课程教学大纲
课程基本信息

课程教学目标
本课程是为叶培大实验班的学生开设的一门专业实践课。本课程的学习内容包括:物联网创新应用概述、物联网创新应用概述、物联网传感器及执行器件、物联网嵌入式系统、物联网云平台与应用开发、多个IoT创新应用实践项目和学生自主创新应用设计与实践。本课程的特点是:理论与实践相结合,培养学生创新精神和创新创业能力。
通过本课程的学习,培养学生专业综合能力,学生将建立基本的科学思维和素养,将所学到的理论知识应用于实践中。通过完整的IoT创新应用实践项目学习,培养学生实际动手能力,学生可以更加完整、形象、深入地理解物联网系统,提高学生创新创业兴趣和发展潜质。通过学生自主进行创新应用设计,培养学生创新精神和创新创业能力,为学生参与科研、学科竞赛和大学生创新创业实践项目奠定坚实的基础。
课程与支撑的毕业要求
- 工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。
- 问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论。
- 设计/开发解决方案:能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
- 个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。
- 沟通:能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令,并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。
课程落实立德树人的举措
- 提高教师自身教育教学理念,从应试教育的思想中走出来,不唯分数论,注重能力教育,以建立学生基本的科学思维和素养,培养学生创新精神和创新创业能力为教育教学目标。
- 在课堂教学中,灵活运用多媒体教学手段,进行理论讲授和应用实践演示,提高学生的学习兴趣,激发学生的创新创业热情。
- 在课堂教学中,对国内外相关技术历史、现状和发展进行分析,着重介绍我国所取得进步和成果,培养学生的爱国热情和民族自豪感。课堂上,不仅要传授知识与技能,还可以见缝插针地、适时地、就地取材地培养学生的道德认知、道德情感。
- 通过开展自主创新应用设计,以小组为单位学生进行自主探索,让学习互相协助共同完成课程设计,培养学生的团队合作能力和集体荣誉感。
- 课堂外通过线上与学生交流和互动,对学生进行指导,充分利用线上教学资源,积极帮助学生解决问题,教育教学过程不再局限于课堂。
教学内容及学时安排

教学方法
本课程的教学采用理论讲授、创新应用实践案例演示分析和自主创新应用实践相结合的方法,以实践为主,理论讲授、演示分析为辅,课程中有课堂讨论和小组实践展示活动。本课程采用理论与工程实践相融合,课内与课外相结合,线上与线下相结合,涉及多学科知识交叉应用,培养学生创新精神和创新创业能力。
1.常规教学与翻转课堂相结合
本课程教学采用理论讲授、案例分析、应用实践操作和自主创新应用实践相结合的方法,以实践为主,课程讲授、演示为辅,理论讲授与实践比例为1:2,充分发挥了学生学习主动性。理论讲授和案例分析采用常规教学手段,以教师讲授为主,让同学们了解物联网应用的需求背景、系统的构成、涉及的关键技术,引导学生建立和熟悉物联网应用的概念。 应用实践操作和自主创新应用实践部分的教学将以教为中心过渡到以学为中心,学生自学和实践为主,采用翻转课堂的教学方法。将学习资源电子化、信息化,学生充分利用互联网资源、计算机技术来学习,学生实践遇到问题,或者自主创新中遇到问题,与老师讨论交流,同时,教师也通过在学生操作时进行观察了解每个学生的难点。在课堂教学中也强化师生互动,而且师生在课堂的互动中不只局限于知识的再次深化,而是应用深化。
2.项目驱动式教学和启发式教学
