智能家居實訓總結范文
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篇1
一、智能家居概念
智能家居就是以住宅為平臺,兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化,集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。它是通過采用先進的計算機、通信、布線和控制技術,建立一個由家庭安全防護、網絡服務和家庭自動控制等系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統,從而實現全面的安全防護、便利的通信網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。
二、ZigBee技術簡介
ZigBee技術是一種重要的短距離、能實現雙向無線通信的技術,由于它具有低成本、低速率、低功耗、低復雜度這些特點,通常被用于自動控制和遠程控制領域。ZigBee協議框架結構主要包括物理層、媒體訪問控制層、網絡層、安全服務層、應用層等五個部分。
ZigBee技術自組網的網絡拓撲結構主要有星型、樹型和網狀三種,在組網時可以根據項目自身的實際需要來選擇其中一種或多種網絡拓撲結構。與普通網絡一樣,每個ZigBee網絡至少有一個類似于路由器功能的器件——協調器,和若干個終端節點,這樣就能建立網絡并對網絡施行協調功能。
三、智能家居實訓系統設計
(一)系統功能需求
根據實現原理及功能來劃分,共包含智能網關板、LED燈光控制板、輕觸開關控制板、485信號控制板、溫濕度光敏采集板、報警監測控制板、節點配置模塊、窗磁報警器控制板等八種。系統通過物聯網應用上位機管理軟件可實現智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監測、環境監測、智能窗簾等子系統的功能。
(二)系統總體設計
智能家居實訓系統是以ZigBee技術為基礎,綜合網線網絡通信技術、建立起來的一套完整的家居控制系統。本系統需要在家居設備之上安裝與之功能相對應的節點模塊,這些節點模塊包括了傳感器、執行器和通信模塊。各個節點模塊將各自采集的信息經過處理之后通過家庭控制子網傳輸到家庭控制中心,家庭控制中心將信息上傳到家庭網關,家庭網關響應用戶遠程提交的查詢指令通過Internet將結果反饋到用戶手中的移動終端之上。用廣的控制指令按照相同的路徑傳輸給節點模塊執行設定操作。
本系統實現對物聯網三層(感知層,網絡層,應用層)的全方位技術運用,比較全面的兼顧了物聯網所涉及的各類技術,包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統、Wifi、Internet端應用軟件開發教學,設計提供了智能家居多個子系統的應用實訓。
系統提供了功能強大的以ARM處理器為內核的網關硬件和自主研發的網關核心軟件,不僅能完成多種無線網絡管理,傳感器和射頻識別信息處理,而且可以通過不同無線和有線網絡路徑,將數據傳輸到上位機管理平臺,并存入數據庫,支持遠程訪問,并運用虛擬技術仿真智能家居場景及設備解決場地及設備制約因素。
(三)系統詳細設計
系統主要包括ARM11 處理器S3C6410和Zigbee模塊組成的家庭網關 、無線路由器、Zigbee 終端設備( 如紅外探測器、門磁開關和火災探測器和煙感燃氣探測器等)。
系統的內部結構呈 Zigbee 星型網絡結構,由傳感器獲取的相關數據以及各種電器狀態的信息,從終端節點模塊傳送至家庭網關,用戶和家庭網關鏈接到同一個無線路由器,這樣用戶就可以通過internet用戶界面管理家中電器狀態。
1.系統主控制器
智能家居主控制器接收由協調器傳輸來的各類傳感器返回的狀態信息,通過事先由用戶設定好的各個指標如溫度、濕度、光照條件等信息的閾值進行綜合智能判斷,并采取對應的控制措施發出各類家電控制指令。
家庭網關是以ARM11處理器為核心開發的,管理整個系統的終端節點。實訓系統中協調器管理與控制整個Zigbee 無線傳感網絡,每個終端節點設備都加入網絡,并通過此網絡進行數據的保存和處理。
2.終端節點
系統中的終端節點采用集微處理器和RF收發芯片一體的SoC芯片 CC2530 作為主要硬件平臺,模塊不僅具有ZigBee 收發模塊,還有一個MCU 內核的單片機,通過繼電器采集傳感器信息、轉發命令和控制設備的運行狀態。
