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生長環境的好壞決定著農產品的質量,植物的健康成長更是與其環境息息相關。除此之外,自然因素對植物的生長有著決定性的作用,最主要的則表現在:光線的強度及陽光照射時間的長短、土壤環境、二氧化碳濃度、水分的控制等等,這些都共同決定了植物的生長狀況。現代科學技術還可以在一定程度上改變植物的生長環境,通過改變其土壤中的養分及空氣中二氧化碳的濃度,來對植物的正常生長環境進行合理的控制,通過這種方法可以在某種程度上提高果實的結果率,再利用現代化生物技術等來提高農產品質量,從而為企業迎來更好的發展。
2物聯網技術的實施方案
2.1傳感器單元物聯網技術農業專家系統想要獲得更好的應用效果,在傳感器方面,需要做到對癥有效。
2.1.1氣體溫度傳感器在國外的先進國家這種傳感器技術已相對純熟。我國主要采用瑞士公司推出的單片數字溫濕度傳感器,來對空氣溫度進行傳感探究。這種高端傳感產品具有可靠性和穩定性等特點,可以在一定程度上大幅降低了獲取數據的難度,并有效增強了其抗干擾能力,做到低能耗、高靈敏、高性價比等特點。在實際的農業栽培培養技術中,可以利用這種氣體溫濕度傳感器來更加準確的獲取環境信息,并為以后的農作物生長提供相應的材料資源。
2.1.2土壤水分溫度傳感器該傳感器主要利用時域反射原理進行設計,并通過將其埋藏在土壤的方法,更好地檢測土壤中水分的分布情況。土壤水分溫度傳感器可以與采集器結合使用,利用這2種現代科技可以對土壤中各種理化性狀、氣溫變化及人為水分管理進行合理化監測。除此之外,這種傳感器可適用于各種土壤環境,并對其土壤水分情況進行精確的判斷,并將數據及時上傳到數據庫中,以便人們對其合理控制。
2.1.3光照傳感器這種傳感器的主要特點在于,其體型較小、使用時間長、密封性好、精準性高、可控效果好,可以更好地抵御因自然環境造成的干擾,從而對現代溫室環境進行合理監測。
2.2數據采集單元
2.2.1無線傳感器采集器通過傳輸數據的方式將采集器所采集到的信息及時傳送到管理系統當中,使人們可以在第一時間對農作物生長情況做出準確的監測及處理。采集器主要包括數據采集和傳輸2方面,其特點則表現在安裝簡便、使用成本低等。對采集器的電路本身而言,其主要包括信息處理電路、復位電路、A/D/D/A轉換器、晶振電路、顯示電路等等。
2.2.2多通道無線數據采集器這種多通道數據采集器可以采集多種信號,而信號則主要表現在物理模擬信號和數字信號2種。通過這種采集方式可以有效解決傳統的人力、物力和資源等問題,除此之外,還具有防水、防曬、安全采集、防雷擊等優點。物聯網農業專家系統可以實現在數據上的多種顯示技術,在數據采集、打印、存儲等方面更是具有突出的特點。
3結論
專業是高校人才培養的載體,是高校推進教育教學改革、提高教育教學質量的立足點,其建設水平和績效決定著高校的人才培養質量和特色。“專業綜合改革試點”將在“十二五”期間啟動實施,以引導高校主動適應國家戰略和地方經濟社會發展需求,優化專業結構,加強專業內涵建設,創新人才培養模式,大力提升人才培養水平。
為有效實施專業綜合改革,需要結合辦學定位、學科特色和服務面向等,明確專業培養目標和建設重點,優化人才培養方案。按照準確定位、注重內涵、突出優勢、強化特色的原則,推進培養模式、教學團隊、課程教材、教學方式、教學管理等專業發展重要環節的綜合改革,促進人才培養水平的整體提升,形成教育觀念先進、特色更加鮮明的專業點(教高司函[2011] 226號文件)。可以看到,教學管理改革是專業綜合改革中的一個重要組成部分。而當前教學管理存在諸多問題:
教學管理理念陳舊。管理理念停留在行政管理層面,管理過于死板,缺乏對管理對象的個性需求的重視和個性品質的尊重,妨礙激發教師和學生教與學的積極性,進而影響專業綜合改革的新人才培養目標的實現。
管理模式僵化。傳統的教學管理模式滯后于社會對人才素質的要求。行政管理依然占據主導地位,專業課程的設置、教學活動的組織由上級行政管理部門統一安排。強調行政權威和服從,不利于學生創新精神和實踐能力的培養。
教學質量監控體系不完善。目前,教師(特別是青年教師)教學工作量負荷大,對新教師的培養不足;教學質量監控偏重于課堂教學,缺乏激勵機制,不能充分調動教師和學生的教與學的積極性。
因而,當前的教學管理體制嚴重束縛了專業綜合改革的進展,需要結合實際,大膽創新和探索新的管理方法和策略。
二教學管理改革的實施方略
基于上述教育管理中的問題,結合本院網絡工程專業綜合改革的實際情況,實施教學管理改革方略。教學管理改革針對教學管理對象、過程和結果,積極探索教學管理改革的新思路和新方向,提高教學管理決策的科學性、規范教學管理過程、客觀評估教學管理結果,為提高教學質量、培養創新人才提供重要保證。具體實施包括:
