学习物联网的技术范文
时间:2023-10-24 18:03:06
导语:如何才能写好一篇学习物联网的技术,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
关键词 物联网 创新能力 培养
中图分类号:G424 文献标识码:A
物联网(Internet of Things)这一概念国内外普遍认可的是 MIT Auto-ID 中心Ashton 教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,时至今日物联网已经从概念逐步走向实践。同样在高校中,“物联网专业”也经历着从无到有,从鲜见到热门的变化。在教育部的联合推动下全国700余所高校积极到参与物联网这一新增专业的设置。如何培养物联网相关专业技术人才是反复强调的话题,但实际情况却总是形式大于内容。对于高校而言,利用新增专业来培养创新型人才,搭载“物联网”快车不应是停留在口号上,而是要切实地在师资、教学设备、教材上进行实际加强。从电子、信息类新增专业看,物联网工程是最热的专业之一,哈工大、北京理工大学等全国30多所高校都将开设该专业。
1 物联网专业大学生创新能力培养的方法和途径
教学方法既是一种技术,也是一种综合能力,正确的教学方法会有力地促进学生创新素质的形成,而落后的教学方法则会成为学生创新素质发展的阻碍因素。因此,要发展学生的创新素质,就必须采取有利于创新的教学方法,切实发展学生的聪明才智。应该清醒地看到物联网技术具有“新、长、专”的特点。
1.1 采用启发式、讨论式的教学方法,培养学生的开放式思维
物联网专业成立之初自身学科特点尚未成型,但集成创新型技术,知识体系不清晰;产业涵盖面宽,边界难以界定。物联网是新增设的专业,交叉学科特性更加显著。如何变思维封闭式为思维开放式教学对于教学是一个挑战。所谓开放式思维就是要求学生不能只会死记硬背书本的知识,要着眼于不同答案或结论的自主选择。为此,教师要科学设计课程中创造性活动,善于传递创造性教育新观念,制造培养学生创造能力的各种机会,对学生进行各种创造性因素的影响,使学生受到潜移默化的教育,逐渐形成广博的思维,做到跨学科和课程规定以外的内容,例如可以利用课堂辩论、CAI授课、学生讲课和专题讨论等方法,传递创造性教育新观念,制造培养学生创造能力的各种机会,对学生进行各种创造性因素的影响,使学生受到潜移默化的教育,逐渐形成开放式的思维。
1.2 将科学研究内容融入教学过程之中,丰富实验手段,培养学生科学研究能力
教学与科研密切相关,不可分割。在创新教育中,强调以学生为主体,通过教学来培养学生的创新能力,就必须探索其规律性的东西,就必须将科学研究与教学内容结合起来,让它们相互促进,共同提高。有选择性地布置一些综合性作业或小论文题目,让学生尝试进行科研研究与创新的基本训练。根据学生的兴趣再加以具体指导,使学生初步掌握科研研究与创新的方法和途径。注重实验环节,设置多样化的实验。例如处理器基础实验方面可以考虑程序下载实验,串口通信,控制器的基础,虚拟演示终端控制实验、微操作系统,基础通信实验可以设置线信道监听,无线报警,SimpliciTI网络通讯实验,射频标签RFID部署;自组织网络实验可以设置指定路由多跳网络的实验,简单的泛洪协议的多跳路由网络的实验;
1.3 将科研与实践应用结合起来,为学生提供、创造更多的实践机会,强化学生的社会参与意识
目前高校某些专业的人才培养在实际工程能力方面和社会需求存在着天然鸿沟。这就需要企业和高校之间采取有效的桥梁与杠杆来跨越障碍协同发展。上面提到了将在教学中引入科研能力培养,那么在科研中也同时要注重工程实践能力的培养。物联网专业的学科交叉性决定只学好某几门课程,或者是仅仅是掌握某一学科(比如计算机、电子、通信等)是不足以满足社会的需求的。让学生接触新的无线技术DSRC,Bluetooth,WiFi,ZigBee,RFID 和NFC的知识。通过设计丰富、多元化的实验教学方式,可以为物联网专业学生打下扎实的应用基础,为将来创造出更多物联网应用及产品积累经验。目前在许多大型办公场所、商业Mall等经济金融聚集的地方已经采用了先进物联网技术,适时采取现场实地考察,亲身体验的方式,让师生共同感受物联网技术给生活带来的改变。
2 物联网专业课程内容和教学手段创新
2.1 专业课程体系设置
篇2
关键词:中职教育;物联网;计算机教学
当今社会,互联网已经成为人们离不开的一样东西,每时每刻人们都在网上寻找着自己想要的信息,搜索周边的优惠。在中等职业学校计算机专业的教学中,要多加强实践教学,尽量使教学信息化、网络化,这样才能适应不断扩大的人才需求量,提高教学水平。在这种物联网的大背景下,中等职业技术学校计算机专业有着广阔的前景,但是,纵观现在的中等职业技术学校的信息技术教育还存在诸多的问题,还不能为社会提供足够多专业的计算机人才,因此,中等职业学校计算机专业的改革已经迫在眉睫。
一、物联网的定义及其特点
物联网就是通过各种信息传感设备,去采集各种人们在互动、监控和链接过程中需要的信息,将其用互联网进行结合,形成一个便捷的传递网络。如此,便使得人与物体、物体与物体便捷地连接在一起,使人们在管理、控制这些物体的时候做得更好。通过把智能感知、各种识别技术、普适计算等技术应用到物联网中,逐渐改变我们的生活。所以,物联网被称为在计算机、互联网之后信息产业中的第三次发展浪潮。
物联网与互联网相对来说还是不同的。首先来说,物联网就是各种感知的实际应用。在物联网时代,各种感知最终通过互联网相互连接,互联网中的传感器收集网络或传感器存在之地的各种信息,使得我们应用物联网能够随着时间的推移,方便快速地更新所需要的信息。
其次,物联网实际上是基于互联网而形成的一个网络,物联网的核心技术其实就是互联网的一部分,并且物联网中人与物体、物体与物体之间传递信息靠的还是互联网。物联网中信息传递离不开网络。但是,通常传递的信息量过于巨大,难以保证其传递的准确性与安全性,这就要求物联网必须去适应各种异构网络和网络协议。
最后,物联网就是提供一个人们自由交流的平台,使得人与物体,人与人之间方便地连接,这种连接不受任何场景和时间的限制。而互联网与物联网的相互融合,会使物体的管理更加便捷,人们的交流更加方便。如此,人们便能够深入地感受到物联网在工作与生活中带来的便利,引领人们去感受更智能、更便利的生活。
二、物联网在计算机发展中的意义
随着物联网的不断发展,物联网技术日趋成熟,物联网必将和互联网一样成为我们生活中必不可少的一部分,工业生产、环境监控、健康医疗、运动健身、交通运输等方面必将出现越来越多的物联网的身影,其涉及的范围也将越来越广。比如,苹果公司的iWatch就可以收集佩戴者的运动量、心率、通话记录、联系人,等等,还可以便捷地通过iWatch与他人进行通话,iWatch可以和苹果公司的iPhone相连接,实现物物互联,为人们在通信上提供了诸多便利,有助于帮助使用者完成高效、便捷的通信。
新一代的物联网技术还有诸多的作用,它必将改变我们未来的生活,在未来的各行各业中我们都将看到它的身影。如果我们将传感器安装到大桥、水坝、楼房、供电、供气系统中,再将其用互联网连接,将信息传递到整个网络中去,实现人类社会与物理系统的整合,然后对所获得的信息进行分析整理,并通过这种分析、研究,更好地对检测对象进行管理、控制。这样人们就可以用更加智能的方式管理生产和生活,人的生活必将更加便捷,人与自然的关系也将很好地得到改善,资源利用率和生产力水平也将大大提高。但是想达到这样的目的,我们就需要有一个强大的中心计算机,使这台计算机能够很好地对传感器获得的信息进行很好的整理、分析、研究和控制,只有这样,我们的设想才能够实现。
在未来也许会出现这样的情形:当家里的防盗门非正常打开时会自动报警,并打开家里的摄像头;手机、钥匙、钱包等会感应到与主人的距离,并会自动提醒主人随时携带;衣服会感知周围的气温自动调节温度,等等。物流领域如果应用了物联网技术,那么就有可能出现以下情况:当货车超重时,货车会告诉你超载了,还会报出超载的数字。此外,货车还将就怎样合理地配置货物提出合理化的建议;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“哎哟,好疼!”,或者说“宝贝,能不能轻点?”;当司机在和别人扯闲话,货车可能会说:“亲,我等不及了,能不能快点发车!”
