會發(fā)展的強大因素,“互聯(lián)網+教育”必將成為推動教育改革發(fā)展的關鍵因素。就像美國著名未來學家阿爾溫?托夫勒說的:“誰掌握了信息,控制了網絡,誰就擁有整個世界?!?由于多媒體具有集成性、可控性、交互性、信息非線性化和信息空間立體化的特點,必將對傳統(tǒng)教學“工業(yè)化”模式產生極大沖擊,帶來學習方式的轉變、教學時空的拓展、教學內容的生動化和教學形態(tài)的變化,從而導致教學價值觀、知識觀、師生觀、實踐觀等都隨之而重新構建。
在這樣的背景下,作為中學教育工作者,如何讓“互聯(lián)網走進中學生的世界”,用互聯(lián)網再造教育?我們選擇了“物聯(lián)網的應用”這一方向,設想通過運用物聯(lián)網解決“實際問題”的“創(chuàng)意制作”活動過程,促進物聯(lián)網知識與學科知識的深度融合,從而轉變學生的學習方式。物聯(lián)網技術是互聯(lián)網技術的新發(fā)展,是基于互聯(lián)網技術的技術,其核心理念就是將人、物、網相互聯(lián)結。南京郵電大學校長、博士生導師楊震教授說,世界上的萬事萬物,小到手表、鑰匙,大到汽車、樓房,只要嵌入一個微型感應芯片,把它變得智能化,這個物體就可以“自動開口說話”。再借助無線網絡技術,人們就可以和物體進行“對話”,物體和物體之間也能“交流”,這就是物聯(lián)網?!叭绻锫?lián)網再搭上互聯(lián)網這個橋梁,在世界任何一個地方,我們都可以即時獲取萬事萬物的信息??梢赃@么說,物聯(lián)網加上互聯(lián)網等于智慧地球?!?/p>
為什么選擇物聯(lián)網應用作為本課程的媒介呢?從物聯(lián)網的定義來看:物聯(lián)網是一種通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。這也告訴人們,物聯(lián)網并不是單純的一項技術,其應用的過程還會涉及到物理、化學、生物、地理、藝術等許多其他學科的知識,并能創(chuàng)新教育情境,從而產生巨大的教育力量。如圖1所示。
正因為解決具體的問題既需要物聯(lián)網知識,又需要其他學科知識,所以,物聯(lián)網應用就成為營造促進知識融合的新學習情境的媒介。
二、物聯(lián)網應用與學科知識的融合
“基于物聯(lián)網應用的創(chuàng)新實踐課程”是以問題解決為前提,借助物聯(lián)網應用營造學習情境,實現物聯(lián)網知識與學科知識融合的課程。那么,這種課程真的能夠促進學科知識與物聯(lián)網知識的深度融合嗎?下面結合實際案例,剖析一個由學生社團制作的物聯(lián)網項目,探討如下:2015年7月15日-18日,在第十三屆全國中小學信息技術創(chuàng)新與實踐活動中,徐州市第三中學選送的作品“云智能盆‘載’”奪得了“物聯(lián)網創(chuàng)新設計”賽團體組全國一等獎第一名的好成績。三名學生獲得NOC的最高獎項――第十三屆中小學NOC活動全國決賽恩歐希教育信息化發(fā)明創(chuàng)新獎?!霸浦悄芘琛d’”作品是由三位學生相互協(xié)作共同研制的,在“云智能盆‘載’”的創(chuàng)意、制作過程中,三位學生各展所長,既有分工又有合作,采取了典型的合作學習范式;他們常常為解決一個問題而苦思冥想、查閱資料、修改方案,許多時候還需要翻閱教科書、上網搜集信息、向學科教師咨詢技術性知識、物聯(lián)網知識、學科知識,等等。這是典型的自主學習和探究性學習方式的體現。在研制的過程中,他們自覺地將物聯(lián)網知識和其他學科知識相融合,用在作品創(chuàng)作上,并產生了新的認識。如表1所示。
創(chuàng)意制作物聯(lián)網作品的過程,不僅需要用到許多學科知識,如果指導教師抓住其中關鍵的知識,并及時地加以引導,那么還能深化學生對這一部分知識的理解。比如,教師發(fā)現學生在制作“云智能盆‘載’”時,多次咨詢“流速與壓差關系及其控制”的問題,就為他們做了一次專門的“壓強與流速關系”的講座,從而加深了學生對這一部分物理知識的理解。
三、物聯(lián)網作品制作過程的教育意義
關鍵詞:中職計算機網絡技術;物聯(lián)網技術;實訓教學