1建立校內教學過程質量監控,保證校內教學質量
健全校內質量監控體系,落實教學過程監控,實行校、院兩級教學質量監控管理,形成學期初、學期中和學期末三段式的集中監控和教學過程的隨機監控相結合的制度,建立完善的教學質量評價和反饋體系。
堅持校、院領導及職能部門干部聽課、巡課制度;督導員全面督查實現教學督導對教學質量的全過程控制;教學部門與學工處密切配合,通過規章制度與質量標準建設和科學管理、學生事務的嚴格管理以及學風建設等,發揮教學質量監控作用;實施學生網上評教和教師同行聽課評教、評學,及時反饋學生對教學過程的質量意見和建議。
學院作為教學管理的主體,在校內教學過程質量監控中的主要工作包括:(1)根據培養目標,考察課程體系與教學內容、具體計劃、配套措施和執行情況。主要考察專業培養方案、教學計劃、課程教學大綱、教學執行計劃、教學日歷、課程表、學期教學的總結等。(2)嚴格執行各項規章制度,采取措施,嚴把教學質量關。根據培養要求,制定了各主要教學環節(理論教學、實驗、實習、社會實踐、課程設計和畢業設計等)的質量標準,制定了嚴格的考核標準。(3)及時收集各種教學信息(包括統計和測量),組織專家評估,隨時反饋信息,進行調控。(4)定期建立教學質量檔案,對教學環節的質量進行跟蹤管理,對各專業班級歷年的教學質量和學習效果進行縱向比較。
2建立校外實習過程質量監控體系,保證企業實踐質量
學生在企業實習與實踐的環節由學校統一組織與集體安排,強化企業項目實習與實踐鍛煉。學生到企業后,實行學校和合作企業雙向管理,實現產學結合、雙向推動,共同受益。重點改革校外畢業設計(論文)過程監控方法和院企協同管理的措施和機制,具體包括:(1)強化校外畢業設計(論文)的過程管理。強化學生在企業完成的畢業設計(論文)的過程管理,采用校院二級管理體制,對畢業設計(論文)工作實行“過程監控、分段管理”辦法,通過中期檢查制度和專家抽查的方式,對畢業設計(論文)進行過程監控,通過各個環節的全程跟蹤和層層把關,確保畢業設計(論文)的質量。畢業論文的答辯工作由學院組織專業教師與合作企業的工程師共同參與答辯評審。(2)建立學院與企業共同組織與管理的措施與機制。學院與企業共同參與學生考核評價。企業視學生為企業員工,對學生按員工的考核方式對實習學生進行考核,包括如遵守企業管理制度、出勤率、工作態度、合作態度、工作績效等方面,學院則根據學生的實習反饋、總結、實習答辯情況、遵守學院管理制度情況等方面對學生進行評價。
建立學校、實習單位的學生實習信息通報制度。學生到企業實習前,學校、企業和學生本人應當簽訂書面協議,明確各方的責任、權利和義務,學生在實習期間應隨時與校內導師保持聯系,及時匯報實習情況,學校安排校內指導教師定期赴企業協助做好實習學生的管理工作。
實行實習生質量跟蹤調查制度。學院定期向實習單位發放實習學生質量跟蹤調查表,調查、了解實習單位對學生的工作適應性、基礎理論知識、專業知識、技能以及綜合素質等方面的反映和評價,分析學生的就業意向,并將獲得的信息及時向有關職能部門或學院反映,使學院能及時調整人才培養計劃、人才培養模式,改善教學管理。企業根據反饋信息,及時調整和改善實習教學形式。
3建立科學的選拔、學業評價、擇優補進與退出機制,保證人才培養質量
針對學生選拔、評價、擇優補進與退出等方面,探索促進高質量、創新型人才培養的新型管理措施,具體包括:(1)網絡工程(物聯網方向)特色班學生的選拔范圍:工科各專業普通全日制本科新生,以個人申請并通過公開選拔考試和面試的方式擇優錄取。(2)網絡工程(物聯網方向)特色班學生每學年進行一次學業評價,學業評價結果分優、良、中、合格、不合格五個等級,由相關專家組根據學生的課程成績、自主實踐創新、導師評價等方面綜合給予評定。學業評價將以能力評價為主,教師評價與學生評價相結合,形成性評價與終結性評價相結合,注重學生領導能力、主動工程實踐能力、人際溝通能力、團隊合作能力、獲取信息能力和批判性思維能力的評價。(3)實行開放式辦學,建立榮譽資格制度、擇優補進與退出的競爭機制。普通班上思維活躍、創新意識強、成績優異的學生,經本人申請、考核合格后可補充進入網絡工程(物聯網方向)特色班。除執行學校本科生學籍管理規定外,凡出現學年學業評價不合格的;因各種原因受警告或警告以上處分的;因身體狀況不能堅持在特色班繼續學習的;自愿申請退出的情況之一者,應轉出網絡工程(物聯網方向)特色班學習。
4建立有效教學管理組織,確保教學管理成效
