《物聯網技術導論》課程實驗教學初探
學術研究
作者：劉穎 郭娜 張兵
摘 要：從《物聯網技術導論》實驗課程的現狀入手，研究了《物聯網技術導論》實驗課程內容、實驗教學方法與手段、以及實驗考核等方麵的內容，以便拋磚引玉，為更好地進行實驗教學服務。
關鍵詞：物聯網技術導論；實驗教學；實驗考核
中圖分類號：TP393；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）03-0091-02
0 引 言
物聯網被認為是繼計算機、互聯網之後的第三次信息浪潮。2009年8月溫家寶總理在無錫考察傳感網產業發展時提出“感知中國”後，物聯網的探索逐漸成為國家戰略。2010年3月底，教育部批準30所高校第一批開設物聯網工程專業，沒有物聯網專業的學校也相繼開設了物聯網相關的課程。我校於2010年招生時就將物聯網及相關課程加入了計算機科學技術、網絡工程專業的培養方案，並於本學期首次開設了《物聯網技術導論》課程。本課程的特點是理論性強，通過實驗課加強學生對於物聯網理論內容的理解，才能很好地培養學生分析問題、解決問題的能力和專業實踐能力，加強實踐教學是培養應用型人才的重要途徑。研究《物聯網技術導論》課程的實驗內容，對培養物聯網應用人才具有重大的意義。
1 研究現狀及存在問題
《物聯網技術導論》是本學期為2010級計算機科學技術專業新開設的一門專業任選課。課程的目標是使學生可以對物聯網技術的相關知識有一個全麵、係統的認識；具備規劃設計與構建出一些簡單的物聯網應用係統的能力；具備運用理論知識解決實際問題的基本素質。
現在開設物聯網課程的學校很多，主要從理論上講解物聯網中的無線傳感器網絡、RFID（射頻識別）技術等，項目組對市麵上的物聯網技術課程及實驗的教材及幾個學校的實驗教學做了調查，主要發現有以下幾個問題：
1.1 課程內容差異很大，實驗內容不統一
物聯網是一個相對比較新的技術，很多理論還沒有完全沉澱下來，形成非常統一的理論體係。不同的學校不同的教材講授的內容有很大差異，相對於實驗內容也就有不同的安排。
1.2 開設的專業不同，實驗內容的重點不一
物聯網技術是一個綜合性比較強的新技術，涉及到計算機技術、通信技術、自動控製技術等，造成了不同專業都開物聯網課程的現狀。通信技術相關專業講解的重點在於物聯網通信傳輸、通信協議分析等，自動控製相關專業講解的重點在於物聯網芯片的研究設計等。計算機相關專業講解的重點在於物聯網相關算法、應用開發等。開設專業的不同，導致了實驗內容的重點不一。如北京科技術大學王誌良教授出版的實訓教程[1]有大量的硬件設計指導等。
1.3 不同學校配備的實驗箱不同，實驗操作不一致
對於物聯網課程的實驗大部分都是基於實驗箱進行操作的，不同的學校配備的實驗箱基本都不同。每種實驗箱都有不同的核心板，不同的程序，操作起來都有自己的步驟[2]。本係關於物聯網的實驗箱共有3套，即使是同一種類型的實驗，軟硬件環境，實驗效果也都不同，這也給實驗的選擇、融合帶來一定的難度。
1.4 學生層次不同，實驗內容的難易度設置問題
物聯網實驗需要大量的硬件編程基礎，這些基礎都是通過以前課程的學習積累的。有的學生基礎好些，如果實驗內容過淺，就不能滿足學生對知識的渴望，設置過難又使基礎不好的學生失去信心。
基於以上問題的分析，我們在實驗內容的選擇上要以符合專業需求為主要方向，找出實驗教學的重點，體現實驗的層次性等，為培養物聯網方向的應用人才奠定基礎。
2 實驗內容研究
主要研究《物聯網技術導論》課程的基礎實驗與應用實驗內容，以符合專業需求為導向，整合現有實驗箱實驗的基礎上，在各個實驗中擬設置選學內容，以滿足不同層次學生的要求，同時為學生深入學習物聯網相關課程打下堅實基礎。
擬選取以下6組實驗：
（1）建立實驗環鏡
實驗為1學時，主要是認識實驗設備，安裝配置IAR、KeilC開發環境。
（2）數據感知實驗
實驗為3學時，主要物聯網感知層的實驗，包括溫濕度傳感器、超聲波傳感器、酒精傳感器的實驗，使學生通過各種傳感器感知信號及編程方法。選學內容設置為光電傳感器、壓力傳感器。
（3）ZigBee組網實驗