系統中的終端節點包括三表計量節點、環境溫度濕度監測和控制節點、報警信號采集節點、家電控制節點、燈光控制節點等。主要進行環境中溫度、濕度等各種數據的采集、非法闖入、火災或有毒氣體等意外災難情況的探測以及對各種家電設備的控制。
四、總結
本文在深入了解智能家居系統的基礎上,設計出了基于無線傳感器網絡的智能家居實訓系統“設計包括了智能家居系統的硬件設計和軟件設計兩方面”。與傳統的基于綜合布線技術的智能家居系統相比,存在一些優勢,但智能家居實訓系統通信質量及穩定性和可靠性的好壞及用戶操作的便利性直接影響了智能家居的品質,因此,我們需要進一步完善系統。
參考文獻
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篇2
關鍵詞:綜合布線;項目教學法;設計;實踐
0 引言
綜合布線系統作為智能建筑的“中樞神經”系統,是一種模塊化的、靈活性高的建筑物內或建筑群之間的信息傳輸通道,是智能建筑的基本組成部分,是實現樓宇智能化的公共平臺,是樓宇智能化的必備基礎設施?;诰C合布線在智能建筑中的重要作用,我們將綜合布線工程課程列為樓宇智能化工程技術專業的主干課程。
為智能建筑行業輸送合格的綜合布線技術人才,是綜合布線工程課程的目標,掌握這種專業技術需要專業的培訓與實踐操作。該課程涉及多門學科,信息量大、專業性強、實踐性強,而傳統的教學模式是理論和實踐分離,導致所授知識空洞抽象,所做實踐散亂無序,知識與技能難以相互映射與補充。
因此,在樓宇智能化工程技術專業人才培養過程中,必須十分重視綜合布線的實訓設計及實施,為培養合格人才奠定基礎。
1 綜合布線課程的現狀
受信息技術和建筑樓宇智能化快速發展的影響,高等職業教育樓宇智能化工程技術專業在全國已有200余所院校開設,并有倍增趨勢??v觀綜合布線工程課程教學目前的狀況,存在以下問題。
1)教師的工程實踐不足,不能及時掌握綜合布線行業的新發展和新技術,教學內容得不到更新,教學方式不形象、不生動,與實際工程項目脫節,理論性太強,使學生感到枯燥無味,沒有學習的興趣。
2)實訓器材的種類和數量存在不足,學院在開設樓宇專業的同時,沒有投入足夠的資金購置先進的實訓器材,只有一些落后的設備和材料,教學實踐開展十分困難,僅訓練學生進行打接水晶頭這些最基本、最簡單的操作。
3)綜合布線技術發展迅猛,然而學生使用的教材更新速度卻非常緩慢,完全與市場脫節,教材內容不符合實際工程項目的要求,學生也不了解當前工程的實際操作方法。
這些問題的出現,就造成了學生理論知識掌握不牢固,實踐技能薄弱,對實際工程的操作方法完全不了解的情況,在就業工作時,很難達到用人單位的要求。因此,為提高教學效果,培養符合社會需要的人才,在重視理論教學的同時,需要對課程實訓模式進行合理改革,加強與企業的密切聯系,才能培養出技術過硬的技能型人才。
2 綜合布線工程實訓設計
很多院校的綜合布線工程實訓,還是僅僅要求學生掌握制作網線、打接水晶頭等基本技能,對于實際工程來說,這些是遠遠不夠的,我們應該培養學生具備合理規劃、設計、組織、管理工程的能力。學生不僅需要能布線,能安裝,而且還要掌握行業發展趨勢、掌握行業新標準、具備閱讀施工圖紙和系統調試等專業能力。
按照工作順序,綜合布線系統工程有設計、施工、驗收三個工作階段,這是一個完整的大項目,它涵蓋了本門課程需要學習的所有工作任務。因此,我們設計了圖1所示的實訓模式對樓宇智能化工程技術專業學生開展課程實訓。
由圖1可知,整個實訓模式由四個主要模塊組成。首先是工程設計制圖,其次是工程實施,然后是工程測試與驗收,最后是考核與評價。前三個模塊符合當前實際工程的實施流程,做到與實際工程相符。第四個模塊為考核與評價,是對實訓效果的檢查與評估,貫穿全部實訓過程。
為了較好的開展綜合布線工程課程實訓,我們采用項目教學法。項目教學法是指師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動。項目具有確定的目標,有明確的開始時間和結束時間,要完成的是以前從未做過的工作。項目教學法的關鍵是設計和制定一個項目工作任務。根據實訓課程教學內容,結合企業用人的要求,考慮學生的學習能力和實際操作能力,構建了一個從易到難,從簡單到復雜,從部分到整體的循序漸進的實訓體系,將整個實訓劃分為兩個項目——智能家居布線和智能樓宇布線。具體的實訓項目和內容見表1。