通過校和院兩級管理、校企聯合管理等方式,保證教學管理的成效,具體包括:(1)成立網絡工程專業(物聯網方向)試點改革領導小組,在學校和學院領導下,全面負責培養過程的領導工作;(2)成立有企業專家參與的教學專家組,負責人才培養方案、培養標準和評價方式的制定以及教學研究等工作;(3)與合作企業分別建立“工程實踐教育中心”并成立相應的教學指導委員會,負責企業工程實踐培養方案的制定與實施。
5提供政策保障,加快教學管理改革步伐
通過一系列保障性政策,加快網絡工程專業(物聯網方向)的教學管理改革步伐,具體包括:(1)學院為學生研究性學習、主動實踐、工程創新訓練、學術交流、國際合作等活動提供自主發展的平臺及各類資源;(2)建立多學科交叉教學科研團隊,開展高水平、學科交叉的研究活動;(3)學院各類科研、教學平臺優先向參與專業試點改革的學生開放;(4)學院為參與專業試點改革的學生提供優質的教學資源,為學生創新活動和主動工程實踐提供教師、經費、設備等資源和政策保障;(5)網絡工程(物聯網方向)特色班教學任務原則上由學術造詣深、工程實踐能力強、教學水平高的教授或副教授承擔;專業基礎課和專業課授課教師享受學校主講教授(教師)待遇,學生導師享受學校“特優生”指導教師待遇;(6)專業綜合改革試點建設經費專款專用;(7)在出國訪問、職稱評定等方面,在同等條件下,對本專業教學、科研團隊成員優先考慮;(8)加大網絡工程(物聯網方向)特色班研究生保送比例(最高可達30%)。
6建立健全畢業生回訪制度
在本專業學生畢業離校時,及時建立班級通訊錄,記錄工作去向、聯系方式等信息,在學生進入社會后,由學生工作部門保持密切聯系,對工作變動、出國留學等情況及時進行更新。按畢業生工作區域的分布情況,每年定期制定回訪路線,到用人單位就畢業生的表現情況、知識結構、工作能力等進行回訪。通過與用人單位的直接交流,由用人單位對本專業的教育、教學質量進行評價,對建設性的意見予以匯總,在分析各種反饋意見的基礎上,對在校生的培養工作進行相應調整。
參考資料
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關鍵詞:物聯網;人才培養;改革創新
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)24-0181-03
1人才培養模式改革綜述
隨著我國科技的快速發展以及智能信息一體化進程的不斷推進,物聯網行業如雨后春筍,成為新型信息技術行業中的一支主力軍,造成物聯網工程方向的人才嚴重缺乏。如今無論是高職院校,還是本科院校,都開設了物聯網工程方向的專業,主要為物聯網行業培養和輸送高素質的技能型人才與應用型人才,為推動科技發展打造物聯網精英。然而,就我國目前情況來看,還尚未形成高等院校、企業、畢業生三方共贏的良好局面,具體表現在兩個方面:一方面,很多物聯網企業通過招聘,但很難招到適合企業崗位需求的畢業生;另一方面,許多高校物聯網專業的畢業生沒有意識到企業崗位的用人需求,畢業生沒有動手能力,也無實踐經驗,最終導致就業率非常低。那么高校物聯網工程方向人才的培養效果,和物聯網企業需求之間的差距越來越大,其根本原因就是人才培養模式和培養方法的守舊與落后,缺少專業與課程的改革與創新。如今,大多數高校物聯網工程類專業還主要以理論教學和實驗室為中心的傳統的人才培養模式,這使學生的實踐能力和職業技能的培養大大受到限制,最終對該專業人才培養的質量與特色產生很大的影響,無法適合物聯網企業的需求。針對物聯網企業招人難以及物聯網專業畢業生就業難的問題,可以看出很多高校的高等教育與企業實際出現了嚴重的脫節。鑒于此,本人針對此問題,以我校為例,依托校企合作,進行共建專業,共建實驗室,對物聯網專業人才培養模式進行創新與改革,培養出“素能本位,理實一體”的專業人才,既有利于為物聯網企業培養高素質應用型與技能型人才,也拓寬了物聯網專業畢業生的就業渠道。
2物聯網專業建設
物聯網專業經過多年建設,現已成為我校的品牌專業之一,建有“電工電子實驗實訓中心”、“現代通信實驗實訓中心”以及“中央財政支持樓宇智能化專業實訓基地”等。另外,學校還擁有多個校內外實習實訓基地。其中“現代物聯網實驗實訓中心”和“軟件實訓中心”是我院與多個物聯網設備有限公司合作建成了實驗實訓中心,并科大訊飛等知名企業簽訂了合作辦學協議。該中心引進了目前社會上先進的物聯網設備(福建新大陸產品),及教學用軟件(青島東信科技產品),從而做到了“學生在校所學內容和實踐環節與社會使用同步”,開創了教學(理論+實驗)—實踐(實訓+實習)—就業零距離的教學模式。目前物聯網技術尤其是互聯網+技術已經成為當前物聯網技術的主流,物聯網技術的應用也在緊鑼密鼓地進行。我國發展物聯網技術還存在巨大的市場潛力,目前物聯網技術企業嚴重缺乏產品技術支持,產品技術維護維修等一線崗位應用型人才,隨著物聯網技術的更新發展,網絡設備的使用量逐年增多,社會急需大量的網絡設備維護人員以及物聯網方向的技術人員,這為物聯網專業的畢業生提供了更加廣闊的就業空間。為適應市場需求,我院抓住此契機,在2011年,物聯網專業與多個物聯網設備有限公司共同申報并獲批專業人才培養計劃,2012年開始招生,實現校企合作,共同培養人才,旨在培養物聯網應用及其設備維護方向技術人才。