就目前来看,我国网络已经得到了大面积的覆盖,高覆盖率的优质网络是物联网发展的必要条件,一些安装在各种设备上的传感器都需要通过互联网络来实现传递,随着科学技术的不断发展,时代的不断进步,使得物联网中许许多多的物品产生的信息能够很好地去分析、控制管理,使得便捷化、即时化的管理变成可能,相信随着物联网技术的不断发展,人们的生产生活也将变得更加有趣、更加智能化。
三、未来物联网发展趋势
物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继计算机、互联网之后的另一次信息技术革命。有专家认为,物联网不仅可以为人们提供丰厚的收益,而且可以节约生产成本。尤其是在经济形势不好的情况下也许物联网可以肩负起全球经济复苏的重担。美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网,我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为我国的经济发展作出贡献。按照对物联网的需求,需要数以亿计的传感器和电子标签,这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。物联网拥有业界最完整的专业物联产品系列,覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用,包括产品服务、智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。
四、物联网时代下中职计算机教学的发展融合策略
在物联网技术不断发展的今天,中等职业技术学校信息技术教育必须进行改革与发展。下面我阐述一下对信息技术课程发展的一些建议:
1.为了适应物联网技术的发展要求,我们有必要调整计算机专业结构及课程设置
中等职业技术学校要紧跟时代潮流,找准企业发展方向,了解物联网技术人才的需求特点,积极地去建立新的培养体系,健全人才培养过程,大力度增强学生的实践能力,从学生的特点入手,积极地去带领学生学习新兴技术课程,完善教学课程设置,让学生所学的知识紧跟时代步伐,与时俱进,充分适应新时期对于物联网技术人才的需要。
2.我们要培养优秀的教师
所谓“名师出高徒”,要想让学生学到紧跟时代步伐的物联网技术,我们必须要建立健全优秀的师资力量,定期举行教师技能培训,增强教师自身素质,在教学实践中,举行各种教学质量评比,对教学质量优秀的老师,学校要适当给予奖励,对教学质量欠佳的老师,学校要努力帮助其找到问题所在,及时纠正错误。在增强教师教学能力的同时,还应加强对教师师德的培养,使教师努力做到“学高为师,身正为范”,用扎实的学术能力和良好的道德品质应对时展对物联网技术人才的需求。
3.我们要努力建立一个完善的实践教学基地
在中等职业学校的信息技术教学中,实践是相当重要的一个方面,因为计算机技术不同于其他知识,课本只是辅助作用,只有在实践中学生才能更好地掌握这些知识,要想使得实践教学能够很好地进行,我们必须建立一个完善的实践教学基地,能够培养学生的实践能力,突出智能化、模拟化、数字化等特点。要对计算机专业人才进行一技多能的培养,必须通过物联网实训模拟设备来进行,利用模拟的工作环境和工作流程,切实提高学生对物联网技术的实际应用能力,优化教学资源与环境,使传统教学与虚拟教学相结合,让学生以优秀的能力迎接物联网时代辉煌的明天。
五、物联网实践教学平台现状
随着物联网技术的不断发展,国内兴起了许多开发应用于高校的物联网实践平台,这些平台存在着部分问题:一是由于公司研发人员没有实践教学经验,其开发的软件很难与学生所学专业相关课程紧密联系在一起,导致实践与课程脱节的现象。二是各公司开发的物联网实验平台采用的都是高端的ARM处理器,而在我们的实践教学中,开设的是51单片机课程。这些公司开发的软件对于学生来说学习难度过大。三是各公司开发的物联网实验平台都只提供物联网感知层和网络层的相关实验,没有应用层的相关实验,即使个别的公司提供了这类实验,但是实际上很难与信息技术课程中所学的东西联系在一起。很难达到很好的教学效果。此外,各公司所开发的平台大多价格昂贵,每套价格都在万元以上,学校的资金投入比较大。
物联网是时展的新趋势、新方向。中等职业技术学校要通过社会考察、学习和调研,探究课题研究方向,紧跟物联网行业发展趋势,准确找好物联网技术人才的培养方向,反思当下物联网技术教学实践中存在的许多不足,积极推进中等职业技术学校的信息技术教育改革,为信息技术专业向物联网专业过渡打下坚实的基础,中等职业技术学校信息技术教育工作者应紧抓物联网蓬勃发展这一机遇,为未来庞大的物联网产业输送更多高质量的人才。
参考文献:
[1]王超.基于物联网计算机网络技术专业课程体系研究[J].现代企业教育,2014(16).
[2]刘鑫国.浅析物联网背景下中职计算机网络技术专业课程设置[J].福建电脑,2013(4).
[3]高立静.浅谈物联网产业背景下中职计算机的发展[J].职业,2013(14).
篇3
关键词:物联网;计算机网络;课程群;教学改革
1 计算机网络技术课程群在物联网工程专业中的重要地位
物联网是继计算机、互联网之后信息产业的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、识别技术、传感器网络以及普适计算等技术,按照约定的协议,实现无处不在的物与物、物与人、人与人之间的互联,其应用领域包括医疗监测、智能交通、政府工作、智能消防、环境监测、情报搜集等。物联网公认有3个层次,其中底层是感知数据的感知层,中间是传输数据的网络层,上层是内容信息处理的应用层。
由物联网技术层次结构可以看出,物联网是三网融合的延伸和扩展,技术的核心和基础仍然是互联网。它以IP协议为基础,采用类似互联网TCP/IP协议的分层网络通信协议为上层的各种应用提供服务[1]。
从物联网技术核心需求的角度来看,计算机网络基础知识在整个物联网的课程知识体系中尤为重要。在专业建设过程中,应以互联网为核心和基础,以计算机网络课程为中心,充分考虑物联网工程专业对计算机网络知识的需求,围绕课程选取与阶梯式课程群设置、教学内容安排与衔接、教学方法与改革、实践课程体系设置等方面展开改革和探索,培养学生扎实的网络知识,为后续物联网相关课程打好基础[2]。
2 课程选取与阶梯式课程群的课程设置
课程群的课程设置不是简单的课程组合,需要对课程体系统筹规划。计算机网络技术作为一个重要的知识模块,涵盖了从计算机网络的理论基础到实践操作,再到综合应用的全部内容,是一个内涵丰富的课程体系。
湖北工业大学的物联网工程专业依托原有的网络工程专业,课程体系设置在网络工程专业的基础上进行了大幅度的修改,网络工程专业计算机网络技术课程群的主要课程见图1。
可以看出,原有计算机网络技术课程群的课程主要基于IPV4,偏重于互联网理论基础、层次模型、有线网络结构及组建、网络管理与分析等方面,并不能体现现代物联网的架构和特点。
因此,在进行物联网工程专业的计算机网络技术课程群设置过程中,笔者充分考虑物联网工程专业的需求和特点,经过大量调研和反复思考,整体改造原课程群,加入了无线网络、嵌入式、传感等知识模块,形成一条层次分明且知识体系完整而独立的课程链,主要专业核心课程有计算机网络、TCP/IP协议原理、网络互联技术、物联网技术概论、无线传感器网络、RFID原理及应用、物联网安全技术、网络编程与系统开发。物联网工程专业阶梯式计算机网络技术课程群具体课程设置见图2。
由图2可以看出,经过精心设置的物联网工程专业计算机网络技术课程群的各门课程并非简单的、平面式的结构,而是5个阶段的课程群[3],分别为网络基础理论模块、网络基础应用模块、物联网基础模块、物联网应用与安全模块、物联网综合应用与实践模块,具有良好的课程递进层次关系。
3 课程群具体的教学内容设置
计算机网络课程群主要培养物联网工程系本科生的互联网与物联网理论基础和实践能力,要求学生掌握互联网和物联网的基本理论知识与关键技术,能够理解网络体系结构与物联网总体构架,并具备网络管理与配置、网络应用与创新的能力。计算机网络课程群的建设不仅是选取内容纵向有传承关系、横向有内在联系的几门课程,还要梳理和整合课程教学内容,打破课程间的壁垒,减少重复内容并保证内容的连贯性与完整性[4]。因此,在进行课程群建设时,笔者充分考虑了课程群内诸课程在结构、内容、侧重点、时间分配等方面的相互关系。经过几年的教学实践与探索,笔者在教学内容的安排和设置方面做了如下安排和改革,见表1。
从第三学期开始,每学期逐渐增加网络方向的课程,这学期开设的计算机网络主要以培养学习兴趣和奠定网络基础为主。从最熟悉的互联网应用入手,首先阐述计算机网络的起源与发展、网络的基本概念以及网络协议与体系结构分层模型,使学生对网络整体架构有清晰的了解;然后以自底至上的顺序详细讲解网络各层次的协议内容与工作原理,并在实验环节使用抓包软件进行协议分析和观察,以验证性和演示性实验为主,使学生通过实验过程了解网络相关知识;在计算机网络课程的后期,加入对未来网络展望的内容,包括下一代因特网、物联网等知识,一方面扩展传统计算机网络授课的范畴,增加课程的广度和深度,另一方面旨在提高学生的学习兴趣,为后续课程打好基础。
第四学期的教学内容主要在第三学期课程的基础上进行扩充和深入,开设网络互联技术与TCP/IP协议原理课程。通过学习网络互联技术课程,学生将掌握交换与路由的基本知识与基本原理,培B学生对中小型园区网的组网与管理能力,能对具体的网络应用给出合理的规划和可行的解决方案,并具备解决网络中常见问题的基本技能,将理论知识付诸于应用。TCP/IP协议原理课程是计算机网络课程的延续和深化,通过课程学习,学生将深入掌握TCP/IP原理,在理论学习的基础上用程序设计语言实现,从而提高网络应用程序开发能力,夯实网络管理基础,提高网络安全意识,增强网络分析能力。
