競賽驅動的高職院校物聯網實踐教學模式探析論文
1. 引言
物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信之后的新一輪信息技術革命，是信息技術領域未來競爭的制高點和產業升級的核心驅動力。物聯網專業是一個新興的、綜合性很強的專業，涉及到微電子技術、計算機技術、網絡通信技術、自動化控制技術等多個領域。2010 年教育部審批通過我國高校首批物聯網專業，至今教育部先后審批通過了300 多所本科院校開設“物聯網工程”專業，200 多所高職高專開設“物聯網應用技術”專業。為適應蘇州地區物聯網產業發展，我校在深入行業企業充分調研的基礎上，于2012 年在計算機網絡技術專業的基礎上開設了物聯網方向，同年成功申報物聯網應用技術專業，并于2013 年正式招生。同時于2012 年開始建設中央財政支持的物聯網應用技術綜合實訓基地，2013 年基本建成。包括：環境感知實訓室、物聯網接入與通信實訓室、物聯網終端應用開發實訓室、物聯網系統集成實訓室、物聯網創新實訓室、物聯網新技術實驗室和物聯網控制中心等各具特色的實驗實訓室群，為“物聯網應用技術”新專業的實踐教學奠定了堅實的基礎。2012 年至今，物聯網應用技術專業(含計算機網絡技術專業物聯網方向)已累計招生7 個班級、在校生200 多人。
在物聯網應用技術專業的實踐教學中，我們發現傳統的實踐教學體系和教學模式對該專業的教學效果存在著較大的制約性和局限性。而近些年國家和各省市舉辦的物聯網技能競賽陸續開展了起來，參賽院校數量和水平逐年提升。這些競賽圍繞著物聯網相關領域的研究熱點和前沿技術，給出問題的完整解決方案，具有實用性、競技性、趣味性和激勵性，能夠培養學生的學習興趣，提高其工程實踐能力，激發其創新思維，學生積極性很高。為此，我們提出了競賽驅動的高職院校物聯網實踐教學新模式，以使物聯網實踐教學具有創新性、科技性、專業性和可行性。
2. 物聯網應用技術專業實踐教學中存在的問題
盡管有著物聯網應用技術綜合實訓基地這樣較為完備的實驗實訓設施，作為一個新興專業，通過這幾年的專業開設實踐和調研，我們發現該專業在實踐教學中還存在以下問題：
(1)知識復雜度高、綜合性強，涵蓋了電子技術、計算機技術、網絡通信技術和軟件應用開發技術等多個專業學科。學生在學習過程中，抓不住重點，理不清頭緒，難以把握好學習的方向，逐漸喪失了對專業的興趣。
(2)對實踐教學的重視程度不夠，實驗內容與實際應用相脫離，設計型實驗內容偏少，實驗模式較呆板，學生在實驗課上只是機械地被動模仿老師的操作，學習主動性積極性不高，教學效果較差。
(3)學校和指導老師大多愿意挑選高年級學生參加各類大學生物聯網競賽項目和教師在研項目，低年級學生很難有機會參與，錯過了新生階段這一培養學生專業興趣和專業認同的關鍵時期。另外，這些項目還沒有與實驗、實訓等教學內容有機地統一起來。
3. 競賽驅動的高職院校物聯網實踐教學模式
約翰·杜威提出的“做中學”是當前工程教學領域廣為接受的教學方法，“做中學”也就是“從活動中學”“從實踐經驗中學”，讓大學生通過各類物聯網競賽活動去學習專業知識和技能是一種更好的學習方法。目前的大學生物聯網競賽大都是針對當前的研究熱點問題進行選題，讓大學生在綜合應用所學理論知識的基礎上，設計出一個比較完整的方案來解決相關領域的應用問題。這些競賽活動集實用性、競技性、趣味性和激勵性于一身，廣受學生喜愛。競賽提高了學生專業學習的主動性和積極性，促進了學生專業知識的學習，提升了工程實踐能力，培養了學生的科技創新意識和創新能力。同時還培養了大學生的團隊合作精神，磨練了意志品質和心理素質。因此，將競賽活動作為載體有機地融入到物聯網應用技術專業的實踐教學中，可以克服目前傳統實踐教學中存在的問題，有效地推動物聯網實踐教學的開展。