2.1前期調研等情況
我校物聯網專業先后派出三批骨干教師赴南京、無錫、北京進行物聯網行業情況的學習和調研,并參加中國物聯網行業協會舉辦的會議。并且在2012年12月,由專業帶頭人帶隊,先后去無錫貝浮特通信有限公司考察,就無線通信產品的研發等問題達成合作意向,隨后赴江蘇經貿職業學院和南京郵電大學參觀物聯網實驗室與實訓基地的建設,學習并交流經驗,為我校與相關物聯網設備有限公司合作辦學、合作共建實驗室打下堅實的基礎。
2.2實驗室建設
在已建設的實驗室中,其中包含網絡實驗室、軟件實驗室、物聯網實驗室、樓宇智能化實驗室以及與物聯網相關的一些實驗室,其中網絡實驗室能實現網絡系統的仿真、設計,為物聯網專業學生提供了一個演示平臺,提高動手能力與設計能力;軟件實驗室與物聯網實驗室為我校與多個物聯網設備有限公司合作共建,專為我院開設物聯網方向提供服務,學生在此實驗室可開展物聯網設備的維護及優化實習實訓,提高動手實踐能力,為學生走上工作崗位實現無縫對接;另外,目前已具備的單片機實驗室、PLC實驗室等也為現有專業包括后期物聯網方向的發展提供了一個平臺。學校以中央財政支持專業——樓宇智能化實訓基地為平臺。2012年以來,經過與多個物聯網相關公司的反復溝通和深入交流,現已就共建專業、共建實習實訓基地(實驗室)、合作就業等達成共識,建立了長期合作關系,簽訂了框架協議。同時,合作就業工作穩步推進,其中有已有物聯網以及相關公司已決定在2015屆畢業生中招收學員進行培訓,并在我校開始開班授課,對學生進行專業培訓,為該公司物聯網技術儲備人才,并計劃在以后每屆接收物聯網專業畢業生約幾十人左右。
2.3師資隊伍
目前電子、計算機等專業方向擁有一支專業基礎扎實、愛崗敬業、具有豐富實踐經驗的教師隊伍,專兼職教師共五十多人,具有高級職稱的教師十幾人。物聯網技術作為綜合型專業方向可整合我系師資資源進行課程教育。2013年,先后派出多批教師去多家物聯網設備有限公司參加技術培訓與暑期社會實踐與企業掛職鍛煉,物聯網專業教育的核心團隊已初步形成。同時,結合物聯網工程人才培養計劃,利用合作關系,聘請企業技術人員進行物聯網一些專業課程教育,這也符合應用型或技能型人才培養的需求。同時,建立“校企互聘互管”的制度,一線專業教師進入企業鍛煉,承擔企業的項目與產品的研發以及社會服務項目,必須到學校科研處簽訂相關的協議備案,作為后期晉升高一級職稱評審以及評先評優的條件之一。兼職教師的考核管理納入企業管理機制,完善教師的獎勵制度、考核制度與評聘制度等。物聯網方向的設立將為地方及周邊省市培養高級應用人才。本專業的學生,不僅可以滿足合肥市及安徽省物聯網人才需求,而且可以覆蓋長三角經濟圈甚至全國乃至全球。
3物聯網專業人才培養模式改革的具體措施
3.1校企深度合作機制的建設
全力發揮物聯網行業(中國物聯網行業協會)、物聯網企業(多家物聯網設備有限公司)優勢,同時,將學校的人才輸出、技能培訓、研發、技術服務等功能充分挖掘以滿足企業的需求,實現共贏局面,形成行業、企業、學校“三位一體”的合作教學模式,搭建校企合作組織機制,制定并完善校企合作管理制度,建設良好的校企合作運作機制,為物聯網專業人才的培養模式的改革與創新打下堅實的基礎。
3.2創新人才培養模式
物聯網的人才培養模式分為本科四年制和高職三年制兩類,三年制是在四年制的基礎之上,縮減部分公共課課程與專業選修課程。下面以本科四年制為例,重點講述人才培養模式的創新之處,四年制采用“3+1”的培養方式,其中3年在校集中學習,主要學習基礎科學知識、核心工程基礎知識以及專業工程基礎知識三方面的知識、鍛煉工程技術能力以及培養綜合素質。另外,累計1年的時間在企業實習并做畢業設計,重點培養、鍛煉和應用個人素質和發展能力、協作能力和在企業與社會環境下的綜合工程能力。前四學期“重基礎”,完成對學生專業基礎知識和基本技能的培養。通過強化數理基礎模塊和注重專業基礎模塊教學,促進學生創新思維的形成和創新方法、創新工具的掌握;讓學生更早了解工程背景,為專業后續模塊學習和工程能力培養打好基礎。第五、六學期開始進行“工程應用能力”的培養,即一方面使學生深入學習專業課程、專業方向課程;另一方面加強與企業的合作,通過讓學生在企業進行專業課程設計、項目訓練、專業實習等環節,將物聯網行業所需要的專業能力融入人才培養體系;培養學生綜合運用多學科知識、各種專業技能和現代工程工具解決工程實際問題的能力和綜合素質;培養學生的自主學習能力、創新意識和探索未知領域的興趣。第七、八學期“強工程”,學生利用一年時間到企業進行實踐實訓、畢業實習和做畢業設計(論文),通過上述工程實踐環節,強化學生從事工程實踐所需的專業技術能力,進一步鍛煉學生的工程實踐能力和獨立工作能力。畢業設計(論文)的選題要求來源于企業。