在前面两个学期学习互联网技术的基础上,第五学期的教学内容开始体现物联网特色,开设的物联网技术概论、无线传感器网络以及RFID原理及应用3门课程都是物联网专业的核心课程。物联网技术概论是学生认识物联网的起点,通过课程学习,学生能了解物联网的起源和典型应用,理解物联网的概念与内涵,并对物联网的体系架构和核心技术有充分的认识,这是一门重要的物联网技术启蒙课程。无线传感器网络和RFID原理及应用这两门课,是深入学习和研究物联网技术的核心专业课程。通过学习,学生应掌握无线传感器平台和网络架构、射频识别技术的基本概念与原理方法,为后续的综合实践环节打好理论基础。
第六学期开设的网络管理与安全和物联网安全两门课程是进阶课程,通过这两门课程的学习,学生应在掌握互联网与物联网基本原理的基础上,了解网络管理和网络安全知识模块,包括密码理论、无线传感器网络安全概述、密钥管理、安全路由、物联网中的抗干扰、射频识别的隐私与安全、物联网嵌入式系统的安全设计等基础知识,达到从理论到应用、从架构到安全的全方位提升。
第七学期设置的物联网应用综合设计及创业实践环节,旨在提高学生的综合应用和动手能力。通过为期一个月的实践学习,学生能够设计一个物联网综合应用系统,能够从系统的角度看待物联网的应用问题,并能综合利用几年来所学的互联网及物联网知识解决网络通信及应用的相关问题。
综上所述,本课程群的课程内容在设置上是完整的、连续的、突出重点的,涵盖了从基础的互联网到物联网的基本原理、体系架构、网络应用、关键技术与安全的内容,并遵循从易到难、从浅到深、从原理到应用、从互联网到物联网、从系统到安全的原则来设置教学内容。课程分布于第三学期到第六学期之间,内容在时间的安排上符合学习的一般规律,并注重理论与实践相结合的原则,具有科学性和可实施性。
4 计算机网络课程群教学方法改革
物联网技术属于集成创新型技术,培养的人才不仅要具备扎实的理论基础,还应具备很强的工程实践与应用能力。因此,在计算机网络课程群的教学中,笔者坚持“课程精、实践强”的原则,强调理论与实践相结合的教学方法,不断改革理论教学,引入MOOCs、混合教学、开放课堂、对分课堂等形式,强化实践教学,深入开展校企合作模式,形成了工程训练、专业认证、创新培养并举的特色教育理念。鉴于在实践教学和创新能力培养方面的有力措施和突出成绩,笔者在2012年获得了湖北工业大学优秀教学成果一等奖。
4.1 根据不同课程探寻多种教学模式,提高教学效果
近年来,以MOOCs为代表的新型教学模式不断涌现,大多依托网络教学资源,秉承自由学习的理念,旨在调动学生的学习积极性和创造性,为传统课堂注入了新的活力。笔者在计算机网络课程群的建设中,结合各门课程的优势和特点,进行了多种课程教学模式的改革和尝试,力求获得更好的教学效果。
以计算机网络课程教学模式改革为例,该课程作为课程群的第一门专业基础课,其教学效果对整个专业的后续学习至关重要。考虑到这门课程的网络资源比较丰富,且大部分内容难度不大,笔者采取了传统教学与网络教学相结合的混合教学模式。这种模式由课前预习、面对面授课(face-to-face)、在线学习(On-line)、实践训练4个过程组成。此学习模式整合了各种教学资源和多样化的学习形式,如课堂学习、自主学习、分组讨论、任务驱动、协作项目实践活动、实践训练等[5]。混合教学模式既保持了传统课程教W的优势,又在课前和课后引导学生自主学习,学生能通过各种学习方式保持学习兴趣并取得良好的学习效果。
在物联网技术概论课程教学模式改革中,针对该课程内容繁而细、知识更新快、实践性强的特点,笔者提出了物联网导论的开放式教学法,主要途径有开放教学过程、开放教学内容、开放教学考核与开放教学环境等。在教学过程中,以学生为主体开展教学活动,课堂上有分组讨论、头脑风暴、及时答疑、小组展示等各种环节。在注重师生关系平等的基础上,尽量与学生进行课堂互动,引导学生积极思考并大胆表达自己的观点。在教学内容上以新技术和实例教学为主,每学期的课件和内容都要及时更新和补充,并将教学内容融入实际案例。比如在介绍常用传感器及其典型应用的时候,会联系生活中的小米手环、智能医疗、智能家居应用等,既提高了学生的学习兴趣,也扩充了学生的视野。在教学环境上,以开放的网络教学平台作为课堂的补充,并以开放的形式进行考核,注重对学生分析能力和创新能力的考核。
实践证明,依据不同课程的特点和性质,在课程群中开展适合不同课程的多种教学模式探索,能大大增加课程的吸引力并降低学习的难度,学生不仅能学到知识,更能提高学习的兴趣,并锻炼自学能力和创新能力。
4.2 重视实践教学环节,提高学生工程实践能力
为了保证实践教学环节的教学质量和教学效果,笔者多次对物联网工程专业实践教学计划进行深入的研究和有针对性的修订,包括增加实践教学环节的学时、提高综合性与设计性实验比例、增加物联网应用综合设计及创业实践环节、强化实习环节和毕业设计环节,并加强对实践教学体系各环节的规范化管理。
1)调整实验学时,改革实验教学方式,提高综合性与设计性实验比例。
计算机网络课程群中的每门课程都配备了实验教学环节。对于一些实践性较强的课程,如网络互联技术课程,根据其课程特点,改革性地将理论课堂搬到实验室。为保证课堂效果和实验过程完整性,采用4节连上的方式,并将对分课堂和任务驱动的教学理念引入课堂,用一节课讲解核心的理论和实验内容,余下3节课全部进行实验、调试和答疑。每节课以一个实践小项目为驱动,学生通过分组合作的方式进行,以实践项目完成效果为考核的标准。学生普遍反映这种实践教学效果良好,可以及时消化和理解理论知识,避免理论与实践的脱节,并锻炼了协作与学习能力。
为了弥补大多数课程中以验证性实验为主的局限性,课程在每门课程的实验教学大纲中都加入了一个综合性的实验内容,并在高年级增加了物联网应用综合设计及创业实践环节,主要提供一些平台和一段时间给学生进行知识的梳理和总结,鼓励学生进行创业计划实现自己的想法,把学生的兴趣、爱好、学习、创新融为一体,这也是实践环节的主要目标。
篇4
1LTE无线通信技术
LTE是LongTermEvolution的简称,主要将其看作3G向4G演变的一种新型的通信系统,替代了传统的2G/3G的通信系统。以OFDM以及MIMO等技术为核心的LTE无线通信技术,具有较高的下载能力,同时还能够哎20MHz的频谱宽带上提供上下行分别为50Mbps、100Mbps的高峰值速率。除此之外,该技术还可以使边缘用户的性能得到提升、使系统的延迟性得到降低。由此可见,LTE无线通信技术和传统的通信技术相比,其存在的诸多优势能够极大的满足现阶段物联网发展过程中的各项需求。
2LTE无线通信技术与物联网技术的结合
在物联网的主流业务模型中,有各种类型的业务、数据包频库、属性、终端密度等等,但是物联网的数据模型和QQ一样,模型较小、频率较高,因此极易使网络资源出现浪费的现象,从而导致网络效率较低,这一现象对物联网的发展产生了极大的阻碍。面对该种情况,LTE无线通信技术与物联网的结合就显得尤为重要。两项技术相互结合有着重要的意义。一方面,和传统通信技术不同,LTE无线通信技术作为发展的新型技术,LTE的终端在LTE与物联网技术相结合以及创新过程中发挥着非常重要的作用,而且物联网的各项应用要想得到快速发展,需要借助LTE技术终端的普及和推广来实现。另一方面,随着信息技术的快速发展,物联网信息的种类以及数量等都在不断增加,因此需要分析的数据量也在随之上升。与此同时,各种异构网络或者是两个以上系统之间的数据融合问题以及如何更加合理、有效的处理、整合数据信息等问题都成为物联网现阶段面临的重要难题。但是在这个LTE无线通信技术发展的时代,与物联网技术的相结合,可以更好的解决这一问题。对于物联网感知层面而言,LTE终端不仅需要对LTE天线以及LTE射频分别与射频识别、定位系统等技术进行研究和分析,还需要对LTE基带与射频识别基带的多模集成技术进行研究。在这些方面,LTE无线通信技术发挥着重要的作用。对于物联网的网络层面而言,2G/3G、WIFI以及有限网络是现阶段应用最为广泛的传输技术。因此,在LTE终端中,重点则是对无线传感器网络与LTE网络技术结合的过程进行研究,从而使异构网络运行更稳定、更快捷。在物联网的应用层面上,主要是实现物联网大量信息的存储和处理,并对数据挖掘、影像智能分析等进行解决和研究。在物联网的应用中,云计算是解决这写问题的关键所在。因此,将物联网技术与LTE技术融合,主要是实现云计算技术与LTE无线通信技术的融合,这样既可以使数据中心具有较高的安全性以及可靠性,还使得互联网服务便利又廉价,同时达到与LTE终端信息数据共享的目的。两项技术的结合,就能够有效避免信息泄露、黑客入侵等情况的发生。
二LTE无线通信技术
在物联网技术中的应用LTE无线通信技术与物联网技术的结合中,在物联网中,需要价格传感器以及控制器等通过局域网络来实现传感器的叠加,通过该种方式将LTE无线通信接入其中,此时大量的数据会通过局域网络进入到LTE无线通信中,这一过程产生的小规模、大频率的业务包会对无线网络造成巨大的压力。LTE无线通信技术主要是利用OFDM技术将庞大的信息传输信道分成若干个小的信息传输信道,在高速数据流得到转换的同时可利用层二调度器实现对无线资源的控制,使得小规模、高频率的业务包在LTE无线通信的条件下得以实现。此外,在LTE无线通信核心系统因为缺少主动释放的功能,无法在尚未检测到信息使就自动对链路进行释放,只有在接受入网消息的情况下,或者是以一定的方式告知核心网后才会实现该功能。LTE无线通信技术与物联网结合,如果从核心网的角度上看待该项技术在物联网中的应用。手机作为人们信息、数据交流、沟通和互换的重要手段,在使各项信息进行传输之后必须建立无线承载,此时便利用NAS作为消息传送的媒介,将相关数据向核心网进行传送,在这一过程中需要建立QCI无线承载来实现信息的传输。在数据信息传送的整个过程中,LTE系统的核心网络并未建立主动释放功能,只有在接收到了接入网的消息的情况下,或者是UE通过了NAS的消息通知,才能进行核心网的释放。如果从接入网方面来看,应该按照核心网的QCI参数设置对新接入的网络进行设置,而且LTE用户在进行数据传输得不知所措,不知道怎么学习了;(3)部分学习能力强的学生到了大学后,由于环境的改变,没有高考的压力,学习也变得懈怠。