引言
物聯(lián)網技術是隨著信息產業(yè)的第三次革命而逐漸興起的一項技術,涵蓋的領域較廣,在我國的發(fā)展也逐漸趨向于成熟。我國的智能工業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網、智能醫(yī)療、智能農業(yè)以及智能家居等行業(yè)中都有物聯(lián)網技術的身影,物聯(lián)網技術上上述各行業(yè)中應用都取得了一定的成效。早在09年,溫總理就在感知中國的講話中提到了物聯(lián)網技術的應用。隨后物聯(lián)網技術就迎來了發(fā)展的春天,隨著物聯(lián)網研究機構的逐漸建立,現階段我國各行業(yè)的發(fā)展都急需物理網技術人才。因此,中職學校應具備一定的大局觀,順應社會發(fā)展的需求,加強對物聯(lián)網技術人才的培養(yǎng),為社會培養(yǎng)更多的物聯(lián)網技術人才,進而推動物聯(lián)網技術在各領域中的應用,最終促進我國社會與經濟的深入發(fā)展。
1、物聯(lián)網技術專業(yè)的教學現狀
現階段,物聯(lián)網技術專業(yè)受到了我國大多數高校的重視,專門開設了物聯(lián)網工程技術專業(yè),并將其作為重點專業(yè)。但是當前物聯(lián)網技術教學在我國仍處于探索與實踐的階段,體系還沒有發(fā)展成熟,也沒有太多的先進經驗能夠借鑒。與此同時,中職學校也逐漸加強了對物聯(lián)網技術專業(yè)的規(guī)劃與設置。而物聯(lián)網技術本身具有一定的復雜性,這是因為物聯(lián)網技術是以計算機網絡技術為基礎并融合了多種技術而形成的一種新型計算機技術。但是,當前我國的中職院校學多存在學科體系不全面、師資力量較薄弱、教學實訓設備較落后、學生基礎薄弱以及學制時間較短等問題,使得物聯(lián)網技術教學質量難以保證。因此,如何在現有條件下,提高物聯(lián)網技術的教學質量是當前中職學校關注的重點問題。
2、加強物聯(lián)網技術教學實訓的探索與實踐
2.1加強對物聯(lián)網技術教學內容的控制
當前中職學校中物聯(lián)網技術專業(yè)教學的內容不僅包括電子專業(yè)中的傳感器、電子電路以及單片機編程基礎等課程,還包括計算機專業(yè)的網頁編程、數據庫、網絡配置以及安卓編程基礎等課程,同時還包括電子專業(yè)與計算機專業(yè)都涉及到的常用軟硬件設備課程,這門課程相對來說,具有更加簡單實用的特點。2.1.1傳感器課程學生通過這門課程的學習,能夠對主流的傳感器進行有效的識別,并對其基本功能與原理進行全面的理解,以便學生在將來的工作中能夠根據實際需求,進行合理的傳感器選擇。由于傳感器是物聯(lián)網獲得數據的重要來源,教師應重視對這一課程的教授,讓學生能夠對不同傳感器擁有的功能進行了解,以便學生在將來工作時,能夠根據實際需求,對不同的傳感器進行合理利用。2.1.2電子電路課程教師還應重視電子電路課程的教學質量,讓學生能夠對電子電路相關知識進行有效掌握,并在以后的工作中能夠根據實際需求,對電子設備及電路進行正確的識別、安裝、應用及測試等。而現階段我國的電子產品具有較高的集成度以及較好的穩(wěn)定性,因此,教師在對中職學生進行電子電路課程的教學時,應注重對學生動手能力的培養(yǎng),確保學生能夠安全的進行電線電路的連接,確保電線電路的連接能夠達到牢固、美觀的目標。2.1.3單片機編程基礎課程而單片機編程基礎這一課程要求學生能夠對簡單的編程技術進行掌握,同時還要求學生能夠掌握程序的寫法,讓學生在今后的工作中,能夠對其進行簡單應用。但是還應注意的是,單片機編程這一課程是高校計算機專業(yè)學生的課程,具有難度較大的特點,因此,中職教師在對學生進行基礎教學中,應降低對學生的要求。一般來說,中職學生只需掌握單片機編程基礎知識即可。某些同學如果對這門課程比較感興趣,可以在掌握基礎知識后,自行深入學習。2.1.4網頁編程課程學生能夠靈活的運用C#語言在IIS平臺上制作動態(tài)網頁,已適應社會發(fā)展的需求。