以上兩個項目,均要求學生具備建筑弱電系統、計算機網絡、綜合布線的基本理論,具有相應的設計計算、施工圖繪制與識讀的能力,并掌握施工驗收技術規范、質量評定標準和安全技術規程應用的知識。其中,家居布線規模較小,大家比較熟悉,而且平時接觸較多,所以該項目主要訓練布線的基本技能,相對比較簡單,采用的技術較單一,要求學生熟練掌握;智能樓宇布線涉及多個布線系統,不僅樓層和房間的數量多,而且需使用多種材料、工具和設備,該項目主要考核學生對綜合布線各種應用的設計和實施,以及各子系統操作技術的掌握情況,要求具備編制安裝工程造價,以及單位工程施工組織設計與施工方案的知識。
3 綜合布線工程實訓的實施
根據設計的實訓模式,利用學院樓宇智能化工程技術專業現有的樓宇智能化系統實訓室,開展課程實訓。該實訓室現有綜合布線工程實訓裝置6臺,為完全模擬真實的建筑環境,用金屬網孔板搭建了大小不一的房間,結構組合嚴謹,讓學生能面對一套完整規范的布線環境。
實訓過程中,由教師組織和引導,教師是輔助者和協調者,而學生是實施主體。將全班學生分成若干個小組,每組5~6人,每個小組選舉1名小組長,在項目實施的過程中,都由小組長負責。按照制訂的項目計劃,學生根據具體的項目要求,討論確定工作步驟和程序,安排成員分工,相互合作,按部就班地實施每一步驟。實施過程中,當學生遇到困難時,鼓勵和引導學生自己查找資料或討論,想辦法解決問題,在很難找出解決辦法時,實訓教師可以給予適當的指導。這樣,不僅提高了學生分析問題、解決問題的動手能力,而且增加了學生的學習興趣,鼓勵學生樹立自信,能夠將已掌握的知識充分應用于項目實踐。
實訓教師要監控整個實訓過程,檢查學生項目實施進度,向學生強調考核要點、步驟和注意事項,收集學生的信息反饋,及時發現實訓中出現的問題,并做好記錄,針對出現的問題,調整實訓重點,根據每組的實訓情況,做好實訓小結。組織學生依次按第一模塊第二模塊第三模塊完成項目任務,并在實訓過程中開展小組競賽,注重培養學生的團隊協作能力,根據項目完成的時間、質量和效果來評定名次,給與獎勵。鼓勵小組之間互相交流經驗,取長補短。
實訓考核采用過程性考核與終結性考核相結合的方式,改變以往只由教師一人評價的模式,變為教師和學生共同評價。在項目進行的過程中,教師要對學生的項目任務實施情況、工作態度、團隊協作等方面進行綜合評價。項目完成后,先由學生對自己的工作過程進行自我總結和自我評價,再由教師檢查評分,師生共同討論,評判項目工作中出現的問題,進行深入的歸納總結,形成文字資料,以便將寶貴的經驗應用到今后的教學實踐中。
4 結論
采用上述實訓模式,對我院樓宇11級學生實施綜合布線工程的課程實訓,改變了以往以理論為主的實訓模式,為學生提供了一個實踐的空間,讓學生有了親自動手,在實踐中鍛煉的好機會。在實訓過程中,要求學生按規程規范操作,提高其安全意識,在限定的時間內完成規定任務,樹立其時間觀念,能夠做到不浪費材料,增強其節約意識。采用項目教學法的實訓模式,同樣對教師提出了更高的要求。教師必須不斷更新知識,加強學習,自我充電,提高工程實踐的能力,不能只懂理論,而不懂實踐,進一步提高教學能力。
通過實訓,學生親身經歷了完整的工程實施階段,真正掌握了綜合布線工程項目的規劃、設計、實施、測試和驗收的方法與步驟。學生對綜合布線系統的結構更加清楚,懂得了系統的基本設計、安裝、調試和操作,充分做到理論與實際相結合,工程實踐能力大大提高,收到了良好的教學效果。
參考文獻:
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篇3
在學校領導的正確指導下,取得了較好的成績?,F將本年度工作總結如下:
一、工作重點與亮點
(一)做好“創示范”、“創新強?!钡葘W院重點工作
1、為了做好學院創省示范高等職業技術學院工作,多次召集處室全體員工開展專題研討會。與相關部門及時聯系,完成相關資料的搜集并對照示范校建設方案和任務書,填報《項目建設情況進展表》的有關內容,上交材料,并順利迎接省教育廳檢查。
2、完成“創新強?!惫こ讨小白灾鲃撔履芰ㄔO”的申報工作。在項目的籌備與制度的研讀過程中,與學院各系部領導、老師充分溝通,對每個項目進行可行性分析,加強項目與企業的合作,考慮專業性與均衡性,督促各項目填寫申報表,最終形成三個大項目、二十多個子項目。
3、細心統計,準確填寫數據平臺,審核平臺中的4.2校外實習實訓基地、7.5產學合作、9.2社會(準)捐贈情況等情況的數據。完成學院質量年報中的社會服務部分的撰寫。