3.3校企合作,進行項目課程的開發與改革
要想實現人才培養模式的創新,歸根結底要在課程中去落實,要在教材中去落實,要在教學過程中去落實。根據我校物聯網專業教師于2014年去南京參加全國物聯網專業課程體系研究論文發現,很多高校的物聯網專業的都沒有一個合適的課程體系,體系的建立沒有依據;針對這種課程體系建設出現的問題,我校以課程項目開發與改革作為突破口,實施教學內涵的建設。在進行物聯網行業市場需求調研時,組織企業的專家、課程專家、專業教師進行多方位的課程項目的開發。以工作就業為主線貫穿整個課程的設置,以職業能力發展、工作任務的完成為出發點編寫課程內容,以物聯網服務為載體進行教學項目的設計,將理論與實踐進行整合,完成理論與實踐的一體化教學,體現“理實一體”的教學原則,另外,學生一邊完成教學項目一邊構建理論知識,以提高學生的學習興趣以及其職業能力。最后讓學生在學校的最后一年,進入相關物聯網企業各項目組,進行項目訓練,實地鍛煉。
3.4校企合作建設實訓基地
實踐教學可以提高學生的技能水平、實踐能力和創新能力,水平和能力的提高在很大程度上要依賴于實訓基地。而物聯網設備的投入非常大,僅僅依靠學校自身是遠遠不夠的,因此,通過校企合作進行物聯網類專業實訓基地的建設是一種重要的解決辦法。我院物聯網專業與廣州粵嵌、福建新大陸等多家物聯網企業共同建設校內實訓基地——物聯網實驗室,在該實驗室,學生可完成初步技能訓練、技術理論知識與技術實踐知識整合、特殊訓練等功能。
3.5通過校企合作打造一支“雙師型”師資隊伍
學校制定了相關措施,建設“雙師型”師資隊伍,鼓勵專業教師通過企業實踐、社會服務、培訓考證等相關途徑往“雙師型”教師轉型,提高教學水平與教學效果。物聯網方向的師資隊伍由本校“雙師型”教師與企業聘請的兼職教師組成。另外,學校制定了企業兼職教師管理方法,做到有章可循;制定了企業兼職教師的任職條件、聘用程序、管理要求及教學工作規范等相關文件;并采取相應的激勵措施,充分調動了企業兼職教師的積極性,為學校的專業建設與課程建設出謀劃策。
4總結
校企合作是人才培養的重要途徑,校企合作能否深入、長效的開展,要依據良好的合作機制與科學的管理模式。以各種平臺為基礎,不斷創新,與外部企業搭建各類校企合作平臺,引進多家大型物聯網企業加入校內實訓基地的合作共建,通過學院院長、系主任、教研室主任、企業管理與技術人員等多方共同制訂實踐教學計劃,以企業產品發展設計實訓項目,充分顯示實訓基地的應用功能,積極培養“卓越物聯網工程師”,大力發展各項教學的內涵建設,最終打造出以物聯網專業為核心的特色辦學模式,并向其他專業輻射,實現與物聯網企業進行零距離接軌的培養模式。
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關鍵詞:無線傳感器網;理論課程教學;自制實驗平臺;實驗項目
Discussion on education of the postgraduate course: wireless sensor networks
Zhang Jianhui, Zeng Hong
Hangzhou dianzi university, Hangzhou, 310018, China
Abstract: This paper analyzed some appearing problems in teaching this course among postgraduate students, and designed a new way in theory teaching by designing and constructing test-bed, by designing and developing experiment items. Our new teaching way could change the unsmooth and bald status quo in unidirectionally teaching theoretical courses, and was a reference to promote the teaching development of postgraduate courses.