由于C#語言作為現階段動態(tài)網站開發(fā)過程中使用最多的編程語言之一,具有豐富的功能,使用較為簡便,具有極強的擴展性,因此,學生通過對C#語言的學習與掌握,不僅能夠進行物聯(lián)網的搭建,同時還能夠在網絡公司與軟件公司中得到有效的應用,進而為學生拓寬了就業(yè)面。2.1.5數據庫課程教師應加強對數據庫課程的教學,確保學生能夠完成數據庫服務器的搭建,并確保數據庫服務器能夠安全穩(wěn)定的運行,完成簡單的數據表的創(chuàng)建,以滿足測試、調試的需求。而數據庫在實際工作中的應用與管理都對工作人員的學歷具有較高的要求,因此,中職學生應將學習的重點放在數據庫基礎知識的學習上。應將MSSQL、MYSQL和ACCESS等作為主要學習的數據庫,這些數據庫軟件具有操作方便且實用性強的特點。2.1.6網絡配置課程教師還應加強對網絡配置課程的教學,確保學生能夠對常見的網絡進行配置與管理。這門課程主要包括交換機、路由器、防火墻、VPN和無線設備等方面的知識,這些知識在物聯(lián)網技術中的應用具有較大的彈性空間。2.1.7安卓編程基礎課程教師還應加強對安卓編程基礎課程的教學,確保學生在完成這一課程的學習后,能夠在安卓環(huán)境中,進行相關APP的制作開發(fā)。這就要求學生要能夠對各種網絡程序的資源進行應用,還要求學生能夠利用美化操作來優(yōu)化APP。這是因為安卓系統(tǒng)是我國應用最普便的開發(fā)環(huán)境,不僅存在于手機中,同時還存在各種智能電視與相關平臺中。鑒于此,學生應重視這一課程的學習,以實現對安卓系統(tǒng)的有效應用。人們通過對安卓系統(tǒng)的使用,能夠對傳感器與網絡中的數據進行有效的查詢、匯總與管理。因此,中職學生應對安卓編程基礎課程進行全面的學習與掌握。2.1.8常用軟硬件設備課程教師還應重視常用軟硬件設備課程的教學,讓學生能夠對實際工作中可能會用到的各種常見的軟硬件設備具有一定的應用能力。比如對LED展示屏、RFID設備、打印機、開關量采集器以及模擬采集器、串口服務器等的應用。這些常見的軟硬件設備的使用已經十分普及,這是由于上述軟硬件設備具有應用便捷的特點,特別是有些而且已經具有了完善的軟件與配置程序,因此,被廣泛應用于各行各業(yè)中。
2.2加強對物聯(lián)網技術教學實訓的探索
中職學校還應加強對物聯(lián)網技術教學實訓的探索與實踐,在現有條件下,提高對物聯(lián)網技術教學實訓的力度,對現有的網絡專業(yè)課程進行合理的調整。首先,中職學校應對現有的學科進行調整,比如,可以將物聯(lián)網技術教學加入到現有的計算機網絡技術、計算機軟件以及電子技術應用等專業(yè)。其次,中職學校還應加強對物聯(lián)網技術相關專業(yè)的教學資源與實踐的有機整合,制定出一套全面完整的物聯(lián)網技術專業(yè)教學課程及實訓實踐的方案,為物聯(lián)網技術人才的培養(yǎng)指明方向。最后,中職學校還應根據企業(yè)對物聯(lián)網技術應用的實際要求,對實訓課程進行調整,確保中職學生能夠滿足要求。同時學??梢远ㄆ谂e辦物聯(lián)網應用技能比賽,通過比賽能夠加強中職學生對物聯(lián)網知識的理解、掌握和應用,提升綜合創(chuàng)新應用設計水平和就業(yè)競爭力,幫助學生順利實現由學校畢業(yè)生到企業(yè)所需人才的轉變,掌握最新的市場脈搏。
2.3加強對物聯(lián)網技術的實訓室的配置
中職學校還應加強對物聯(lián)網技術實訓室的配置,為學生進行物聯(lián)網技術實訓提高較好的硬件條件。首先,中職學校應對現有的網絡工程的實踐教學配備進行合理的改造與應用,并合理的購置物聯(lián)網實訓模塊相關設備來實現對物聯(lián)網應用工程環(huán)境與實際應用環(huán)境的模擬,最終形成理論與實踐一體化的物聯(lián)網技術實訓室,進而對中職學生進行系統(tǒng)的物聯(lián)網技術應用的培訓。其次,校方還可以與企業(yè)加強聯(lián)系與合作,通過企業(yè)提供的支持來建設實訓室,并與企業(yè)建立人才培養(yǎng)合作計劃,提供實訓教學質量,甚至可以定向向企業(yè)輸送人才。