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《物联网技术导论》实验教学设计
作者：段爱华
来源：《速读·上旬》2015年第12期
摘 要：本文以从分析开设实验的必要性入手，提出了针对计算机专业学生的层次性的实验教学方案设计。根据实验环境，设置合理的实验课程，突出自主性与创新性，提高学生自主学习的能力，对培养学生的创新能力具有重要意义。 关键词：物联网技术;物联网实验;实验教学
《物联网技术导论》课程是物联网相关专业入门的课程，由于物联网技术涉及通信技术、嵌入式技术、RFID、网络技术、信息处理等技术，并需要集成以前技术进行创新应用。特别是物联网实验涉及到通信、电子、网络等方面的新知识、新技术、新设备，如何掌握这些理论与技术知识，对教师本身也是一个极大的挑战。因此物联网实验教学教什么、拿什么教、怎么教等，也成为我们教师面临的难题。 1运用实验教学的必要性
物联网技术涉及技术多，对于没有专门学习过这些技术的学生来说，本身很抽象、生涩，如果以课堂教学为主，仅靠填鸭式的讲授，课堂效果无疑会很不理想。比如：在讲授无线传感器温湿度检测时，如果仅是在课堂上讲解理论及编程学生没有感性认识，但如果学生亲自动手实验，不仅可以更好地理解代码，试验过程，还可以更好地培养学生的应用创新能力。 通过实验课加强学生对于物联网理论内容的理解，才能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力和专业实践能力，加强实践教学是培养应用型人才的重要途径。研究《物联网技术导论》课程的实验内容，对培养物联网应用人才具有重大的意义。 2实验教学设计 2.1实验教学设计思路
物联网技术导论作为物联网的入门课程，主要介绍这门课为我院计算机科学技术专业所上一门专业课，目的是为培养物联网方面的应用人才，这也是我们将实验的重点放在软件的开发上。我们将实验设置为多层次。学生边学习物联网理论知识同时，边进行实验操作，设置的基础型的实验使其对原理有透彻的认知。当学生理论知识积累到一定的程度，可通过设置综合型的实验使学生进行系统学习与提高。此外，为了达到学生自主创新能力提高的目的，创新型实验的设置也必不可少。减少基础型实验，同时增大综合型和创新型实验的比例，并加入选学实验，学生可根据自己的能力兴趣，自主制定实验内容。这样，学生在实验过程中，由浅到深、由基础到综合地进行实践操作，符合渐进性的教学规律。为了解决课时少的问题，设置了一部
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分课外可操作的实验，使一部分有兴趣而不满足于课内学习设计的学生有更广阔的学习时间与空间。
2.2实验教学的内容设计
我们把实验教学内容的重点放在无线传感器网和物联网应用上。包括基础实验、综合应用实验和课外创新实验。 2.3基础实验 基础实验包括： 2.3.1建立实验环镜
主要是认识实验设备，安装配置IAR、KeilC开发环境。 2.3.2数据感知实验
主要是物联网感知层的实验，包括温湿度传感器、超声波传感器、酒精传感器的实验，使学生通过各种传感器感知信号及编程方法。选学内容设置为光电传感器、压力传感器。 2.3.3认识RFID系统实验
使学生掌握RFID的基本原理，学会RFID模块使用方法及相关程序分析。选学内容为超高频RFID模块分析等。 2.4综合应用实验 2.4.1Zigbee组网实验
要是让学生熟悉Zigbee协议栈原理、工作流程，掌握点对点、星状网通信原理及相关程序应用分析。选学内容为树状通信实验等。 2.4.2网关通信实验
使学生掌握网关上各种通信接口如串口，网口、GPRS的使用及程序分析修改。 2.4.3物联网应用实验
是物联网应用层的实验，主要是对智能家居系统、智能超市系统和智能仓储系统从系统功能、架构、原理上进行分析，并通过各种模拟系统进行实际分析等。选学内容为智能农业等。
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2.5创新实验
在实验课堂上，学生难免会依赖于实验箱以及教师的指导，而缺乏自主思考的动力，再加上实验室学时和场地的限制，学生要在有限的时间和空间里完成自主创新设计有点困难，所以在课余时间开放了实验室，学生可以在课余时间随时进入实验室进行未完成的或自主创新的实验。这样，一方面可以减少场地和时间的限制，加强学生对所学知识渗透性的认知，另一方面提高了学生自主学习能力，培养其创新能力。基于此，在课程设置上，加进了学生自主安排时间。
2.6实验教学课堂设计
年我们建成了物联网实验室，购买了无线传感器及物联网实验箱，智能家居、物流仓储等实验平台。因而我们的实验主要在实验室进行。对于基础实验，教师先介绍一下实验箱相关的原理，引导学生一步一步进行实验，先设计然后编码和验证。让学生在实验中设计几种方案然后进行分别验证，得出最优方案。另外每次都会留出一些难一些的题目，让学生进行独立的思考与创新。对于应用综合型实验，教师先带领学生分析功能框架、实现原理，最后剖析核心部分代码。也会留出一部分代码或功能让学生独立完成剖析。如智能家居实验，带领学生实地参观及演示智能家电、智能窗帘、智能防盗、主控台等各部分，同时进行功能及原理剖析，然后剖析核心代码部分。留出联网部分及、智能监控部分的功能原理及代码让学生独立完成剖析。另外留出课外选修创新实验，让学生课外完成。 3实验教学的效果评析
学生初学本门课时，都在高深的概念、庞杂的体系前表现出迷惑，随着实验教学的开展，实践性、应用性的体现，学生的课堂状态明显发生变化，课堂气氛越来越活跃，学生学习的主动性与探索性得到激发。在无线传感器这章，对于各种各样的传感器，同学们都摸不到头脑，而通过数据感知实验，对各种传感器进行实际操作，学生不但理解了各种传感器是如何工作，更是可以通过编程来获得数据，从而更深刻理解“感知”的含义，增强了对无线传感器相关理论内容学生的积极性。 参考文献：
[1]王志良，王粉花.物联网工程概论[M].北京：机械工业出版社 [2]魏晓宁.物联网实验教学初探[M].计算机时代
[3]秦磊华，张海珍，石柯，刘方铭.物联网导论课程实验教学探究[M].实验室研究与探索