三学习适应性对高职高专英语教学的影响
1促进教学方法、教学材料的改革学习
在高职高专实用英语课程中,以能力导向型教学法为基本的指导原则,并不意味排斥其他的教学方法,因为没有那一种教学法可以解决所有的教学活动中遇到的问题。还可以根据不同的教学活动,有变通的选择其他教学方法的应用,例如:合作学习语言法、内容型教学法、任务型教学法等,都可以尝试的应用到教学过程中,也能增强教学活动的趣味性。在教学活动中,相应的教学材料应该承担起指导、说明的作用:(1)教学材料应该集中体现人际交往能力的培养,表达、谈判等实用技能;(2)教学材料应该是易懂的、相互关联的、有趣味的,特别强调教学材料服务于工作过程整体性原则;(3)教学材料应满足学生自主学习的要求。内容的过难、过易都不利于学生的自主学习,因此要指导明确,难易适中。
2增强学生的学习自主性
学生是整个教学活动的主体,要激发学生的主观能动性,可以通过以下几点:(1)明确学习目标。学生在明确教学任务的基础上,独立完成教学活动的所有内容;(2)完善教学材料。在以贴近实际应用的语言环境为依托的教学活动中,学生自主形成评价机制。培养学生独立自主的学习习惯,自主筛选出工作环境中所使用到的英语语言应用能力,有意识的自我培养;(3)在于他人的交谈中,学会使用语言。语言的使用过程是交流的动态过程,不可避免的要与人交流,这样就创造了一个语言的使用环境,学生应体会语言使用的重要性;(4)学生的广泛学习。教学活动的时间是有限的,但是教学活动的指导意义是无限的,积极合理的引导学生,在课外广泛收集工作相关的英语语言是十分必要的。
四结论
篇5
关键词:物联网;导论;层次结构;教学内容
作者简介:吴治海(1981-),男,安徽亳州人,江南大学物联网工程学院,副教授。(江苏 无锡 214122)
基金项目:本文系江南大学本科教育教学改革研究项目“物联网新专业实验实践性环节设置策略研究”(项目编号:JGB2011057)、“物联网新专业人才培养与产业结合模式研究”(项目编号:JGB2011053)的研究成果。
中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)31-0070-02
最近几年,物联网(Internet of Things,IOT)概念的提出及其技术的飞速发展引起了世界各国的广泛关注,被称为继计算机与互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。为了能在这一技术领域占据重要位置,许多国家提出了相应的物联网发展战略。如美国的“智慧地球”、日本的“u-Japan”、韩国的“u-Korea”、欧盟的“欧盟物联网行动计划”、中国的“感知中国”等。发展物联网技术的基础与核心是培养物联网方向的专业人才,为此,国内各大高校相继开设了物联网工程专业并开始招收第一届本科生,如哈尔滨工业大学、华中科技大学、西北工业大学、北京科技大学、江南大学、南京邮电大学等。然而,物联网工程的新专业属性,决定其人才培养方案的制订、课程的设置以及教学方法的实施等,目前仍处于“摸着石头过河”的探索性阶段。但是,国内目前已开设物联网工程专业的大部分高校,都将“物联网技术导论”作为本专业的第一门课程,旨在向学生整体介绍物联网的概念、内涵、关键技术、发展现状以及主要应用等,以激发学生的学习兴趣,并使学生树立学习的信心。因此,“物联网技术导论”课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量,进而影响到中国物联网技术发展的进程。
一、物联网的概念及内在层次结构
目前,关于物联网的定义有多种,但是被大多数学者认同的一个定义为:物联网,即通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息的交换与通讯,以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”。使用通俗的语言,可以这样表述物联网的内涵:使用传感器获取物理对象的信息、使用网络传输信息、使用计算机处理信息、使用控制器设计反馈控制策略、利用执行器对物理对象进行控制与管理等各类操作。由此可以绘制出物联网中的信息流(如图1所示)。因此,从控制学科的角度来说,物联网是一个典型的网络化控制系统(Networked Control Systems,NCS)。从物联网的定义以及图1中展示的物联网中的信息流向,可以概括出物联网的层次结构:感知层、网络层、处理层与控制层(如图2所示)。其每层的功能分别为信息的获取、信息的传输、信息的处理与信息的反馈。这四层结构的划分是对传统的物联网三层结构,即感知层、网络层与应用层的进一步细分,本质上是一致的。从这四层结构的划分不难看出,物联网技术涉及信息技术领域的四大一级学科,即电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术以及控制科学与工程。因此物联网是一个多学科交叉的技术,这使得物联网的内容极为丰富。但另一方面,这种交叉性也增加了“物联网技术导论”课程的讲课难度,对教师的专业素质提出了更高的要求。因此,如何选择讲课的重点,既让学生感受到物联网技术的重要性,激发他们的学习兴趣,又使他们面对繁杂的内容而不畏惧,树立学好物联网技术的信心,具有重要的意义。
二、“物联网技术导论” 教学内容选择
目前国内已出版发行的“物联网技术导论”教材有十多本。[1-12]通过浏览这些教材的目录,不难发现物联网内容极其庞杂,主要涉及传感器技术、无线传感器网络、射频识别技术、短距离无线通信技术、远程通信技术、无线单片机、嵌入式系统、云计算技术、机器学习、模式识别、数据挖掘、智能信息处理技术、物联网控制技术、物联网安全技术、物联网技术标准、物联网应用等。依据物联网的四层结构,可以将上述内容进行如下层次归类:感知层包括传感器技术、无线传感器网络与射频识别技术;网络层包括短距离无线通信技术与远程通信技术;处理层包括云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘;控制层包括物联网控制技术;物联网安全技术、物联网技术标准与物联网应用横跨物联网的四层结构。但另一方面,作为一门导论课,一般来说讲课时间会限制在20课时以内。试图在较短的时间内把上述内容完全彻底讲一遍是不现实的,因此需要选择重点内容进行讲解,目标是让学生对物联网的整体架构、关键技术有一个整体上的清晰认识。那么如何选择主要内容呢?以江南大学已经实施两年的“物联网技术导论”课程教学方案为例,结合物联网的四层结构,来分配每讲的主要内容。目前江南大学“物联网技术导论”课为16课时,除去最后一次考核占用的2课时,还有7讲14课时。下面,结合物联网的四层内在结构,详细叙述每讲的主要内容。
第一讲——绪论。介绍物联网的基本定义、内在结构、研究现状、发展动态、主要应用领域。重点讲解物联网的基本定义与内在结构,讲解时应播放一段物联网应用案例的视频,增加学生对物联网内在结构的整体认识。
第二讲——感知层技术一。介绍智能传感器技术,包括传感器技术、微控制器接口、无线单片机、嵌入式系统。重点介绍传感器工作原理、比较CC2430和CC2530功能差异、嵌入式智能传感器的一般结构、标准接口与串行接口。
第三讲——感知层技术二。介绍无线传感器网络。由于无线传感器网络具备了一个简单的物联网系统的架构,对本讲内容的讲解可以大大提高学生对物联网内在结构的认识。主要讲授无线传感器网络的定义、体系结构、特征、协议栈结构、主要支撑技术,如定位技术、时间同步、数据融合、安全技术等。可以结合无线传感器网络在智能农业当中的应用来讲解本部分内容。
第四讲——感知层技术三。介绍射频识别技术。由于射频识别技术也具备了一个简单的物联网系统的架构,所以对本章内容的讲解可以进一步增强学生对物联网内在结构的认识。主要讲解射频识别的组成、分类、工作原理、技术标准、与传统自动识别技术的区别以及安全问题。可以结合射频识别技术在门禁系统当中的应用来讲解本部分内容。
第五讲——网络层技术。介绍短距离无线通信技术和远程通信技术。重点介绍Zigbee技术、WiFi技术、蓝牙技术、超宽带技术和3G无线远程通信技术,简单介绍多路访问技术和多路复用技术。应结合具体的应用来讲解Zigbee技术、WiFi技术和蓝牙技术。
第六讲——处理层技术。主要介绍云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘。重点介绍它们的含义、基本结构和主要方法。在介绍基本结构时应画出结构方图,使其技术原理清晰明了。
第七讲——控制层技术。重点介绍控制的思想,即反馈。可以结合具体的例子来讲解,如倒立摆的控制,让学生主观感受反馈的作用,但要避免复杂的数学公式。也可以适当介绍控制学科的前言问题,如网络化控制系统与多智能体系统,让学生深刻感受到控制技术在物联网技术当中的地位。
以上七讲基本包含了物联网技术的主要内容。通过这七讲的学习,学生基本上对物联网架构和关键技术有了一个整体上的认识。由于不同高校开设物联网工程专业的院系有所不同,教师的专业背景也有所不同。但是,确保学生正确认识物联网技术的一个基本要求是教师向学生完整地介绍物联网的四层结构。任何一层的缺失都将导致学生对物联网概念和内涵认识的不准确,影响其以后的学习效果。