最后,校方應滿足企業(yè)對才的實際需求,在設置實訓課程時,可以對企業(yè)的相關意見進行合理參考,確保為企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的物聯(lián)網技術人才,確保其在日后的工作中能夠為企業(yè)帶來經濟效益,而這也是企業(yè)對實訓室建設進行投資的主要目的。結語綜上所述,隨著物聯(lián)網技術在我國各行業(yè)中應用的普及,當前物聯(lián)網技術相關人才嚴重缺乏,中職學校應以此為出發(fā)點,加強對計算機網絡技術專業(yè)物聯(lián)網技術教學實訓的實踐與探索,通過加強對物聯(lián)網技術涉及到的各門課程的教學,提高學生對物聯(lián)網技術知識的掌握與應用能力,同時加強對物聯(lián)網技術教學實訓的實踐與探索,并加強對物聯(lián)網技術教學實訓室的配置,進一步提高學生對物聯(lián)網技術的應用能力,進而提高學生的就業(yè)競爭力,最終達到提高就業(yè)率的目標。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育.中等職業(yè)學校專業(yè)教學標準---信息技術類(第一輯)[M].高等教育出版社,2015.
[2]黃永前,劉凌.中職計算機網絡技術專業(yè)物聯(lián)網技術課程設置探索[J].物聯(lián)網技術,2016.
關鍵詞 物聯(lián)網;大學外語;教學改革
中圖分類號:H319.3 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)04-0131-02
IOT-Based Teaching Mode Reform of College Foreign Language Teaching//LI Lei
Abstract Though the technology of IOT has been applied widely in education, the study of its application in college foreign language teaching has not been so much. Based on the present IOT research, the article discusses the mode and method of the IOT application, which promotes the technology-assisted teaching reform.
Key words IOT; college foreign language; teaching reform
1 前言
大數據時代的傳統(tǒng)教育模式受到極大沖擊,以數字教育和智慧教育為特征的新型外語教育正在經歷一次信息化技術的巨大變革。外語教育集社會性、文化性、認知性、信息性為一體,受到行為主義、認知主義、建構主義及后方法語言教育觀的影響,與教育技術緊密融合,正在開展基于“普適計算”的網絡交互式外語教學新模式改革[1]。
2 物聯(lián)網的定義及應用
物聯(lián)網(The Internet of Things,IOT)是借助信息傳感系統(tǒng)、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)(GPS),通過網絡實現信息交互,完成智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網絡。它是現代信息技術發(fā)展到一定階段后出現的,被稱為信息產業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新,其本質包括互聯(lián)網特征、識別與通信特征以及智能化特征。在產業(yè)應用方面,物聯(lián)網可實現高效智能化管控,組織大規(guī)模數據應用于各行各業(yè)。近年來,物聯(lián)網技術對教育的促進作用呈上升趨勢,但囿于其應用模式的局限性,目前尚未得到大規(guī)模應用。