目前，我校參加的比較大型的物聯網競賽活動主要有兩個：一是全國高校物聯網應用創新大賽，該比賽從挑戰、創想、實踐三個方面命題，由編程挑戰賽、創意賽和應用挑戰賽三個競賽賽項組成，旨在培養學生在物聯網方面的學習能力、創新意識和動手能力，為全國高校物聯網教育教學和研究創新成果提供一個集中展示的平臺;另一個是高等職業院校技能大賽物聯網技術應用賽項，該競賽面向物聯網設備安裝配置、嵌入式應用開發、物聯網應用系統開發、物聯網應用工程實施、物聯網應用工程維護等職業崗位，重點考查參賽選手物聯網應用技術的實踐操作能力與創新能力，包括物聯網應用環境安裝部署、物聯網感知層開發調試、物聯網移動應用開發、物聯網PC 應用開發等。針對這兩個主要的物聯網競賽活動，我們主要通過以下幾個方面將競賽項目融入到物聯網專業的實踐教學中，推動物聯網實踐教學的開展。
(1)專業課程調整
調整后的課程與物聯網競賽的各個項目相統一。將《物聯網技術導論》調整至第2 學期，為全國高校物聯網應用創新大賽的創意賽提供技術支持;《單片機原理與應用》和《JAVA 程序設計》調整至第3 學期，《Android 應用開發》調整至第4 學期，__為全國高校物聯網應用創新大賽的編程挑戰賽提供技術支持;而在第5 學期學習了《嵌入式系統開發與應用》和《物聯網應用開發》課程后，可為全國高校物聯網應用創新大賽的應用挑戰賽和高等職業院校技能大賽物聯網技術應用賽項提供技術支持。這樣學生在校學習的每個學年均有相關課程作為相應競賽項目的技術支撐，從第1 學年開始學生就可以參與到競賽項目之中，可以有效地促進《電路與電子技術》、《傳感器原理及應用》等其它課程的學習。指導老師也可根據競賽項目的不同分別選擇不同年級的學生參加，從而使學生在新生時期就可以通過競賽的參與培養起深厚的專業興趣。
(2)實驗內容改革
由指導老師將競賽項目分解成多個子任務，每個子任務再進一步分解為多個具體的實現方法，將各種具體的實現方法與實驗實訓項目相結合形成若干個模塊，嵌入到課程實驗或實訓之中，從而通過課程的學習就可逐步實現競賽項目中的各個部分，這樣逐漸積累起來，就可以降低后續實驗和競賽項目的實現難度。
(3)課下環境支持
鼓勵學生在課下充分利用網絡和實驗實訓設備資源，自主查找學習新知識，獨立完成相關實驗實訓項目，提前做好競賽相關知識和技術的儲備工作。為此，學院開放了部分實驗室供學生在課下練習實驗實訓項目，并專門設立了學生工作室，將部分實驗和競賽設備放入其中，提供給參賽學生課下使用。每個學生工作室均配備有1 到2 名指導老師，負責不定期地檢查和指導學生競賽項目的準備工作，保證準備工作有條不紊、充分有效地進行。
(4)競賽激勵機制
將競賽成績與綜合實訓、畢業綜合實踐等課程、學分掛鉤，參照學生在競賽中獲得的獎勵等級，可以免修一門或幾門相關的綜合實訓或畢業綜合實踐課程，直接獲取相應的學分。這樣就可以形成一定的激勵機制，促使學生更加積極主動地參與競賽，并降低學生額外學習的負擔。
4. 競賽驅動的物聯網實踐教學模式的效果和作用
競賽驅動的物聯網實踐教學模式的實施對于物聯網應用技術專業的教學與實踐產生了明顯的效果和作用，具體體現在：
(1)促進物聯網應用技術專業建設
通過競賽驅動的方式進行物聯網實踐教學可以更加明確專業建設目的，并不斷地對其加以優化、改進、完善。
(2)促進人才培養和學生就業
通過競賽驅動的方式進行物聯網實踐教學可以有效地提高教學質量，提高學生的學習興趣和積極性，培養學生的競爭與創新意識。學生通過完成競賽項目不僅可以學習到更多的相關專業知識與技能，還可以獲得較強的綜合應用和實際動手能力，個人綜合能力得到大幅度地提升，在就業時成為眾多公司企業爭相招聘的對象。而且物聯網競賽的項目選題往往與實際的生產生活應用非常貼近，學生掌握之后可以更好地適應將來的工作崗位。
(3)促進教學研究和改革
通過競賽驅動的方式進行物聯網實踐教學也可以提高教師在教學研究、教學改革上的主觀能動性，促進教師花費更多的精力進行教學方法、教學手段的研究和探索，在教學中著重培養學生的實踐動手能力和畢業后對工作崗位的適應能力，突出重點，強調實用。
5. 結束語
物聯網作為一種新興的技術具有技術綜合性、學科交叉性、實踐性強等特點，傳統的實踐教學模式無法很好地調動學生的學習積極性。通過將競賽項目與物聯網應用技術專業的實踐教學有機地結合起來，以競賽項目作為載體有效地推動實踐教學的開展，在競賽項目中培養學生的工程實踐能力和創新能力，能夠取得較好的教學效果。
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