(二)合作互動雙贏,拓展校企合作空間
1、今年3月,組織相關領導到實業有限公司參觀、交流學習,并與該公司共建“材料研發中心”,雙方將在產學研共建、科技申報項目、專業技術服務、人才供求方面等深入合作。
(三)校企互動深度融合,積極開展活動展覽
1、2月13日至15日,第十三屆中國(中山)國際電子信息產品與技術展覽會在火炬國際會展中心隆重舉行。我院受邀參加此次展會,合作處積極發動相關系部老師學生開發作品參加展覽。參展作品有物聯網智能家居模型、3D打印機、手機智能手表、太空無人坦克戰車、踢足球遙控機器人、滅火機器人、氣動高空擦玻璃機器人、網絡靜電監控系統、高壓LED驅動電源等。展覽會現場負責人梅經理說:“學院展臺是三天來展覽會上最具人氣的展臺?!?/p>
2、4月,合作處組織電子系、計算機系、機械系等各系的老師代表近50人乘專車到深圳參觀了第83屆中國電子信息博覽會。通過參觀博覽會,老師們和電子企業有了全面接觸,共同研討了電子信息技術在國際市場的最新應用情況,同時也為提高教學質量提供了新的實用案例。
3、5月份,合作處還組織了相關老師參觀中國國際電梯展覽會、國際電機與磁性材料展覽會。企業代表們也通過與參觀交流,對本企業的產品轉型升級、技改發展方向等產生了一定的直觀幫助作用。
二、工作不足
(一)與部分企業合作有待深入
學院現已跟250多家企業建立校企合作關系,但有的企業合作兩三年后就沒有下文,有的企業只是停留在表面的合作,沒有實質性的進展。今后需加強合作企業與系部校企合作的后續監督及支持力度。
(二)產學研園建設各子項目建設進度有待提升
今年9月,我院迎來省示范建設的中期檢查,合作處統籌的項目《以產學研園為平臺的社會服務能力建設》各子項目建設雖然基本完成原定目標,但個別項目還是沒有達到預期效果。原因在于前期的監督與督促不足,在2016年項目驗收前,需加強跟進各個子項目的落實情況。
三、工作設想
1、帶領校企秘書及系部教研室領導深入鎮區企業,了解企業人才需求,引進企業技術人員和項目進校園,爭取企業的捐贈和更多的校企合作資源配置,共同為實用型人才的培養出謀劃策。
篇4
關鍵詞:移動互聯網;專業設置;應用型本科
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)05-0115-02
1 引言
在國家和各省關于地方高校轉型發展的要求的大環境下,計算機專業須結合經濟社會發展需要,以培養產業轉型升級的高層次應用技術型人才培養為目標,整合計算機科學與技術專業已有的教學內容,面向計算機技術新興產業和現代化制造業,基于實際工作崗位開發課程體系,培養符合普通本科教育基本要求的應用技術型人才。在此前提下,需要對以往學術型、研究型的課程設置進行改革,探索適合應用型本科的計算機專業課程。
隨著智能手機和移動互聯網絡技術的快速發展,移動互聯軟件的需求呈井噴式的增長。[5]智能手機在2014年已占全球手機市場的98.9%,其中Android平臺占80.7%,IOS平臺占15.4%,windows phone平臺占2.8%。[4]而基于Android、IOS、Windows等平臺的其他智能設備如智能家居設備、智能穿戴設備能都將步入一個高速發展階段??紤]到各智能系統所占的市場份額,本文移動終端應用開發課程的設置主要以Android平臺為基礎。本專業在人才市場上可選就業崗位包括:Android軟件開發程序員,Android軟件測試員,移動互聯軟件售前/售后支持,Java開發程序員,JSP網站開發程序員,軟件測試員,網頁設計師,網站編輯,軟件銷售及維護等。
2 人才能力培養目標
通過對以上移動互聯軟件開發相關就業崗位的工作特點、工作任務進行走訪調查,進行知識結構的分析,選取能力培養目標如下:
1)較好的語言溝通能力,完成產品功能需求分析;
2)功能模塊設計能力,UI設計能力;
3)開發工具的熟練運用,代碼的規范編寫能力;
4)服務端軟件的配置、部署、運行、調試和維護能力;
5)軟件的部署、運行、調試和維護能力。
3 人才培養原則
根據以上的人才能力培養目標,歸納總結出計算機移動互聯網技術專業學生就業的職業、崗位(崗位群),同時深入生產一線,切實了解企(行)業需求,從而科學制定本專業的培養目標和標準,規劃學生所應具備的知識、能力和素質,結合實際進行課程設置。