三、结语
本文在阐述物联网内在层次结构的基础上,结合“物联网技术导论”课程课时短、内容多的特点,详细介绍了如何在有限的课时内分配主要的物联网技术的知识点。由于“物联网技术导论”是一门新的课程,目前还没有成熟的课程教学方案,因此,本专业的高校教师要善于结合自己的专业知识和教学经验,编写符合中国国情的“物联网技术导论”教材,探寻一条符合中国学生的“物联网技术导论”课程教学方法,进而培养出基础扎实、技术熟练的物联网专业人才,推动“感知中国”战略的进程。
参考文献:
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篇6
关键词:混合学习;物联网;课程设计
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0126-02
黑龙江科技大学自2012年招收物联网工程专业本科生,“物联网技术导论”是该专业的一门必修课程,也是学生学习物联网专业课程的基础课程和核心课程,该课程为学生后期学习物联网专业课程奠定了坚实的基础。但该课程由于涉及多门学科的技术知识,理论基础知识和概念性知识相对较多,缺少实践性的操作,学生在学习的同时会缺乏主动性和积极性。传统的教学模式是以教师为主体,教师讲授知识,学生接受知识,但是,这种方式无法调动学生的积极性和主动性,也无法让学生真正提高解决和处理问题的能力。因此,针对本门课教学过程中出现的问题,对物联网技术导论教学模式做出改革,将Blended-Learning引入教学,即发挥了教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又充分让学生作为学习过程主体,增强学生学习的主动性、积极性和创造性。
一、E-Learning优势和弊端
E-learning是指通过因特网或者数字化媒体等进行教学的一种方式,其充分利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境,实现一种全新的学习方式。主要针对学生在网上学习时操作的方便性,以学生自主学习为主导,从而改变了传统教学中教师的作用和师生之间的关系,使得学生的个性化学习得到更充分的体现,使得学生的参与意识得到增强,提高了学生学习的主动性和积极性。[1]
尽管E-learning在教学过程中有上述的许多优势,但是针对物联网技术导论课程的教学,它也存在某些不足,表现在以下几个方面:第一,单纯的E-learning并不能为学生成功地学习提供足够的学习内容,不能为学生提供足够的参与和接触社会的机会。第二,只注重教学内容的讲解,而缺乏学习环境与课堂学习活动的设计。第三,只注重单个学生的个体学习,而缺乏学生的协作性学习的设计、组织与实施的指导。第四,缺乏研究性学习和学习效果评估。
二、B-Learning的涵义和优势
B-Learning(Blended-learning),即是所说的混合学习,其主要思想是把面对面(Face to Face)教学和在线(Online)学习两种学习模式有机地整合,以达到降低成本、提高效益的一种教学方式。[2]
2004年,何克抗教授正式发表“混合式学习”的涵义,他认为,“混合式学习”就是要把传统学习方式的优势和E-learning(即数字化或网络化学习)的优势结合起来;也就是说,既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。
三、B-Learning课程教学设计
1.课程设计的内涵
“所谓课程设计”就是对于课程的各个方面做出规划和安排。课程设计是课程论在应用层面上最重要的范畴之一,一种课程设计理论经常会全面地涉及课程目标、课程内容、课程评价、课程结构等各个范畴。[3]
2.确定B-Learning课程设计目标
针对物联网专业课程选课学生数量、学生的年级、接受课程能力的水平状况和学习环境的基础上进行。
(1)学习需求分析。是实施混合学习的主要依据。[4]“物联网技术导论”是黑龙江科技大学物联网工程专业开设的一门专业基础课程,具有较强的理论性、覆盖性和专业性等特点,是物联网工程专业学生的入门课程。结合了目前物联网专业需要多学科交叉特点的人才需求,学生要掌握计算机、无线通信、嵌入式、云计算、智能处理等相关技术的基本知识,使学生学习本门课程后,能够使用相关知识顺利开展后期的物联网专业课程的学习活动。
(2)学生特征分析。学生掌握知识的快慢程度和学生对课程了解的程度等,是有效做到“因材施教”的重要途径。[5]本课程中主要采用问卷调查方式了解学生对课程相关内容的了解程度,对于课程的每一章按照学生学习前的具体情况进行设计教学内容。
(3)学习环境分析。把握课程教学所具备的内部和外部环境条件,避免所制订的课程目标不符合实际教学要求。黑龙江科技大学具备混合学校的网络教学平台、网络教学资源等硬软件条件。教师可以将课程教学大纲、教案、电子课件、习题、课程指导等教学资源附加在网上,建立基于网络的远程学习环境,为学生个性化学习提供网络服务条件。
(4)课程目标描述。在明确学习需求,对学生特征与现存学习环境进行初步分析之后,对课程教学目标进行有条理的描述。确定了“物联网技术导论”作为物联网工程专业的专业基础课程,涉及了物联网八门专业课程的相关知识,通过掌握相关知识,可以引导学生对于专业课程的学习,提高学生处理本专业领域中问题的能力。
3.选择B-Learning课程内容
(1)课程内容结构分析。“物联网技术导论”课程可将内容分为理论课、实践课和网络课三部分。其中理论课是对专业基础概念的讲解;实践课是通过理论学习和网上学习能够理解相应的知识体系,从而让同学们分成小组协同合作共同完成项目。项目可以是教师给定也可以是学生自选形式。网络课是教师给学生留下特定的学习任务,学生可以通过网络检索找到正确的答案,也可以通过网络交流来完成学习任务。课程的具体内容如框图1所示。
(2)知识重点、难点确定。确定基本课程内容后,对于每一章内容的知识重点、难点进行划分,以便于针对不同的知识要点设计恰当的学习活动和策略。
4.设计Blended-Learning课程内容
(1)学习活动设计。本课程充分利用黑龙江科技大学的网络教学平台,突破传统教育方式在时间和空间上的限制,积极探索混合课程设计,调动学生的学习热情和主动性,使学生在教师的引导下,根据自己的学习习惯,依托网络学习平台进行主动学习、合作性学习、讨论式学习、网络搜索式学习和研究性学习。具体的学习活动方式可以采用基于网络教学资源的自主学习体系、基于大规模网络资源的搜索式学习体系、基于教材理论的自主式学习体系、基于实践平台的学习体系、基于教师引导的学习体系和基于小组讨论式的学习体系。通过以上几种学习体系,学生可以根据个人能力水平和喜好随意安排学习时间和学习方式,更好地体现了混合学习的自由度。
(2)策略选择。本课程设计了一系列网上在线学习内容。对学生进行引导性学习,而不至于使学生产生盲目性和无目的性。比如学生学习某一知识点时,可以引导学生阅读教材的哪个章节,以及使用课件中的哪些内容,浏览哪些案例和需要学生完成哪些实验等。本课程在实践环节提供视频演示和学生自主创作环节,学生可以将自己创作的作品传到网上,通过网络平台相互进行评价,通过交流获得建设性意见。
(3)学习资源收集。收集“物联网技术导论”课程的各种教学资源是设计B-Learning课程内容中的关键一步。本课程采用了“文字教材”―“辅助教学光盘”―“网络教学平台”―“项目实践系统”―“知识自测”五位一体的混合式教材。文字教材可以提供本课程相关概念和技术的理论性文字;辅助教学光盘存储了教师电子课件等内容;网络教学平台可以提供教师的讲课视频和实践性操作视频及教师和学生发表的关于课程的相关技能的文章和见解;项目实践系统可提供一些项目案例和学生所作的实验项目等。知识自测系统中可以分单元、分章节设置测试题库,学生可以随机进行题库选择,对于学到的知识进行阶段性测试,反应混合式测试的学习效果。对于没有掌握的内容进行选择性学习和重复性学习。
5.设计B-Learning课程评价
为了更好地促进学生使用混合学习系统进行有效的学习,及时获取反馈信息,修改教学方案,提高教学质量,系统加入了混合学习评价,即传统性评价与网络评价相结合,利用网络学习平台对学生的学习行为、历程和学习结果进行详细分析。在混合学习评价设计中,使用以下评价指标:第一,讲师授课启发学生思维和创造性;第二,课堂讨论和网上交流促进学生学习兴趣;第三,课程内容的丰富性;第四,混合式学习提高了学生学习的自主性;第五,实践性教学促进学生技能学习和理论知识的理解;第六,混合式学习结果的满意度。
评价等级分为四级:A代表非常满意;B代表一般满意;C代表不太满意;D代表不满意。对于这几项评价指标采用网上问卷调查的方式,参与课程学习有72位同学,设置72份问卷。计算出每项评价指标学生投票数占学生总投票数的百分比值。调查结果如表1所示。
通过以上评价指标,可以更好地了解学生通过混合学习对本门课程相关知识掌握的程度,从而对混合课程的教学方式和教学内容等进行不断改进,使学生的学习成绩得到明显的提高,增加学生学习本门课程的兴趣。
四、结论
文中采用B-Learning思想,以黑龙江科技大学物联网工程专业2012级学生为例,对于“物联网技术导论”课程设计采用个案研究法,主要从课程设计目标、课程设计内容、课程评价、课程内容结构等几个方面进行深入的研究和探索,并提出了五位一体的教材混合模式,结果表明,取得了较好的效果。本课程设计模式可以为其他课程设计的改革提供借鉴,具有一定的推广价值。
参考文献:
[1]金一,王移芝,刘君亮.基于混合式学习的分层教学模式研究[J].现代教育技术,2013,23(1):37-40.
