物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學(xué)論文范文
1物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐課程內(nèi)容設(shè)計
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)的是工程應(yīng)用型人才，必須高度重視與理論教學(xué)相輔相成的實驗教學(xué)環(huán)境建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心課程RFID的實踐教學(xué)是掌握RFID系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的保證。我們在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，本課程的教學(xué)難度較大且不易達(dá)到良好的教學(xué)效果，尤其是在課程內(nèi)容的選擇上，存在兩方面的問題，一是課程內(nèi)容較多地涉及電子學(xué)科的內(nèi)容，專業(yè)跨度較大，而目前本三批次計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生硬件基礎(chǔ)較為薄弱，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難。針對這個問題，教師應(yīng)首先明確RFID應(yīng)用系統(tǒng)的本質(zhì)是一個嵌入式系統(tǒng)，是軟件與硬件的綜合體，是軟件、硬件協(xié)同設(shè)計的工程，應(yīng)該在一個整體的框架內(nèi)協(xié)調(diào)工作，同時認(rèn)識到計算機(jī)硬件研究與開發(fā)也是本專業(yè)不可或缺的組成部分，具有軟件開發(fā)不可替代的地位和廣闊的應(yīng)用前景；其次，應(yīng)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點適當(dāng)刪減部分偏電子的內(nèi)容，突出課程重點。射頻識別技術(shù)本身類型很多，實驗內(nèi)容幾乎涉及所有類型的RFID技術(shù)，而實驗課時偏少，導(dǎo)致學(xué)生無法抓住重點，不能深入學(xué)習(xí)。針對這一問題，課程教學(xué)應(yīng)選擇當(dāng)前應(yīng)用最普遍的高頻ISO14443協(xié)議下的RFID技術(shù)為對象，力求通過對該類RFID系統(tǒng)的學(xué)習(xí)設(shè)計，使學(xué)生掌握RFID技術(shù)的基本概念、理論、方法，從而對RFID技術(shù)有一個總體、系統(tǒng)的了解和掌握。同時，教師可結(jié)合學(xué)習(xí)方法論進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、靈活運用知識的'能力，鼓勵學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)了解和掌握其他類的RFID技術(shù)。
2物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐硬件平臺
目前，市場上的RFID實驗設(shè)備都比較封閉，大多僅能完成驗證性實驗。為滿足實踐教學(xué)的需要，我們設(shè)計了專業(yè)實驗平臺，在設(shè)計硬件時遵循模塊化的設(shè)計思想，以保證系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。實驗平臺設(shè)計為三大部分：主控MCU、射頻控制模塊、天線及匹配電路。主控MCU模塊是整個系統(tǒng)的核心，采用蘇州大學(xué)飛思卡爾嵌入式中心開發(fā)的SD-FSL-KL25-EVB開發(fā)板，MCU采用MKL25Z128VLK4芯片，其工作頻率為48MHz，性能達(dá)到0.93DMIPS/MHz。該板是KL25MCU的最小系統(tǒng)，所有I/O引腳引出，可外擴(kuò)多種外設(shè)并提供豐富的再擴(kuò)展接口，為接入超高頻及低頻RFID電路提供便利。射頻控制模塊主要提供對射頻讀寫芯片的控制操作，天線及匹配電路為RFID卡提供電源并在讀寫模塊與RFID卡之間傳送信息。采用模塊化設(shè)計為系統(tǒng)保留了較多的操作空間，學(xué)生通過查看原理圖可以快速掌握各模塊的功能和原理，對射頻控制模塊及天線電路進(jìn)行電路焊接并方便地完成讀寫器的制作與調(diào)試。
3物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學(xué)創(chuàng)新
1）實踐平臺創(chuàng)新。為提供系統(tǒng)可擴(kuò)展的創(chuàng)新實驗環(huán)境，減少重復(fù)的開發(fā)勞動，我們針對實驗平臺設(shè)計了在線編程功能，可將用戶的應(yīng)用程序在線寫入MCU的Flash存儲區(qū)的用戶程序空間，支持用戶的二次開發(fā)。Flash存儲空間就被分成了兩個部分，平臺在首次使用時，將讀寫模塊軟件燒寫并駐留在MCU的Flash存儲區(qū)中。駐留的讀寫模塊軟件占用部分存儲空間，剩余的存儲空間可供用戶的應(yīng)用程序使用。讀寫模塊軟件由3部分組成：MCU監(jiān)控程序、讀寫卡操作API接口以及與標(biāo)簽通信的底層通信函數(shù)。監(jiān)控程序可以實現(xiàn)用戶應(yīng)用程序的在線寫入，每次系統(tǒng)復(fù)位后首先運行駐留的監(jiān)控程序，判斷用戶存儲空間是否有用戶程序，若有則轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行，否則等待。按照與標(biāo)簽的通信流程，將底層通信操作使用函數(shù)的形式封裝起來，就形成了讀寫模塊的底層通信函數(shù)（或稱低級函數(shù)）。在此基礎(chǔ)上，將對標(biāo)簽的操作按統(tǒng)一的接口形式封裝起來，構(gòu)成高級函數(shù)，作為API接口提供給用戶，形成應(yīng)用系統(tǒng)與標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)交換的接口。應(yīng)用系統(tǒng)只需要向讀寫模塊發(fā)送操作命令，由讀寫模塊完成對標(biāo)簽的讀、寫等操作。非接觸通信的所有具體操作細(xì)節(jié)則由底層通信函數(shù)完成。平臺支持學(xué)生模塊化地完成各類實驗，最終實現(xiàn)并部署一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)。