突出應用性、強調課程設置的針對性和應用性,堅持以能力培養為核心,加大課程內涵、重組和整合力度;更新教學內容,積極推進基于真實的互聯網軟件開發案例教學、真實任務教學的應用。
堅持校企(行)業合作,重視校外實習實訓基地的建設,與互聯網軟件開發企業深度合作,課程教學內容、實習實訓項目、課程考核等均來自企業。可由企業工程師直接授課或雙師授課,并將學生送入校外實習實訓基地進行頂崗實習。在實訓與實習中采用“準員工5R”實訓課程體系,即:真實的企業環境、真實的項目經理、真實的項目案例、真實的工作壓力、真實的就業機會。[2]
4 人才培養理論課程制定
移動互聯網技術專業人才培養在計算機專業原有的數據結構、數據庫、網絡基礎、操作系統基礎等知識的基礎上,再面向以下三個就業方向進行配置:
4.1移動終端應用開發
系統掌握Android系統開發技術需要以Java為語言基礎。
在相關的技術中首先要熟悉面向對象編程的思想:繼承,多態,重寫,覆蓋等;Java基礎中的IO編程,多線程,正則表達式,集合框架,MVC模式等也是學習的重點內容;而由于在Android系統的框架層當中,使用了大量的設計模式,如果沒有這方面的知識,對于Android的理解就會大打折扣,因此需要重點學習Java編程的23種設計模式;而在實際的項目中還需掌握Java編碼規范、注釋規范和Eclipse插件代碼檢查工具CheckStyle、內存泄漏檢測工具memleak、內存分析工具MAT、代碼審查工具findbug等使用。
Android系統是一種以Linux為基礎的開放源碼操作系統,需要掌握相關Linux命令基礎。Linux學習的內容包括:Linux系統命令初步,svn和git工具的使用,Linux shell編程,Makefile規則,Linux開源工程等。
Android的開發知識包括:環境搭建、四大組件五大布局,widget常用組件的介紹,Android中的事件處理,系統菜單和上下文菜單的使用,UI框架中的Fragment、ViewPager、ActionBar等,xml和JSON的Android網絡編程,Android中的網絡請求,數據庫編程,handler異步消息的處理,DDMS的使用,自定義provider、binder的使用等。
綜上,職業能力課程有:Java語言,Java EE,Linux操作系統、Android基礎,Android平臺APP應用設計。
4.2服務端開發
服務端的開發和移動終端密不可分,目前大部分移動終端軟件都需要后臺的數據支持進行數據的存儲、更新等。
服務端開發技術首先需要用到網絡的相關基礎知識,如TCP/IP,HTTP協議與Socket協議知識等;其次是網絡操作系統Linux;還需要學習支持服務器端的開發的Java EE知識如 JDBC、web工程結構、Servlet、JSP、Struts、hibernate和Spring等;應用框架的學習;服務器數據后臺搭建MySQL及Oracle;Web頁面開發技術;數據庫對編程語言接口API相關知識。
綜上,職業能力課程有:數據庫應用,Linux操作系統,Java EE,網絡協議編程,SHH框架技術。
4.3互聯網軟件/游戲開發工程師
在目前的網絡軟件應用中,游戲應用依然是最熱門的下載類型,系統工具、社交和影音圖像類等應用依次居后。[1]
互聯網軟件/游戲開發需要的知識除計算機網絡、操作系統、Java語言、數據庫等外,還需要掌握HTML、CSS、JavaScript;熟悉常用開發框架SSH;熟練使用和配置tomcat等應用服務器,并需要熟練使用MySQL數據庫的操作及優化。
綜上,職業能力課程有:Java語言,Java EE,Linux操作系統,SHH框架技術,網絡協議編程,Android平臺APP應用設計。
5 實踐環節設置
應用型人才培養更需要重視實踐環節的教學,培養學生理論聯系實際的能力,加強學生動手能力,適當增加設計性、綜合性和研究探索性實驗。在實踐環節需要采用任務驅動教學的模式,增加學習過程控制和考核機制,建立學生學習反饋體系,以學生為本,以任務考核為主,增加學生實踐的主觀能動性,達到培養應用型人才的實踐環節教學目標[3]。
實踐環節設置與目標如下表1所示:
6 總結
以上的專業培養方案采用了“3+1”培養模式:3年完成基本理論基本實踐的學習,1年進行綜合項目實習實訓及畢業設計,運用企業成熟的項目(或案例)分解于整個教學過程中,使學生真正掌握軟件開發的流程,通過最后一年的項目訓練使學生具備企業級軟件開發能力。