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[3]李利.基于混合学习的高校网络课程的设计[J].高等理科教育,2007,(6):42-45.
篇7
关键词 临床技能教学 教学改革 教学方法
中图分类号:R-4
医学是一门实践性极强的学科。临床实践教学是医学基础理论与临床实践相结合的桥梁,是决定临床医学本科教学质量的重要环节,是决定医学生岗位胜任力,实现医学生向临床医生转变的重要步骤[1]。信息化技术的迅猛发展,冲击人类生活的各个方面,极大地改变人们学习方式,也为教学改革带来新的机遇。信息化教学是以现代信息技术为基础,用当代教学理念做指导,遵循教学规律,与其它现代教学方法和手段有机结合所形成的一种全新的教W方式。它更加突出以学生为中心,强调团队协作学习、情绪与环境诸因素对教学的重要作用,采用虚拟和现实相结合构建丰富学习环境和教学平台,多渠道、多因素、多资源支撑学习。现代信息技术进入移动互联网+和物联网时代,各种具有感知、计算和执行能力的信息传感和处理设备,通过各种网络实时进行信息传输,实现区域性乃至全球的人与物、物与物之间的信息交流与分享。尤其各种高智能的穿戴设备发展,实时无创采集人体生命活动数据,为临床技能教学的教学提供了崭新的教学素材。智能手机已经广泛进入我们的生活,无论是其计算还是存储能力,以及网络连接技术都已相当成熟,完全能够胜任互联网+和物联网教学与学习的需要。利用智能手机的优势,实现教学平台与各种智能设备的有效连接,成为当今移动互联网学习的发展趋势。在知识日新月异的更迭时代,如何充分利用现代信息技术,构建临床技能训练教学平台,是当前临床教学改革亟待解决的问题。
1、移动互联网+ 和物联网时代的教学优点[2]
1.1利用移动互联网+ 和物联网开展教学具有便捷性、个体性、交互丰富和情境相关性等优点。时间与地点灵活、可控。学生学习便利,随时可利用携带的手机或设备进行学习。学生可享受国内名校乃至全球的优势教学资源,真正实现教育公平,成为无围墙大学的一员。学生可根据临床技能教学的目标,利用碎片化的时间,化整为零,自主开展学习,完成教学内容,实现终极教学目标。
1.2教师和学生可从受限的课堂教学中解放出来,在更广阔的领域进行教学和学习。教室和实验室不再是唯一的教学和学习场所,教师亦不再是学生获取知识的唯一源泉。无论是教,还是学,在移动互联网+和方兴未艾的物联网时代都将收获颇丰。新型无围墙、无国界,全球共享优势教学资源,必将成为学生获取知识的重要途径。学生亦不再完全依赖课堂,可以从时间与地点的束缚中解放出来,利用信息技术寻找适合自己的教师或学校以及网络资源,根据自身条件和特点开展个性化的学习。临床技能的新知识和新进展亦将进入秒传播的时代。
1.3 充分体现以学生为中心,一切从学生利益出发,学生成为学习的真正主人。学生可根据个人兴趣和自身状况,结合人生的长远规划和医学专业发展的趋势,主动地确立学习目标和制定个人学习计划。学生依据量身定做的学习计划,根据现阶段自身情况,主动性实施学习。由此,学生的学习实现由被动式学习向主动学习转变。亦可训练和锻炼学生的自我约束力,培养学习的创造性、主动性及其自觉性。
1.4 增加学生交流的机会,锻炼和提高人际沟通能力。人际交流和沟通能力是医学生的基本素养之一。现代社会对医生的要求越来越高,高超的人际沟通和交流能力,不但能从蛛丝马迹中获取一手的临床资料,还能减少医患矛盾,成就和谐医疗。移动互联或者物联网的时代,不再局限于熟人和面对面的交流。只要你愿意,随时都可同世界各地的相关人群进行交流。学生通过沟通与交流的训练、团队合作等,不断丰富和完善自己,为未来临床医学储备必需的知识。
2、充分利用现代信息技术,打造临床技能教学平台[1] [3]
互联网+和物联网是基于大数据实时采集、分析与处理而衍生的教学模式,其教学理念源自以微机为终端的网络多媒体教学。但互联网+和物联网时代的教学互联不是传统网络互联的延伸,它是基于云平台进行大数据的实时分析和处理而架构的新型教学系统。以移动性、实时交互性和便利性为前提,实现多形式、多种终端互联,教学内容和教学资源共享,学习过程简洁高效,学习过程的数据及时呈现,便于进行实时分析和处理。
要充分利用互联网+和物联网技术,将技能中心现有的虚拟和模拟的教学设备进行改造和升级进行互联,形成临床技能教学的基本平台,同时着眼未来,充分利用现代网络的优势,构建新型教学平台,打造满足移动学习和终身学习需要的教学资源和教学设备。要加强基础网络设施的建设,满足多终端、多用户访问的需要。
2.1现有临床技能的教学模型和设备多采用互动遥控,虽能实现传统教学手段与网络设备的互联,但此类设备交互简单、信息采集和传输有限、难于可视化呈现,更未考虑形成性评价所需的实时学生学习和教学信息的反馈。利用现代无线网络通讯技术、计算机交互技术、云平台技术和终端设备互联,构建新型临床技能教学平台。使临床技能教学课堂智能化,智能采集课堂师生互动行为,并进行有效性分析,促进教学的反思。通过对课堂内外学生自主探究、团队合作学习的及时反馈,便于学生反思自身的学习行为,发现和寻找自身不足并及时改正,也为教师和教学管理部门分析学生学习的主动性和积极性提供素材。要做好临床技能训练过程的视频反馈,有利于学生批判性的学习。简言之,未来的平台既可满足日常教学和学生学习的需要,更重要的是能够实时反馈教与学的情况,便于分析教学规律与教学对象的关系,为教学反思、教学改革和教学决策提供原始的科学数据。
2.2要充分挖掘穿戴设备的优势,实时无创采集人体数据,将这些人体功能活动动态变化的真实数据应用到临床技能教学,更加贴近现实生活,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以提高学生的临床思辨能力,让学生真实感受人体功能活动与机体的调节过程与规律及其疾病的发生发展过程,选择合理的药物干预或其它处理方式。
2.3视频与数字教学资源应满足现代互联网学习的要求,短小精悍,时间控制在10分钟以内,每次突出讲授1-2个知识点。让学生看视频的过程中,进行自我训练和评判。现代社会社会节奏加快,人们的整块时间在减少,越来越多的只有碎片化的时间,故课件、素材的播放的时间应控制在5-10分钟。复杂难懂的问题可采用连续分集的方式,分哟沃鸬憬步狻2荒芙原有课程录像按时间长短进行剪裁成多段视频,应根据教学内容和知识点拍摄视频。可以采用教师课堂教学导入的实景教学,辅以三维的知识讲解和演示画面。素材与临床案例源于生活而高于生活,根据教学的需要进行提炼、编排,整个实景保持贴近生活,增加知识性、趣味性与可视性。要充分挖掘云服务、富媒体数字出版和移动网络学习的前沿技术,打造适应多终端,富含图片、音频、视频、3D动画的立体化教材。
3.运用互联网+和物联网进行临床技能教学需注意的问题
3.1 教与学是事物的两个方面,作为事件主体的教师和学生,在利用互联网+和物联网进行临床技能教学时,教师和学生首先要进行角色定位,不再拘泥传统教学中的教师和学生身份,要解放思想,转变教学理念,主动适应这种新的教学模式。无能是教师还是学生都要一切从教学实际需要出发,主动性和创造性开展教与学,要努力探索教学过程的新思维和新方法,积极寻求教学过程中遇到问题的解决途径。教师要主动成为学生学习的规划师和引导员,以及帮助学生解决自主学习问题的协作者。帮助学生分析临床技能教学内容和教学要求,做好临床技能教学的学习规划,并制定详尽的分步骤实施方案。在学生学习过程中,应根据教学要求和学生学习情况与进展,适时给予合理化的建议或帮助。应激励学生探索、尝试不同学习方式,寻找有效的学习途径。引导学生个别或者小组进行讨论归纳、总结形成自己的知识。学生应根据自身情况,根据培养目标量身定做自己的学习规划;主动利用碎片化或完整的时间完成学习任务;学生应增强自我约束,不断增强学习的自觉性和主动性;应主动进行思考和分析,多方位、多途径去理解和寻求答案;多与同学开展讨论,在思维火花的撞击中,加深知识的理解。