2）實踐活動創(chuàng)新。創(chuàng)新性實踐活動是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高專業(yè)素質(zhì)的基礎(chǔ)。學(xué)校鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生在課余時間進(jìn)行與物聯(lián)網(wǎng)RFID相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，鍛煉其對相關(guān)知識與技能的綜合運用能力。學(xué)生可自主選擇實踐活動或參加教師的工程項目、科研課題，指導(dǎo)教師則為學(xué)生提供良好的開發(fā)環(huán)境。通過實踐，學(xué)生能夠逐步實現(xiàn)從應(yīng)用模擬到創(chuàng)新設(shè)計的轉(zhuǎn)變。
4物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)校外實訓(xùn)基地建設(shè)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已形成了龐大的產(chǎn)業(yè)鏈。有針對性地培養(yǎng)具有不同專業(yè)背景和實踐技能的高素質(zhì)人才，對行業(yè)發(fā)展具有重要意義，也是應(yīng)用型本科院校教學(xué)培養(yǎng)的重要目標(biāo)，為此，學(xué)校應(yīng)主動與物聯(lián)網(wǎng)、RFID相關(guān)企業(yè)共建校外實訓(xùn)基地，為物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供實習(xí)機(jī)會。學(xué)校應(yīng)結(jié)合企業(yè)的實際需求，協(xié)商制訂相應(yīng)的實習(xí)計劃與方案，使學(xué)生將理論知識與具體項目實踐相結(jié)合，在實習(xí)中掌握最新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，深入體會企業(yè)文化，獲得相應(yīng)的工程和開發(fā)經(jīng)驗，提高自身的就業(yè)競爭力。蘇州是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，相關(guān)企業(yè)眾多，目前蘇州大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院已與多家企業(yè)合作建立了實訓(xùn)基地，且這些基地已投入使用。為建立穩(wěn)定長效的合作關(guān)系，蘇州大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院制定了比較完善的合作方案。首先，校外實訓(xùn)工作在學(xué)院直屬的對外合作辦公室領(lǐng)導(dǎo)下統(tǒng)一進(jìn)行，既有利于學(xué)生的組織與管理，又有利于加強(qiáng)與企業(yè)的溝通，及時發(fā)現(xiàn)并解決合作中出現(xiàn)的矛盾與問題。其次，關(guān)心企業(yè)需求，將企業(yè)需求融入學(xué)生培養(yǎng)過程。實訓(xùn)一般由企業(yè)提供項目課題，以企業(yè)技術(shù)人員為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體完成項目開發(fā)，所得成果為企業(yè)與學(xué)生共有；同時積極吸引企業(yè)參與學(xué)生培養(yǎng)過程，通過講座、就業(yè)培訓(xùn)等活動，提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)，培養(yǎng)其溝通交流和團(tuán)隊合作精神，使學(xué)生更好地滿足企業(yè)的人才需求。再次，加強(qiáng)實訓(xùn)期的教學(xué)管理。校外實訓(xùn)一般都在最后1~2個學(xué)期進(jìn)行，對學(xué)生教學(xué)管理較為松散，為此，學(xué)院推行全員導(dǎo)師制，由一名教師指導(dǎo)幾個學(xué)生共同參與實訓(xùn)，加強(qiáng)對學(xué)生的教學(xué)管理。教師在對學(xué)生實習(xí)活動進(jìn)行管理的同時，還需熟悉企業(yè)的運作模式與前沿技術(shù)的應(yīng)用情況，了解企業(yè)實際需求，通過反饋總結(jié)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方式，從而提高教學(xué)的針對性和教學(xué)質(zhì)量。
5結(jié)語
RFID技術(shù)是目前最具發(fā)展前景的自動識別技術(shù)之一，是物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心技術(shù)，RFID課程的實踐教學(xué)也是整個物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)的重要組成部分，因此建立較為完善的RFID課程實踐教學(xué)模式，提高實踐教學(xué)效果，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有重要意義。筆者指出和分析了目前RFID教學(xué)中存在的一些問題，從實驗內(nèi)容選擇、實踐平臺建設(shè)、實踐教學(xué)實施等方面提出具體的教學(xué)實施方案，為應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)環(huán)境下的RFID課程教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。
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