計算機移動互聯網專業的人才目前缺口很大,但很多崗位要求有至少一年工作經驗,如果想要培養應用型人才,讓學生直接從校園走向職場,則需要將專業標準與職業標準相結合,體現人才培養的“職業化”和“崗位化”;將教學內容與社會生產實際相結合,體現教學內容的“實戰化”;實踐教學課程設置、教學形式與內容、實踐平臺相結合,體現實踐教學的“系統化”,才能夠最終達到培養符合普通本科教育基本要求的應用技術型人才的目標。
參考文獻:
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篇5
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、互聯網之后的第三次信息浪潮。2009年8月總理在無錫考察傳感網產業發展時提出“感知中國”后,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。我校于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,并于本學期首次開設了《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于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面、系統的認識;具備規劃設計與構建出一些簡單的物聯網應用系統的能力;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,項目組對市面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淀下來,形成非常統一的理論體系。不同的學校不同的教材講授的內容有很大差異,相對于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、自動控制技術等,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于物聯網通信傳輸、通信協議分析等,自動控制相關專業講解的重點在于物聯網芯片的研究設計等。計算機相關專業講解的重點在于物聯網相關算法、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志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
對于物聯網課程的實驗大部分都是基于實驗箱進行操作的,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]。本系關于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。
基于以上問題的分析,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
實驗為4學時,主要是讓學生熟悉ZigBee協議棧原理、工作流程,掌握點對點、星狀網通信原理及相關程序應用分析。選學內容為樹狀通信實驗等。
(4)網關通信實驗
實驗為2學時,使學生掌握網關上各種通信接口如串口,網口、GPRS的使用及程序分析修改。
(5)認識RFID系統實驗
實驗為2學時,使學生掌握RFID 的基本原理,學會RFID 模塊的使用方法及相關程序分析。選學內容為超高頻RFID模塊分析等。
(6)物聯網應用實驗
實驗為4學時,是物聯網應用層的實驗,主要是對智能家居系統、智能超市系統和智能倉儲系統從系統功能、架構、原理上進行分析,并通過各種模擬系統進行實際分析等。選學內容為智能農業等。
實驗的總學時為16學時,我們的重點放在無線傳感器網和物聯網應用上。
3 實驗教學方法與手段
3.1 啟發式教學
為了培養學生的創新能力,激發學生學習興趣,改變以往填鴨式教學方法,在實驗中,先講解實驗內容和實驗要求等基本內容后,再將本次實驗的結果展示出來,然后引導學生觀察、發現問題,由教師以點撥、提問和探討的方式加以解決。實驗中根據學生的實際情況,這種變學生被動為主動參與的教學方法在調動學生的學習主動性及創新能力的培養上均收到了良好的效果。
3.2 層次教學
根據實驗教學的進度和實驗深度要求的不同,把實驗分成不同的層次,有助于引導學生由淺入深地學習。在物聯網實驗教學中分成兩個方面的層次。