Key words: wireless wensor networks; teaching of theoretical course; self-developed test-bed; experiment item
無線傳感器網近年來成為IT領域的研究熱點[1]。2009年8月,總理提出盡快建立“感知中國”中心,促進我國無線傳感器網技術與產業的發展。無線傳感器網是物聯網的技術核心,2010年7月20日,教育部向社會公布了2011年全國各高校140個本科新專業詳細名單,其中“物聯網工程”專業占據30個,高居榜首。無線傳感器網是物聯網專業骨干課程之一,也是一門新課程。我們對該課程的教學方法作了些探索性的改革。
1 目前存在的問題
物聯網作為新專業有新的建設和教學思想[2]。而無線傳感器網作為新興行業的新課程,其理論基礎要求高,應用性也要強,因而給教學帶來新的挑戰。存在的主要問題有:
(1)教學內容涉及廣與系統性教學的矛盾。無線傳感器網是一門應用性和理論基礎要求都很強的課程。該課程所講述的網絡是一種集成創新型技術,同時理解和運用好該技術需要一定理論基礎。它所涉及的內容廣泛,需要多方面計算機基礎理論知識,且涵蓋面廣,包括概率論、圖論、高等數學、隨機過程等。同時,它涉及單片機編程、電子線路、無線電發射等多方面硬件知識。而這門課程的傳授對象是研究生,研究生班的學生往往來自不同專業,讀研期間的主修專業也各不相同,而其導師所指導的研究方向更是千差萬別。因而,如何系統地講授這門課,同時又能滿足學生不同需求,將成為面臨的難題。
(2)理論教學與實驗教學的脫節。無線傳感器網是門全新課程,問題(1)中所述特點使得在理論與實驗教學兩個方面的任務既各有特色又繁重,造成這兩方面的教學任務難以平衡。由于它是一門新課程,可以借鑒的教學經驗并不多。而從橫向比較來看,類似應用性很強的課程,其教學方法一般單一地偏向理論教學或實驗教學。
(3)傳統單向性教學模式的不良影響。多年來,研究生教學模式一般都是單向性的,即教師教、學生學,缺乏真正的互動,難以培養學生的獨立思維,更難以激發其主動性和創造性。從學生角度來看,這種教學模式從中學一直延續到研究生階段,沒有讓學生充分參與到教學中來,使得學生的學習效果無法保證,學習的興趣也不高。這種長期的被動式參與教學,使得學生失去了主動性、獨立性和主導性,形成了不良的學習和科研習慣,最終導致研究生創造性的缺失[5]。
2 改革方法
我們在Seminar[4]教學方法的基礎上,讓學生充分參與教學,體會完成科研任務的獨立性和自主性。總體改革方法是教師導引,學生參與學、教、實驗設計與實現全過程,形成單向教學向理論教學與實驗互動、學生參與轉變。在設計該方法時,要充分考慮到所在高校的歷史與優勢,發揮其在電子電路設計、嵌入式編程等方面的堅實基礎與專業特色,觀察學院近幾年在無線傳感器網方面的發展速度,針對前一小節所提出的問題,給出相應的教學改革方法。
夯實基礎知識,劃分學習小組。本課程選擇的教材清華大學出版社出版、孫利民等編著的《無線傳感器網絡》為主教材,以劍橋大學出版社出版的Xiangyang Li的專著"Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: Theory and Applications"為輔助教材。在掌握無線傳感器網絡這門課程的基礎知識的同時,根據學生所學專業和研究方向,將他們分為兩大組:理論組和應用組(如圖1所示)。對于理論組和應用組分別布置不同的課外作業。為此,筆者從計算機網絡、體系結構和應用技術領域的一些最新國際頂級會議上,如SigComm,MobiCom,SenSys,InfoCom等,選擇理論和應用兩類論文。其中,根據每名學生的指導教師對研究方向的要求,對所選論文進行較細致的篩選。在所選出的論文中,學生可以根據自己的興趣進行再選擇。當然,學生也可以從指定的學術會議論文集中選擇論文。這是一個有限定的雙向選擇過程,所選論文包含諸多無線傳感器網絡應用案例和科研實例。這些論文作為課外作業讓學生自己去研讀,而教師會從兩個組中分別隨機抽取部分學生,分兩個階段,即理論階段和應用階段,讓其上講臺宣講其所讀的論文。在宣講過程中,大家可以自由提問和討論,學生由此可以充分參與到教和學的兩個環節。課堂的自由討論,使得學生從傳統課程授課模式中的被動聽課變為主動參與,提高了學生對該課程的學習和參與興趣。為保證效率,教師對宣講和討論的時間做了限定,在討論的過程中也會做一些導引。
在兩個階段(理論階段和應用階段)開始之前,教師分別講授兩個階段的基礎知識,即理論基礎知識和應用基礎知識。由于所涉及的內容非常廣泛,講授一些入門知識,而對學生所要宣講論文的相關基礎知識要深入地講解。另外一個重要的組成部分是給學生講授獲取相關知識的技巧與途徑,例如如何使用圖書館資源及學術網站,如Google scholar,Citeseer等。
圖1 教學步驟圖