3.2 运用互联网+和物联网,开展临床技能教学模式与方法[3]。要把慕课、微课和翻转课堂等教学模式以及基于问题的学习、团队学习和案例学习等教学方式,与互联网+和物联网深度融合,充分发挥各自在临床技能教学的优势,充分利用现代网络学习的便利性、自主性和交互性。要充分各种穿戴设备,无创性采集数据,建设云课堂。根据云平台实时反馈的数据,做好教学的改进工作。充分体现以学生为中心的教学理念,教与学同等重要,教师要选择合适的教学资源激发学生学习兴趣,提高临床教学效果。学生在学习不受时空限制,更应根据自身情况开展个性化学习[3]。
总之,伴随着信息技术进入移动互联+ 和物联网时代,各种穿戴设备的无创信息采集的丰富,必将在为临床技能教学提供丰富素材的同时,推动现代临床技能教学改革,提高临床技能教学效果。只要我们充分利用现代科学技术为临床技能教学服务,不断探索教学改革的方式和方法,才能促进教学质量的稳步提升。
参考文献
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篇8
首先,从物联网的普及情况来看,物联网技术已经在各个领域得到了广泛的应用。因此,如何熟悉、认知和应用物联网,不仅成为小学信息技术教学的主要内容之一,同时也是学生提高日常物联网产品应用能力的关键诉求。所以在实际的小学信息技术教学过程中,应该进一步加强对物联网相关知识的渗透、通过案例展示、实验体验等方式,进一步加大学生对物联网的了解和认知情况,并且介绍身边的物联网的产品的应用,进而提高小学生在日常生活中应用物联网产品和设备的能力,提高他们的实际操作能力。其次,从小学信息技术教学角度来看,结合身边实际、强调学生的学习体验,已经成为信息技术教学的根本方法。其中物联网教学活动就很好地把信息技术与具体的日常生活实践有效的结合在一起。通过试验、体验式教学的方式,让学生感知信息技术的具体内容,不仅丰富了信息技术教学的内容,同时也特别深化了物联网在学生心中的印象和兴趣体验。
二、体验式的物联网实践教学研究
(一)结合实践,挖掘物联网应用在物联网实践教学过程中,应该把学生的兴趣与具体的物联网实践活动结合起来,这就需要教育工作者在具体的教学准备阶段,具有发现物联网应用的能力,及时了解身边的物联网应用,并且通过简化结构、提取核心的方式,尽量用简单的设备、简洁的结构来把物联网的应用转移到信息技术教学实验活动中去,把日常生活中的物联网应用转移到教学活动过程中,实现小学信息技术教学与日常应用的有效结合。
(二)强调实践操作,强化物联网体验单单把日常的物联网应用转化到信息技术实验是不够的,在具体的教学过程中,还需要通过良好的实验过程设计,让学生进一步参与到具体的实验活动中来,让他们亲身感受到物联网的特性、应用以及功能;并且鼓励学生进一步了解、体验生活中的物联网应用,通过亲身体验的方式,强化物联网意识。
(三)详细剖析,总结结构模型在体验式物联网教学过程中,应该在学生体验的基础之上,进一步针对物联网的构成结构进行有序的剖析和讲解,让学生了解到物联网的内部构成以及各个模块所起到的作用。可以利用功能屏蔽法,屏蔽部分物联网模块,让学生体验整体设备在功能发生的变化,进而提高对物联网结构的了解和掌握。
(四)即时总结评价,提高学生认知在体验式的物联网教学过程中,要即时引导学生对物联网的知识进行总结,通过变体验、变总结、变应用的方式,让学生进一步总结物联网的功能、结构和应用环境。通过总结归纳的方式,把体验式的教学中的感官感受转化为系统的知识结构,实现对物联网的系统性认知。
(五)构建反馈机制,完善问题反馈在物联网教学中,教师应该及时地对学生的提出的教学问题进行反馈,并且通过引导的方式让学生主动地寻找问题的答案,培养学生提出问题、创新解决的思维模式。通过体验式试验的方式,引导学生利用实验的方式来解决自己提出的问题和验证答案,把物联网教学从课本走到实际操作过程中。
(六)强化体验教学,引导学生感悟在物联网教学过程中,体验式教学是方法,不是目的,而是让学生通过体验式教学能够感悟其中的原理。因此在完成体验式教学后,教师应该进一步引导学生把体验到的原理平移到具体的生活实践过程中,感悟身边的物联网引用和基本原理,有效地提升学生对物联网引用的认知,进而达到提高日常物联网应用的认识和操作能力的教学目的。
三、结语
篇9
关键词:物联网;实验教学;Arduino
中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2015)12-0067-02
1995年比尔・盖茨在《未来之路》中提到了“物联网”,2010年在政府工作报告中提出“加快物联网的研发应用”。物联网被认为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。中学信息技术课程设置的初衷是“为学生适应信息化社会的学习、工作、生活与竞争的需要提供支持”,所以中学阶段进行物联网相关知识与技能的教学就显得尤为重要。以下是笔者根据这两年课题研究的进展和计算机社团实践的积累所总结的经验,以期与同行共享。
教学内容的选择
物联网涉及的内容很多,对于中学物联网教学内容的选择应该从小处着眼,从我们身边的事例着手,这样教师的教、学生的学都比较容易上手。
1.硬件平台――Arduino UNO
物联网的基础设备是各种传感器,硬件平台的作用就是将这些传感器数据汇集到一起,然后再根据具体需要进行下一步动作,控制一些设备。这样的一种硬件平台其实是一块电路板,在这块电路板上有数字接口、模拟接口或者串口等常见接口。之所以选择Arduino作为物联网教学的硬件平台,原因有三:一是Arduino是开源的,可以得到关于它的很多资料;二是Arduino板子接口丰富,价格便宜;三是Arduino的编程方式简单,且硬件调试方便,一根USB线连接到计算机即可完成。现在用的Arduino板子是最新的版本:Arduino UNO。
2.设备――传感器、执行器等
如果将Arduino看作是物联网的大脑,那么传感器就是物联网的眼睛、耳朵、鼻子和全身的神经系统,负责从外界搜集信息传送给大脑;还有一些设备被称之为执行器,可以看作是它的手和脚,如LED灯、继电器、PWM电机等。笔者将按照教学的先后顺序介绍几种常用的设备及相应的实验项目。
(1)第一个实验――点亮LED灯
LED灯又称为发光二极管,是一种很简单的元器件,之所以第一个实验要做它,原因有三:一是实验简单,学生容易产生成就感;二是由于外设简单,主要的精力可放在了解Arduino UNO和Arduino IDE(编程环境)上;三是驱动LED灯的原理虽然简单,但是与驱动其他执行器的方法大同小异,可为学习其他复杂执行器打好基础。
(2)第二个实验――光敏传感器控制LED灯的亮灭
“有光”、“没光”这两种状态会使光敏传感器向Arduino UNO发送不同的信号,根据不一样的信号,Arduino UNO再控制LED灯的亮或灭。绝大多数传感器感应外部环境再去控制执行器的原理是一样的,且硬件的连接与软件的编程都是类似的,不同的仅是有的传感器输出的是数字信号,而有的输出的是模拟信号。
(3)一系列的实验
基于Arduino物联网可开展的实验有很多,在实验的选择上应遵循生活化原则,实验的设计要和生活相关,这样教学内容能很好地纳入学生原有的认知结构,且以原有生活为基础也利于学生的创新,同时在实验设计上也要兼顾到学生的兴趣。例如,土壤湿度传感器和蜂鸣器组合制作“花卉浇水提醒系统”;温度传感器和液晶显示屏组合制作“温馨水杯”等。这样的组合还有很多,学生完全可以自己去设计和创新。
3.无线通信模块――WiFiShield
物联网的基础是传感器和网络,网络中又以无线网络为物联网的最优配置。基于Arduino的无线网络技术有很多,如WiFi、ZigBee、红外线等。之所以选择WiFi来进行教学,是因为WiFi所用的无线标准是现在无线网络的主流标准,利于物联网与互联网传递信息,且Arduino官方有现成的WiFi连接库,设计者不必把精力花在WiFi连接上,而只需把精力花在物联网的功能设计上。这部分内容对于学生学习而言有一定难度,可作为拓展知识来进行学习。
教学活动的安排
1.教学的组织形式