第一個層次,是從必學到選學將實驗內容分成必學和選學,必學是所有學生都要學習的內容。選學內容是對本實驗更有興趣的學生學習的內容。
第二個層次,是將必修實驗再分為使用、驗證分析、綜合設計3個層次。
在教學前期適合于做一些使用層次要求的實驗,如建立實驗環鏡、傳感器和ZigBee網等, 通過全面使用物聯網系統使學生對傳感器、ZigBee等操作有全面的感性認識。 在有一定的操作和理論基礎時可做驗證分析層次的實驗,從外部觀察驗證傳感器、ZigBee的原理、編程、實現過程。如學完進程就可通過在實際的操作系統上編程使用系統調用來觀察操作系統的進程調度結果,并根據結果分析不同的調度策略。 在驗證分析的基礎上就可做設計實現層次的實驗,要求學生在模擬操作系統上自己編程實現操作系統的功能模塊,并觀察自己所設計的功能模塊的工作情況。讓學生對物聯網功能有一個使用、探索驗證、自己設計逐步深入的學習過程。
4 實驗考核
考試是引導學生學習、了解教師教學效果的一個重要方法。許多高校計算機科學技術專業硬件課程實驗教學和課堂教學的比例超過20%,但學生的成績僅憑試卷考試來確定,忽略了實驗教學成績,這是不全面的。因此需要完善學生成績評定,充分調動學生對實驗教學的積極性,達到學生實驗動手能力的成績在總評成績中占一定比例。在平時的實驗教學中,應該告知學生實驗成績在總評成績中的比例,要求學生重視實驗報告,啟發學生創新思維,鼓勵學生認真總結實驗經驗,杜絕抄襲他人現象。幾年來在計算機科學技術專業硬件實驗教學成績占課程總評成績的20%~30%是比較恰當的。
5 結 語
本文對《物聯網技術導論》實驗課程的內容、實驗教學方法與手段、實驗考核等方面所作的分析,可為高校建設物聯網技術導論課程提供一些參考。物聯網技術導論的實驗教學是培養實用性和創新性的高素質物聯網技術人才的重要途徑和手段。因此,實驗教學是當前需要認真研究和探討的問題。
參 考 文 獻
[1]王志良,王新平. 物聯網工程實訓教程:實驗案例和習題解答[M].北京:機械工業出版社,2011.
[2]魏曉寧. 物聯網實驗教學初探[J]. 計算機時代, 2011(10):49-53.
[3]劉云浩. 物聯網導論[M].北京:科學出版社, 2010.
[4]吳功宜. 物聯網工程導論[M].北京:機械工業出版社,2012.
[5]徐勇軍. 物聯網實驗教程[M].北京:機械工業出版社,2011.
篇6
關鍵詞:常用電氣控制;PLC;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)31-0039-02
一、概述
《常用電氣控制技術》課程是我校自動化專業和電氣工程及自動化專業的主干專業課程,是一門綜合計算機控制技術、電氣控制技術、傳感器技術、網絡技術等多領域、多學科的復合型課程,是學生未來從事相關工作時直接可以使用的專業技術。隨著計算機技術、電氣控制技術等技術的不斷發展,PLC(可編程邏輯控制器,后文簡稱PLC)得到了廣泛的應用與發展,從最初的PLC取代傳統的分離式繼電接觸式電氣控制線路而主宰工業邏輯控制,到PLC逐漸搶占DCS(分布式控制系統,主要控制模擬量)的模擬量控制領域;從為節省接線成本而采用PLC的控制網絡,到各大PLC廠商基于各種控制網絡、PLC、變頻器等推出的功能強大的集成控制系統。PLC及以PLC為核心的電氣控制技術也在不斷地發生著深刻的變化。在這種工業背景下,傳統的教學理念、教學模式、考核方法已不能滿足社會發展與市場經濟對此類應用型人才的需求。因此,改革《常用電氣控制技術》的課程目標、課程模式以及課程考核方法勢在必行。
二、課程改革,理念先行
隨著社會的發展和職業需求的變化,高等學校的教育理念也在不斷地調整。從實施“雙證”的工程型碩士教育體系,到“卓越工程師教育培養計劃”的啟動都體現了高等教育理念的轉變。這種理念為我們《常用電氣控制技術》課程的改革指明了方向,即培養造就創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的工程技術人才。
三、適當革新教學材料,是保證教學質量的基本條件