在上述過程中,理論組的學生偏重理解算法的原理,應用組的學生偏重算法實現所需的硬件運行原理和編程實現。筆者所在實驗室的主要研究方向之一是無線傳感器網絡,依托這個實驗室特點,在指導學生時采用TelosB傳感器節點,在TinyOS平臺上開發算法實現程序。
統分兼顧,學生自主。如圖1所示,在“理論(應用)基礎知識”階段中,通過讓學生自己閱讀學術論文,讓兩個組的學生分別對某一方面的理論知識有了具體了解,對無線傳感器網絡中的硬件原理也有了初步認識。在緊接著的“理論(應用)案例”階段中,從學生宣讀過的學術論文中挑選出幾篇經典的論文,它們有算法設計及其性能的理論分析,又有實驗設計與驗證。為此,根據先前的理論組和應用組劃分,以及所選經典論文,進一步將學生交叉分隊。一個分隊一般由5名學生組成:一名學生負責算法原理的解釋,兩名負責TinyOS編程和調試,一名負責數據采集與硬件平臺搭建,最后一名負責協調分隊整體工作并撰寫最終實驗報告。實際教學過程中,每隊學生人數和任務分配可以視情況做適當調整,例如,當理論組學生人數較多時,在每隊中負責算法原理解釋的學生可以適當增多。當分隊組建好以后,分給每名學生的任務以課外作業的形式完成。每個分隊的進度情況由該隊負責人以實驗報告的形式按階段提交給教師。同時,在協調學生完成作業的過程中,教師應逐個分析案例,這些案例中有涉及路由設計的,有涉及面向實際應用數據采集的,也有涉及網絡時延分析的,案例涵蓋面廣,以解決課程內容涉及廣的問題。
案例分析結束以后,進入實驗驗證或者仿真分析。在這個過程中,主要分以下幾個階段:實驗平臺的構建、實驗設計、實驗驗證及其實驗報告的撰寫。在這些過程中,學生不僅充分參與,而且在有些過程中,學生還起到主導的作用。實驗平臺的構建需要一定的科研經費支持,制作過程復雜,將在下文中闡述。在無線傳感器網絡的教學中,由于實驗條件限制,不一定都能搭建硬件平臺。另外,在教學中還發現,一個實驗平臺不能同時滿足多個分隊使用,而有些分隊的任務也不一定要在實驗平臺上進行。為此,讓部分有一定C/C++語言編程基礎的學生使用一個專門的網絡仿真平臺―OMNeT++[3]。
OMNeT++是一個面向對象的離散時間模擬器,由土耳其布達佩斯技術大學的Andras Varga等人設計。其內核源代碼完全開放,采用標準C++語言編寫,可以運行于Linux,Windows等幾乎所有支持標準C++的系統平臺上。它采用了一種搭積木式的建模方式,可以應用于任何離散事件系統的計算機模擬和仿真,包括模擬通信網絡的業務流,模擬通信協議的模型,排隊網絡,模擬多處理器和其他分布式系統。對于教學比較有利的是OMNeT++完全免費,有很多現成的模塊、框架和范例,相關資源可從其官方網站[3]免費下載。在教學過程中,部分學生使用該仿真軟件,完成了一些無線傳感器網絡中的案例,如消息洪泛案例仿真(如圖2所示),目標追蹤案例仿真(如圖3所示)。在圖2,3中,灰色點和白色點表示傳感器節點,灰點表示已經接受到消息的節點;圖中間較大的點表示Sink節點;圖3左上角的黑色點表示目標。
圖2 消息洪泛仿真截圖 圖3 目標追蹤仿真截圖
自制實驗平臺,自己設計完成實驗,學生充分參與。需要實驗平臺驗證的分隊參與設計與構建了一個無線傳感器網絡平臺(如圖6所示)。該平臺高2米,寬4米,由200個自制TelosB節點(如圖4所示)、50個多接口Hub(如圖5所示)和一臺臺式機組成。2009和2010級部分研究生參與了該實驗平臺的設計與搭建。在該實驗平臺上驗證理論或應用案例的每個分隊,都自行設計、開發、調試實驗和相應的TinyOS程序。根據無線傳感器網絡這門課程教學的需要,以及學生科研和興趣的選擇,先后設計了6個實驗:時間同步、路由樹構建、基于非時間同步的通信時間調度、消息洪泛、主被動式追蹤、人物辨別。
圖4 自制TelosB傳感器節點 圖5 多接口Hub
圖6 200個節點組成的測試平臺
3 結束語
在整個教學過程中,總體教學思路是:從課程基礎知識開始,將學生分成兩類(理論類和應用類);根據學生的興趣和科研需要,有重點地講解具體的理論和應用基礎知識;而后以國際頂級會議論文為素材,從具體案例著手,通過讓學生充分參與的方式誘導學生理解理論知識(如圖論、概率論、隨機過程等)是如何在無線傳感器網絡這個應用性技術中應用的,也讓他們體驗無線傳感器網絡中的算法是如何在實際實驗平臺上實現的。整個過程從基礎理論知識細化到具體理論知識,再到具體案例分析,循序漸進,有重點、系統性地講授了這門知識涉及面廣、結構較為龐雜的應用性課程。同時,在整個教學中,學生也從逐漸參與、充分參與到教和學中,到最后甚至在某些方面起到主導作用。新教學方法使得學生在研究生階段能夠體會從被動地學到主動地、獨立地完成一個完整的科研任務的轉變。這種轉變中蘊含著主動創新的種子,在長期的科研鍛煉中將會發芽結果。
參考文獻
[1] 李建中.無線傳感器網絡專刊前言[J].軟件學報,2007,18(05):1077-1079.
[2] 吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育,2010,21:26-28.
[3] OMNeT++ [N/OL].省略/.