傅騫等[2]提出新一代物聯(lián)網的教育應用模式,以物聯(lián)網教育資源的共享為出發(fā)點,通過資源庫的開發(fā)和建設,降低教育應用的難度和成本,使物聯(lián)網教育應用的普及成為可能。王冬梅[3]提到物聯(lián)網能夠優(yōu)化教學環(huán)境,豐富教學資源以及改進教學模式。王炎[4]認為應基于物聯(lián)網實行互動式的英語教學模式[8],而曹亮則建設性地提出物聯(lián)網環(huán)境下的泛在學習模式[5]。
3 物聯(lián)網環(huán)境下的大學外語教學
外語是一種溝通的工具,不能脫離現實生活而存在。外語教學中應盡可能地使用真實場景中的語言材料教學,培養(yǎng)學生實際應用語言的能力。目前多數大學外語的教材采用了交互式網絡平臺輔助教學材料的編寫模式,為學生豐富語言學習形式提供了可能。除此以外,教師可引導學生利用有線或無線設備瀏覽學習豐富的網絡語言學習材料,鞏固和加強對課堂所學知識的理解和掌握。物聯(lián)網注重物與物、物與人之間的互聯(lián)互通,體現在教學中,即是教學者、學習者和教學設施之間的互聯(lián)互通問題。
基于物聯(lián)網環(huán)境,大學外語教師可以營造智能化的教學環(huán)境,加強教學管理,拓展課外教學活動,構建外語課堂的網絡交互式教學模式。在現實生活中的言語交流是融合多種信息模態(tài)的,包括聲音、文字、形象等方面。人類獲取信息的途徑包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等方面。在目前互聯(lián)網環(huán)境下,由于數字技術還未發(fā)展完善,課堂教學多使用幻燈片、投影儀及網絡上的視頻等相對分離的信息傳遞方式,形式僅限于視覺和聽覺兩方面。隨著觸覺、嗅覺和味覺等信息傳遞技術的應用,虛擬世界中的互動模式變得更加接近自然和真實的狀態(tài)。外語教學應充分吸收這些先進的科技手段,模擬真實的語言環(huán)境,模擬更為逼真的具體交際行為。
云計算技術與泛在學習理論同步產生并相互促進,整合一切信息資源服務于智能化的學習。為實現基于云資源的泛在學習,必須具備廣泛的學習資源內涵。一些基于云資源的智能化、無線化和移動化的輔助學習網站,已經為外語泛在學習帶來極大的便利,使學生有可能依據自己的興趣、需要和學習進度,選擇特定的學習內容、時間和方式。學習過程中,學生可經由無線網絡連通世界任何一個地區(qū),實時或非實時地運用網絡學習工具,選擇一個或多個協(xié)作學習或交流的伙伴,創(chuàng)設特定的交互內容和程序,實現既定的學習目標。
4 構建基于物聯(lián)網的新型大學外語教學模式
在物聯(lián)網環(huán)境下開展的大學外語教學模式改革必須有一定的軟硬件基礎、科學合理的教學原則和評價方法以及豐富的教學內容,具體包括以下幾個方面。
教學形式多樣 目前,大多高等院校的校園無線網絡實現了全覆蓋,為手機、平板電腦、筆記本電腦的接入提供了有利條件。圖書館、教學區(qū)、生活區(qū)及校園中的無線網絡有助于學生隨時隨地通過多種模式接入學習界面,與世界上最先進、最現代的教育手段接軌。課堂多媒體的應用輔以課下網絡課堂的知識擴充,極大地改變了傳統(tǒng)教學中信息溝通渠道不暢的局面,有助于實現多元化信息交換模式的更新和改革。
教學方法新穎 Web 3.0環(huán)境下的外語教學模式支持學生的個性化自主學習,是一種課程內容與網絡技術結合而成的無縫生態(tài)學習環(huán)境。這種教學模式傳授的內容將借助云資源庫和校園網內部的教學資源庫、外語教學系統(tǒng)公共服務平臺等渠道,實現教學連接、交互和協(xié)作的泛在性學習。結合大規(guī)模的在線課程“慕課”及“翻轉課堂”等新型教學模式,教師可以根據不同的教學對象設計有針對性的教學計劃,通過充分的課前資源準備和提供,引導學生在課堂上進行合作探究、鞏固練習,給予學生個性化指導、反饋評價,并最終完成課程總結。
教評方式科學 教學相長的原則充分體現在整個教學過程中,教師采用形成性評估和終結性評估相結合的方式評價學生,學生也可實施自評和小組互評。評估的目的在于及時發(fā)現和解決問題,是終結性評價的有力補充手段。物聯(lián)網環(huán)境下的形成性評估可以形式更加多樣,也更容易操作和管理。教學管理部門可充分利用新技術,對教師開展引導和培訓,鼓勵教師采用新媒體形式開展評價,并及時向學生反饋評價結果,以促進其下一時期的學習。教師在這一過程中的總結和反思也助于新一輪教學方法和手段的調整。