在《常用電氣控制技術》的課程教學中,我們使用的教材雖然經過了數次的更新與調整,但是仍然存在很多與實際教學不相適應的章節、內容。學生在學習教材中對較為枯燥、單調的理論知識很難形成學習興趣,從而導致學習積極性受到不同程度的影響。因此,在《常用電氣控制技術》的課程的教學中,教師應在總結和積累教學經驗的基礎上,適當進行教材乃至其他教學材料的改革,抓住學生的興趣,保證教學質量。由于我們的實驗裝置采用的是西門子的S7-300系列的PLC,所以我們針對這一系列PLC準備的教學材料為:(1)自動化生產線的視頻。為了使學生從感性認識上理解常用電氣技術及PLC的應用,我們精心挑選了近百個自動化生產線的視頻。涉及行業有制造、能源、冶金、紡織、智能家居等。我們在課堂上播放數個視頻并加以適當的講解與引導,余下的視頻留給學生課下自行觀看。相信學生的學習興趣會由此而倍增,學習的積極性也會倍增。(2)理論課的教學課件。一直以來,我們理論課使用的教學課件都是以常用電氣技術及PLC理論知識為主。為了培養創新型、應用型人才,我們對理論課重新定位,并將認真仔細地重新制作理論課用的教學課件,增加了對相關工程能力的培養內容,使之與實驗課更好地銜接。并且力求重點突出、深入淺出、簡單明了、美觀大方。(3)實驗指導書?!冻S秒姎饪刂萍夹g》的課程PLC部分的應用性很強,必須通過上機操作和練習才能真正掌握。為此,我們學校下大力氣投資興建了以S7-300為主的實驗實訓設施。這些設施對學生掌握PLC的操作起到了重要的作用。但是,曾經的實驗課上教師布置實驗任務后,便直接給出了程序代碼。這導致很多學生不去認真思考,而直接照搬參考答案,實驗效果事倍功半。因此我們開發了合適的實驗指導書。在指導書中我們不再給出程序代碼,而是針對初學者的特點,適當地給出提示和常見的錯誤及原因。另外,由于PLC所實現的功能主要都是由一個個的指令組成,所以在實驗過程中會用到各種各樣的指令。因此,我們準備在實驗指導書中言簡意賅地、深入淺出地、形象地寫出常用指令的講解。同時,通過加分的方式鼓勵學生為實驗指導書提出建議。這樣,學生在實驗的同時通過指導書和自己的實踐將學到實實在在的東西。(4)編程訓練題庫。理論課學習知識,明確方法;實驗課掌握技能,熟悉應用。然而由于實驗內容有限,很多積極進取的學生在完成《常用電氣控制技術》的所有實驗課后,都覺得意猶未盡。針對這種情況,我們編制出了一套《西門子PLC編程訓練題庫》,題庫中PLC的應用案例題百余道,涵蓋了PLC應用領域里的很多知識。它的難度分為五個等級,分別為一星題至五星題,難度由淺入深。它是鞏固學生PLC知識、訓練學生PLC編程能力、創新能力以及分析問題、解決問題能力的“葵花寶典”。目前,題庫已不再僅僅作為好學生的餐后甜點。我們決定讓每一位學生根據自身的水平與勇氣去選擇不同難度的應用案例題,并將其完成情況記入本課程的總成績。這樣,由于是以個人為單位完成題庫中的某些題,并且同班同學之間不允許選擇相同的題目。這樣就最大限度地杜絕了因“打醬油”而毫無收獲的現象。經過我們上學期在兩個班中的測試,采用這種自選題庫并記入成績的做法,大大地刺激了學生的主觀能動性。很多學生在對本課程的感受及建議中寫道“第一次為完成實驗而整天到圖書館里看材料”、“第一次這么認認真真地做實驗”等等,有記錄為證。除了準備針對西門子PLC的教學材料,我們還時刻關注技術發展的動態,并整理成教學課件,在課堂中介紹給學生,使學生走上工作崗位之后對新技術不陌生。當然,這些教學材料的改革并不是一次性的,通過這次《常用電氣控制技術》課程的改革,我們將努力建立一種長期持續更新教學材料的機制,以保證與時俱進。
四、改革教學模式是實施教學質量保證的重要前提
有了正確的改革理念以及合適的教學材料,我們還需要把握好教師理論課的授課的過程以及實驗課的授課過程。科學合理地設置授課流程,特別是實驗課的授課流程,比如:先講什么,后講什么;先做哪個實驗,后做哪個實驗等。都應該根據初學者的普遍接受能力認真研究,形成授課流程,并記錄在案,進而形成授課標準。這種文檔化、標準化的思想,在某些西方的管理科學里被認為是實施質量保證的有力手段。因此,我們設置了標準的授課流程。我們教師不但可以持續地提供有質量的課程,而且授課過程也有了可以量化的考核標準。這個標準事先印發給學生,讓學生成為教師執行授課流程的監督者,那么好的教學理念、好的教學材料才能真正地發揮出它們的價值。目前,我們《常用電氣控制技術》的實驗課已經按各實驗項目制定了《實驗項目授課參考表》,表中需要填寫的大致內容有:實驗項目名稱、教師在實驗課前需要準備的內容、本實驗項目需要用到的指導書及PPT、本實驗項目用到的其他材料、本實驗項目的授課流程、本實驗項目中學生容易出現的問題、本實驗中容易損壞的器件及預防措施、可接受的實驗結果以及實驗報告及要求。
五、建立多元化的成績評價體系是提高教學質量的關鍵措施