本课程教学采用理论讲授、案例分析、应用实践操作和自主创新应用实践相结合的方法,以实践为主,课程讲授、演示为辅,理论讲授与实践比例为1:2,充分发挥了学生学习主动性。理论讲授和案例分析采用常规教学手段,以教师讲授为主,让同学们了解物联网应用的需求背景、系统的构成、涉及的关键技术,引导学生建立和熟悉物联网应用的概念。 应用实践操作和自主创新应用实践部分的教学将以教为中心过渡到以学为中心,学生自学和实践为主,采用翻转课堂的教学方法。将学习资源电子化、信息化,学生充分利用互联网资源、计算机技术来学习,学生实践遇到问题,或者自主创新中遇到问题,与老师讨论交流,同时,教师也通过在学生操作时进行观察了解每个学生的难点。在课堂教学中也强化师生互动,而且师生在课堂的互动中不只局限于知识的再次深化,而是应用深化。
本课程的应用实践项目完全是由学生个人操作完成,可以满足学生个性化、多样化的学习和发展需求,而且锻炼了学生独立思考和实际动手能力。自主创新应用实践项目,以小组为单位,根据各专业人才的能力特点混合组队,强化生生互动环节,通过团队合作学习,锻炼学生团队合作和分工协作能力。另外,鼓励学生创新,通过自主探索,以项目形式,开展创新应用设计,在老师的辅助下,设计与实践一个完整的物联网应用系统,培养学生的综合设计和应用创新的能力,培养学生发现、分析、解决问题的能力。
3.线下与线上课堂相结合
本课程的教学方式信息化,授课过程灵活运用多媒体教学手段,对知识进行拓展,扩大学生的知识面,进行理论讲授的同时配合应用实践演示,以直观的方式深化学生对所学知识的理解。在教学过程中也积极利用线上教学资源,通过案例视频播放、应用系统展示,启发学生思考,提高课程教学质量。
本课程建立了课程QQ群,进行课程资源推送、课前预习和课后复习,另外,同学有问题都可以向教师请教,教师在方便的时候会及时进行回复,对于典型的问题也会进行课堂讲解和演示。在自主创新应用设计环节,创新小组同学和指导教师随时采用网络会议的形式对创新应用设计的各个环节进行讨论,解答学生困惑,打破了教室的限制,教学空间不在局限于教室,通过课堂外教学,调动学生课外学习的主动性和积极性。
4.科研与课程教学相互促进
本本课程加强研究型、项目式学习,将教学与科研相结合,一是把最新的研究成果和行业发展情况与学生分享,激起同学们的学习兴趣。二是将实验室的科研项目成果,如物联网应用项目,作为新技术应用案例为学生进行讲解分析。三是将科研项目中设计的物联网应用平台和物联网嵌入式开发板等作为教学工具,丰富教学手段。四是将科研项目中的部分科研任务作为应用实践项目,由学生来参与一部分项目
5.思政教育融合
本课程在理论教学的讲授过程中,不仅要传授知识与技能,除了对理论知识进行讲授外,还会注重落实思想政治建设的要求,坚持立德树人的根本任务,培育学生健康的人格、美好的心灵,让学生拥有终身学习和成长所需的知识和能力。
首先,提高教师自身教育教学理念,从应试教育的思想中走出来,不唯分数论,注重能力教育,以建立学生基本的科学思维和素养,培养学生创新精神和创新创业能力为教育教学目标,将积极的情感和正确的价值观自然融入课程教学全过程,及时宣传推广社会主义核心价值观。
其次,在授课的过程中,见缝插针地、适时地、就地取材地进行思政教育,培养学生的道德认知、道德情感,如回顾科技的发展历史,针对新的科技进展以及当前的热点事件进行分析讨论,着重介绍我国所取得进步和成果,培养学生的爱国热情和民族自豪感。通过增加思想政治教育的内容,引导学生树立和坚持正确的历史观、民族观、国家观、文化观,增强民族自豪感和自信心。
考核方式
采用多元化的考核方式进行考核,注重学习的过程性评价,课程总评成绩由如下三部分成绩构成:
1.平时成绩(20%):由任课教师综合出勤情况、课堂表现等做出评定;
2.实践操作成绩(40%):由任课教师综合应用实践操作、应用实践结果和和应用实践报告等环节做出评定;
3.自主创新应用设计(40%):根据自主创新应用设计成果,由教学团队多位教师、并邀请企业技术专家组成专门的评价小组,根据学生展示汇报情况进行打分评定。
课程资源
- 《物联网与嵌入式系统》,袁学光,张锦南,张阳安,黄伟佳,北邮出版社
- 《Arduino软硬件协同设计实战指南》,李永华,高英,陈青云,清华大学出版社
- 《Arduino实战指南》,李永华,王思野,高英,清华大学出版社
- 《阿里云 loT入门套件教程》,电子版实践教程
- 《相关库文件及样例代码》
- 阿里云 loT入门套件产品使用wiki:http://wiki.dfrobot.com.cn/
- 技术论坛:http://mc.dfrobot.com.cn/forum-195-1.html