教學內容豐富
1)大學英語教學。以大學英語聽說課程為例,學生可利用大學英語自主學習中心、校園網所提供的教學資源和平臺開展網絡化學習,根據自身的能力、水平、需求自主選擇學習內容和學習方式。綜合的教學系統(tǒng)通常包括學習記錄、課程作業(yè)、在線考試、自主測試、學生互動等內容,輔助以嚴格的管理系統(tǒng)。學習資源庫的內容可包含以下內容:英語電影電視劇資源庫、通識學科知識資源庫、國外名校公開課資源庫以及名人演講、對話、訪談和論壇等英語電視節(jié)目資源庫、英語新聞資源庫等。教師在課堂上主要針對學生的口語予以輔導,包括語音、口語句型等方面。除此以外,還可以采用“微課”等新型授課形式,錄制一些特定專題的小視頻(如四六級考試輔導、詞匯語法知識、聽力和口語技巧等),幫助學生學習課程中某部分的知識。
2)專業(yè)英語教學。在公共英語基礎上開設的專業(yè)英語課程,也是大學英語的重要組成部分,而且也已成為大學英語改革和轉型的新方向。傳統(tǒng)的專業(yè)英語教學枯燥無味,與學生的日常學習和生活關系不夠密切,教學效果欠佳。在物聯(lián)網基礎上,結合最新的英語教學理念,專業(yè)英語教學也可以通過多樣化的教學形式改善教學效果。教師可以在課前把一些與課程內容相關的文本、音頻、視頻傳到網絡學習平臺上,課堂上引導學生對課前所學內容進行總結、梳理,采取小組討論和分組展示的方式匯報學習的成果。學生在自主學習和小組學習的過程中,澄清了疑惑,提高了學習興趣,也訓練了專業(yè)英語的實際應用能力,充分利用語言工具解決學習和研究中遇到的問題,吸收行業(yè)內最新的研究成果,為以后從事專業(yè)學習研究和實際工作打好基礎。
5 結語
總之,在新形勢下大學外語教師要自覺轉變自身角色,從以往的教育者轉變?yōu)榻虒W活動的組織引導者、教學資源的研發(fā)者、自主學習的診斷與評價者等?;诮虒W的反思有助于促進教師自身的發(fā)展,教師也要反過來增強整合多種教學資源的能力,以應對大數據時代帶來的新的挑戰(zhàn)。
參考文獻
[1]周文娟.大數據時代外語教育理念與方法的探索與發(fā)現[M].上海:上海交通大學出版社,2014.
[2]傅騫,陳玲.基于物聯(lián)網教育資源庫的模式研究[J].中國電化教育,2013(8):110-115.
[3]王冬梅.物聯(lián)網與大學英語教學[J].文學教育,
2014(4):74-75.
【關鍵詞】物聯(lián)網;物聯(lián)網工程專業(yè);人才培養(yǎng)
物聯(lián)網的概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出,是指依托射頻識別技術和設備將所有物品與互聯(lián)網連接起來,實現智能化識別和管理而形成的網絡。[1]物聯(lián)網是繼計算機、互聯(lián)網、移動通信后的又一次信息化產業(yè)浪潮,將催生一個巨大的新興產業(yè)。產業(yè)未興,人才先行。2010年教育部在高校本科教育階段設立物聯(lián)網工程專業(yè),以期為重要戰(zhàn)略性新興產業(yè)――物聯(lián)網相關產業(yè)培養(yǎng)高素質人才。物聯(lián)網技術屬于“集成創(chuàng)新型”技術,因此物聯(lián)網工程專業(yè)的人才應該屬于“工程應用型”人才[3]。如何實現這一目標是各個高校共同探索的話題。作為一名教師,結合自身實際工作經驗,對此有以下幾點思考。
1.形成以培養(yǎng)目標為導向的特色課程體系
物聯(lián)網工程是一門覆蓋范圍很廣的綜合交叉學科,涉及計算機科學與技術、電子科學與技術、自動化、通信工程、信息安全、智能科學與技術等諸多科學領域[4],合理的課程設置有助于師生形成清晰完整的知識結構。要制定合理的課程體系,可以從以下三方面著手:
首先要整體把握物聯(lián)網的體系架構要對物聯(lián)網的整體框架和關鍵技術有整體把握。物聯(lián)網的架構分為三個層次:感知層、網絡層、應用層。信息在感知層采集和獲取后,經網絡層得以共享并實時交互,最終在到達應用層經過分析處理,最終實現決策和控制。課程體系要涵蓋這三個層次,各層次間要能順利連接。同時物聯(lián)網關鍵技術如M2M、傳感器、云計算等在整個課程體系中有所體現。
其次要明確專業(yè)培養(yǎng)目標。物聯(lián)網企業(yè)的人才需求譜系中不僅包含高層次的研發(fā)人員,同時也包含大量物聯(lián)網產品生產制造與物聯(lián)網系統(tǒng)集成中設備安裝、調試、維保等方面的高端技能型專門人才。因此,物聯(lián)網工程專業(yè)的就業(yè)崗位可定位為:物聯(lián)網電子產品的生產與制造、物聯(lián)網工程系統(tǒng)集成與項目實施與管理、物聯(lián)網工程項目售前售后服務與運行維護。物聯(lián)網工程專業(yè)的課程設置要有明確的就業(yè)指引。根據崗位要求設置合理課程體系,培養(yǎng)學生核心職業(yè)能力。
最后要重建核心課程。目前物聯(lián)網工程專業(yè)課程設置沒有專業(yè)特色,課程設置大多是將各個交叉學科的相關課程直接設置在物聯(lián)網工程專業(yè)的課程體系之中,比如將計算機專業(yè)相關的課程、通信專業(yè)相關的課程以及電子技術相關專業(yè)的課程組合成物聯(lián)網工程專業(yè)課程。這樣設置導致課程體系復雜、內容繁多、缺少層次[5],教師授課以孤立的學科要求為教學目標進行授課,學生因精力有限很難深入,形成的知識結構混亂,很難加以應用。課程的內容方面,大多是在原傳統(tǒng)專業(yè)的核心要求上略作刪減,導致學生無法獲取一些非本課程重點而對后續(xù)課程極為重要的知識點。比如物聯(lián)網工程專業(yè)的專業(yè)基礎課電路與電子學,按照傳統(tǒng)電子技術相關專業(yè)的要求,耦合電路屬于選講甚至閱讀內容,不做考核,許多老師在授課時間有限的情況下會選擇學生自學或者只做概述,而對于物聯(lián)網工程專業(yè)的學生來說,這部分內容相當重要,是理解其后續(xù)專業(yè)課射頻識別工作原理的重要知識儲備。因此,在確立物聯(lián)網工程專業(yè)課程體系的時候,應充分考慮各學科之間的關聯(lián),是否符合物聯(lián)網專業(yè)從上至下的知識結構,而不是簡單堆砌,更不是簡單取舍。在培養(yǎng)目標的引導下,梳理學生能力形成所需掌握的知識點,將傳統(tǒng)相關課程進行重組或拆解,并為之確定新的教學大綱,從而形成具有物聯(lián)網工程專業(yè)特色的新課程,以突顯符合培養(yǎng)目標的本專業(yè)特色。
2.組建有清晰角色定位和分工的教學團隊
師資隊伍是專業(yè)建設與發(fā)展的保障。作為一門新興學科要發(fā)展,物聯(lián)網工程專業(yè)急需一支專業(yè)的教師隊伍。但物聯(lián)網涉及學科眾多,尋求精通多學科教師又不易實現。面對這種困境,物聯(lián)網工程專業(yè)建立之初,可以嘗試鼓勵教師在各自的領域深入研究,以實際應用為向導或者以項目任務驅動的方式,組織青年教師學習鉆研自己所掌握技術在物聯(lián)網中的應用方式及其接入點,了解與其他領域知識相結合時所需的核心知識點,以達到熟練掌握和應用某一項物聯(lián)網關鍵技術的目的,從而在實際教學中將每個人的技術優(yōu)勢發(fā)揮到最佳,使學生能取眾師之長,實現成為“卓越物聯(lián)網工程師[6]”的最終目標。
3.轉變教學思維,充分發(fā)揮學生主體地位作用
基于問題的學習(簡稱PBL)于1969年由美國神經病學教授Barrows首創(chuàng),是以學生組成的學習小組圍繞系列復雜問題自主分析,找到解決方案,并學習到所需知識的過程。PBL教學法可以幫助學習者構建廣博而靈活的知識基礎,培養(yǎng)學生自主學習的能力和實踐能力,激發(fā)學生的學習興趣。[9]無論從實踐還是理論研究上,物聯(lián)網工程專業(yè)目前都還處于探索階段[8],涉及學科知識寬廣,相關技術甚至重要術語的定義都在持續(xù)更新中,“老師講授―學生被動接受”的傳統(tǒng)方式已經不能滿足學習的需要,這要求學生有自主獲取新知識的能力和熱情。實際教學中可以嘗試在物聯(lián)網工程專業(yè)的主干課程如物聯(lián)網導論中引入PBL教學方法,例如在講解物聯(lián)網是什么、物聯(lián)網體系架構、物聯(lián)網應用等關鍵問題時,可以給出問題,讓學生通過資料查詢、文獻檢索及其他現代信息技術手段獲取相關信息,分組討論、歸納、整理、分析總結,讓學生來充當問題的解決者,教師最后歸納補充,進行重難點講解。