在今天,人們閱讀習慣的改變極大地觸動了出版業的改革。出版業掀起了數字化的轉型風潮。各大出版社紛紛開展紙媒出版向多媒體出版轉型,即“互聯網+”模式的出版數字化建設。這正是與出版業緊密相關的平面設計行業最需要關注的發展趨勢。平面設計如何適應出版業的轉型,應用型高校教育中的平面設計課程如何引導學生認識轉型后的新型媒介和媒體的傳播,這是涉及到如何改進設計專業教學方向的重要課題。
關鍵詞:
出版業;轉型;平面設計;教育;互聯網+
出版業對專業設計人才的需求一直旺盛,尤其是平面設計方向。應用型高校平面設計方向的人才培養更是與出版、傳媒等企業息息相關。對出版業的關注與分析,可以更好地幫助學生在招聘工作中找到與企業的對接方式,同時幫助出版企業盡快發現學生的閃光優勢。所以如何培養能夠適應新形勢下出版社發展的人才,是對應用型高校平面設計專業教學任務的一大挑戰。
一、出版業中新媒體的興起
21世紀以來,數字技術迅猛發展。在出版業中,出版介質、經營角色、運作模式等等都發生了不可逆轉的改變。數字閱讀的需求跟隨著Ipad、Kindle等電子設備的大面積普及,成幾何倍數迅猛增長。正處于轉型關鍵期的出版行業只有抓住發展技術,順應新的時代技術,推進數字化與新媒體,才能走出一條可持續發展的路線。傳統出版企業的劣勢在于生產周期長,傳播速度慢,傳播范圍受物流制約,傳播數量受預算制約,出版過程會產生大量污染等。受到數字技術沖擊后的出版業為了改變這一現狀,大量引入了新媒體作為新的信息傳播模式。新媒體繼承了傳統媒體的優勢,將現在以網絡為載體的新型技術加入其中,使得信息在最短的時間得以迅速傳播與推廣。這也是現在最為主流的信息傳遞模式。出版業緊緊抓住新媒體的這一特點,結合當下多種數據終端設備向用戶提供信息,使得原來只能承載于二維紙面的娛樂信息、新聞信息和視覺體驗等一系列數據服務立體起來。多元化媒體形式的加入為出版業帶來更多樣的發展機遇,科技進步加速了出版業的改革,促使出版業迅速發展。
二、新型出版業對平面設計的需求
如何適應新媒體呢?如何更好地服務于新型出版企業呢?平面設計在出版業中一直被大量需求,主要應用于美術編輯等崗位。廣義上的美編是指在出版過程中以出版產品為對象的全部裝幀藝術活動,以及從事這種活動的編輯人員。在傳統出版業中,美編主要服務于版面設計、封面設計、廣告設計等。隨著出版業的改革,美編的工作內容和身份角色都在發生變化。市場的變化也促使企業對平面設計的需求變化。平面設計從色彩、構圖、文字、字體等擴展到動態效果甚至聲、光、電、影元素的運用等等。通過各種手段將圖書的形式多樣化,傳播途徑豐富化,迅速抓住消費者的視線,以此激發購買的欲望。手機等平板電子產品的閱讀功能就是出版業中的平面設計最應該關注的產品推廣方向。新的出版形式促使平面設計在專業技術上發生改變,也推動教師去反思自己的教育手段和教學方法。
教師在平面設計的日常教學中應引導學生從基礎著手,先要去了解電子產品的基本信息,比如常規的屏幕尺寸、導航頁尺寸、頁邊距等細節問題,日常去關注手機端的設計,形成自己的靈感庫,找出時下優秀的作品,分析作品的設計邏輯,這也是一個平面設計師應該具備的素質。好的平面設計網站也可以給學生以極大靈感,所以在教學中對優秀平面作品的收集和講解非常重要。除了教學方法,教師在傳授設計思路上也需要變改變。新形勢下的平面設計教學需要在專業上不斷延伸,對教學內容要進一步拓展。傳統出版業的美編僅僅強調形象和形式設計,而新的“互聯網+”時代的美編更加注重在此基礎上對各種新技術,特別是各種電腦、手機技術的融合。新科技成為平面設計的必修課。只有了解這些設備技術才能將設計很好地融合進去,否則設計出的產品就會與當下脫節,也很難滿足新型出版的需求。所以教學中在強調設計中的精準和細節之外更要激活學生的思維方式和潛在能力,提高學生的知識和技能,寬展學生的知識外沿,啟發學生善于“跨界”和“混搭”的能力。
三、結語
電子閱讀產品的普及和互聯網經濟的興起必然導致紙質媒介的衰落,因此探索新型的出版形式是出版行業在逆境中生存的必要路徑。傳統中求新,積極開發各種形式的出版衍生品和數字版權讀物等,都能夠幫助企業更好的與時代同步發展。在新形勢下的平面設計行業也必須跟隨趨勢調整設計思路。作為應用型高校平面設計專業的教師,僅僅按照傳統的、簡單的設計教學方案灌輸給學生最基本的設計技術和技能遠遠不夠,應該積極應對快速發展的現實調整、優化教學目標和教學方向,在教學中一方面要注重擴充學生的知識,特別是跨界知識和互聯網知識;另一方面要努力激發學生的創新意識,鼓勵學生對新事物的好奇,好奇心是創新的基礎。
當學生充分掌握各種新技術的應用,才能在獲得平面設計基本技能的基礎上更加豐富自我,擴寬自己的視野,更容易對新鮮事物感興趣,也更容易理解新生事物。這樣的訓練才能夠使得設計與新型出版業相互呼應,與高速發展的社會同步,滿足現在人們對新生事物的期待。此外,教師也要不斷豐富自己的知識,不斷去企業或機構鍛煉充電。教師的知識面決定了學生能夠得到的知識,如果教師自己的視野不夠開闊,不能夠和現在社會形勢接軌,就很難教學,也很難科學地引導和帶領學生適應新的社會發展和新的求職需求。
參考文獻:
[1]李莉.“互聯網+”時代的編輯業務創新,“互聯網+編輯”研討會論文.
[2]史學卿.新媒體影響下的平面設計研究.河北師范大學,碩士論文,2014.09.20.
[3]王紫薇.出版改制的背景下圖書美編轉型探究.湖南師范大學,碩士論文,2015.06.30.
[4]單浩.淺析新媒體與廣告設計.創意設計源主題論壇:新媒體與信息傳播,2014(1).