物联网的内容还没有纳入中学信息技术课程的常规教学,这方面的教学活动只能在兴趣小组或社团活动中开展。由于物联网的实验项目需要多人合作完成,所以学生的学习也多以小组合作的形式展开,小组人员以4~6人为宜,设一组长,协调分工与合作。在完成实验项目的过程中,需要一台计算机用以编程,需要一个大的工作台用来组装Arduino UNO及其相关的元器件,这时,传统的计算机房已不能满足要求,所以可以考虑与通用技术合用实验室。
2.教师的教学方式
课堂教学中教师的讲授仍然是教学的主要形式,只是由于授课内容的不同,还会采用一些别的教学方式,如研讨式、实践活动式,而这两种恰恰又是物联网实验教学最适合的方式。物联网的很多教学内容都需要以实验的形式展开,这样的实践活动主要分两种,一种是模仿教师的操作完成规定的实验项目,另一种是在原有实验项目的基础上进行创新。对于第二种实践活动学生一个人的力量有时是完成不了的,需要学生与学生或者是学生与教师围绕活动要求进行讨论与思考,互相学习、互相启发,共同完成这个任务。
3.学生的学习方法
创新是物联网发展的生命力,但是创新不能是无源之水、无本之末,创新需要大量知识的积累,需要学生自发地去学习新的知识。所以,教师在教学的过程中也应该传授给学生自主学习的方法,跟学生讲教师自己是如何学习新知识的。在物联网的学习过程中,突出学生的主体地位,教师不妨成为学生学习的助手,辅助他们完成自己想要达成的学习目标。
评价指标的制定
自从有了课堂就有了评价,课堂评价可以见证学生的发展,评价教学实施的质量。评价的方式有很多,评价的策略也不少,但是最核心的应该是评价的指标。制定了评价的指标,才能选择最优的评价方式、最适合的评价策略,甚至于还能优化教学设计。不同的教学内容,评价的指标是不一样的,但是评价的方向是一致的,物联网课堂学习效果的评价可以从知识学习的效果、技能掌握的水平、学习习惯的养成、创新精神和实践能力的提升等四个方面展开。
例如,实验项目“温馨水杯”的实现方法是通过温度传感器将温度示数显示在液晶屏上,其课堂评价的评价表如上表所示。
科技改变生活,物联网的发展也会影响我们的行为习惯,提高我们的生活质量。在这次信息产业发展的浪潮中,作为信息技术教师应该责无旁贷,积极地参与其中,积极探索出一套基于Arduino物联网的实验教学模式,做好学生物联网学习的领路人,使他们在以后工作生活中能更好地运用物联网,甚至能为物联网的发展做出贡献。
参考文献:
[1]Michael McRoberts.Arduino从基础到实践[M].北京:电子工业出版社,2013:195-201.
篇10
关键词:联网工程 实践创新 研究
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)09(b)-0241-01
物联网技术是一种十分新型,但工作效果极为强大,短短几十年而已,这种技术就在世界范围内得到了极为广泛的思考和研究。并且还为我国的军事以及医疗,农业等方面做了巨大的贡献,并且,随着科技的不断进步,我国的物联网技术必将得到更大的发展,这就使得物联网工程专业实践创新能力培养更加必要,在国家大力倡导下,我国很多高校都已经开始使用物联网技术,这对于培养学生的实践能力与理论结合实践的能力具有重要的现实意义。
1 物联网工程专业人才培养的基本要求
(1)具有扎实宽广的自然科学基础,扎实的信息科学基础知识。
(2)具有较好的人文社会科学、管理科学知识,综合素质较高,并具有一定的组织协调与管理能力。
(3)熟练掌握一门外语,具有良好的听、说、读、写能力,能顺利阅读本专业外文书籍和文献。
(4)掌握物联网技术与工程专业的基础理论、专业知识和应用技术,主要包括电路理论、模拟与数字电子技术、射频识别、传感器原理、计算机网络、嵌入式系统、传感网络设计、分布式系统、并行计算、多媒体信息融合等。
(5)较好地掌握物联网系统设计、工业过程监控、自助服务管理及信息处理等方面的知识,了解本专业学科的前沿发展趋势。
2 物联网工程专业人才创新能力培养方式
任何技术的顺利实施和普及,归根结底是以人为主体进行的活动,因此,物联网专业技术的普及和应用,也要以学生的主体情况为前提和基础,对于不同的学生,所采用的方式方法也会有所不同,因此,我们也需要根据学生的实际情况,采取不同的方式进行培养,我们要通过以下方式进行。
2.1 物联网工程专业知识学习
在进行互联网工程专业人才创新能力培养的过程中,我们也要注意一些重点,并且,还要注意理论与实际相结合,我们可以将教育的重点问题放在硬件与理论知识的研究上面,并且我们还不能够只限于一个行业的研究。在进行物联网创新能力培养的过程中,我们要了解到它与计算机专业的区别所在,切不可完全按照计算机专业的教学方式进行,物联网工程的重点在于培养学生的主观实践能力,同时还要将计算机操作的各种基础知识,如:数据结构,语言编程等进行综合的运用,学生能够在算法与理论的基础上,对物联网理论及其有关的科目进行学习,进而实现其创新思维的培养。
2.2 以工程应用需求作为创新性培养方向
对于物联网学生的培养的,是建立在工程应用这个基础之上的,这就要求学生们必须要具有敏锐的洞察力与适应各种复杂环境的能力,同时还要具有创新精神与冒险精神。学生们要懂得将自身的专业特点与现阶段物联网工程最为需求的方面相结合,继而准确找到两者之间的衔接点,可以合理的将物联网理论与实践相融合,进而解决掉很多实际问题,比如,交通智能化,这样就可以促进创新理论的科学发展,如果将计算机技术,物联网理论与工程实践相结合,那么物联网的实践创新就有了一个新的发展目标。现阶段,我国的大部分的计算机学院已经具备了智能化的教学训练平台。并且随着工程应用需求量的不断增加,我们对于实践教学的内容也会有一个更加科学合理的改善,而对于学生的培养和训练也要更加专业,强度也需要更大。
2.3 以学生为中心的自主创新
在实现学生创新能力的过程中,我们所要注意的是学生的自主性,加强学生自主能力的培养,能够有效的提高学生学习的兴趣与主观能动性,使其能够对学生产生兴趣,进而实现专业知识与实践方向的有机结合,要以学生的兴趣与思维为主,教师发挥其引导和监督的作用,使学生们能够将自身所贮备的知识与其爱好进行统一,从而实现其对研究领域的选择。我们还要为学生提供一个完善的开发平台,这样学生们才能够从中获取有用的资源,并能够促使学生对物联网实际结构有所研究和了解,并可以做到具体问题具体分析,对于不同的物联网技术进行不同方向的研究和分析。在这样的基础之上,教师要能够帮助学生从计算机技术的方向出发,去思考物联网技术的问题,引导学生对于新技术的开发和创新,进而促进学生的全面发展。
2.4 物联网工程专业人才自主科研能力培养方式
移动终端有CPU、GPU、管线等硬件性能差异,传统的虚拟现实系统平台软件无法高效运行,单一地从GIS算法方面进行创新改进,不能从根本上改善这一现状。我们引导对嵌入式开发感兴趣的物联网工程专业学生,结合已有的计算机硬件理论知识,从嵌入式设备软件设计原则的角度出发,设计针对移动终端的三维虚拟地球软件框架,改善传统GIS算法性能。
综上所述,成功将移动三维立体虚拟地球软件向试验平台转化,不但有利于学生学习积极性的提高,还能够有效的提高学生研究与创新的能力。我们一定要明白一个道理,那就是科研与教学两个方面,是相互促进,相辅相成的关系,如果能够将科研成果与教学进行有机的结合,那么一定会对实践教学产生巨大的推动作用,进而能够培养一批具有高度创新能力的人才。
3 结语
物联网技术在我国的研究和发展,近些年来取得了一些成就,但是这还远远不能满足人们的实际需求,因此,我们就要从培养学生的学习能力与创新能力入手,提高学生自主学习的能力,使其能够对所掌握的知识进行有效的巩固,同时还要加强学生独自分析和解决问题的能力,使其能够建立自主学习的意识。每一个学生都是一个独立的个体,因此其学生状况与爱好都不尽相同,我们要根据学生自身的爱好对其进行引导,使其能够结合物联网理论,找到最为适合自己的研发领域,只有培养出一批又一批高素质的物联网技术创新人才,才能够实现我国的物联网技术的进一步发展。