筆者在講授物聯(lián)網工程專業(yè)課程物聯(lián)網導論曾嘗試采取這種教學方法,讓學生參入到教學過程中來,充分發(fā)揮學生主體作用,效果明顯。物聯(lián)網工程專業(yè)不同于傳統(tǒng)成熟專業(yè),存在很多正在發(fā)展未有定論的理論,比如物聯(lián)網的定義是什么,各種組織給出很多不同的解釋,但至今為止,還未有統(tǒng)一的權威釋義。學生在尋求答案過程中,不同于被動接受單一答案,可以了解不同定義提出的背景和當時物聯(lián)網發(fā)展的現狀等等問題,在理解了別人解釋之后經過討論和思考能夠形成自己的“定義”。同時,這一系列的過程讓學生了解物聯(lián)網工程專業(yè)的特點,也提醒學生要有知識更新的意識,逐漸培養(yǎng)提升學生自主學習的能力。
4.以課程設計方式,逐步培養(yǎng)學生實踐能力
物聯(lián)網工程專業(yè)是由戰(zhàn)略性新興產業(yè)催生的新專業(yè),相比傳統(tǒng)專業(yè)更注重專業(yè)實踐環(huán)節(jié)。[10]它集成交叉的特點對學生將所學知識綜合運用與實踐的能力要求很高。學生不僅要對各種信號的采集、處理、交換、傳輸的理論與技術熟練運用還要具備較強的綜合應用無線傳感網絡及一定的軟件開發(fā)能力。在課程的設計上,一方面要加大實驗課在教學中的比重。針對專業(yè)難點和重點內容,通過驗證實驗的方式組織教學,讓學生通過動手獲得新感知新體驗,幫助理解和掌握本專業(yè)的核心專業(yè)技術。另一方面要以課程設計逐步培養(yǎng)學生實踐能力。物聯(lián)網系統(tǒng)的構建從硬件模塊的搭建到軟件平臺的設計不但需要理論知識的貯備,更要求學生具有較強的實踐能力。傳統(tǒng)的完成理論學習進行畢業(yè)設計的方式是難以實現的。結合物聯(lián)網工程專業(yè)的這個特點,給物聯(lián)網工程專業(yè)的專業(yè)基礎課和專業(yè)課設置對應課程設計,例如傳感器等課程課程設計完成數據采集模塊設計,模擬電路、數字電路等課程完成報警電路設計,無線傳感網絡等課程完成局域網組網設計、C語言程序設計、Java語言程序、數據結構與算法、數據庫等課程設計完成應用軟件的設計,最后的專業(yè)實訓課將所有課程設計整合。合理設計實踐節(jié)點,以課程設計的方式逐步培養(yǎng)學生實踐能力。
物聯(lián)網工程專業(yè)是個知識綜合性強,實踐和創(chuàng)新應用能力要求高的專業(yè)。在物聯(lián)網的全面應用時代到來之前,高校應在實際教育教學中不斷思考與改革,形成學科專業(yè)優(yōu)勢,培養(yǎng)符合未來社會發(fā)展需求的復合型人才。
參考文獻
[1]工業(yè)和信息化部電信研究院[R].中國物聯(lián)網白皮書,2011.
[2]吳功宜.對物聯(lián)網工程專業(yè)教學體系建設的思考[J].計算機教育,2010,11.
[3]王志良,等.物聯(lián)網工程概論[M].機械工業(yè)出版社,2011.
[4]劉濤.高校物聯(lián)網專業(yè)人才培養(yǎng)體系的思考[J].物聯(lián)網技術,2014(1):76-78.
[5]沈雪珍,等.基于物聯(lián)網專業(yè)教學的幾點思考[J].中國電子商情(科技創(chuàng)新),2013(15):48.
[6]顧衛(wèi)杰,等.對不同層次教育的物聯(lián)網專業(yè)定位的思考[J].中國電力教育,2011(27):182-183.
[7]鈕旭光,等.將PBL教學模式引入農業(yè)微生物學實驗課的幾點思考[J].四川教育學院學報,2012,28(8):25-27.