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物联网可穿戴式设备研发人才工程化培养教学探索

2021-02-05 来源:《纺织服装教育》作者:万雪芬,蒋学芹,海涵
摘要:可穿戴式设备是未来物联网的重要发展方向,社会上对可穿戴式设备研发人才的需求日益迫切。分析可穿戴式设备研发对技术人才能力的要求,并从教学体系与具体实践角度探索如何利用基于项目制的工程培养机制,在现有的课程体系内实现面向可穿戴式设备研发领域的人才培养。教学结果表明,依靠融合创新项目与现有教学培养体系的复合机制,可以有效地实现可穿戴式设备研发人才培养的教学目标。
关键词:可穿戴式设备;物联网;工程化人才培养;实践教学;教学探索
近年来随着物联网技术的飞速发展,智能服装、智能手环、智能徽章﹑智能纽扣等可穿戴式设备日益得到重视,对可穿戴式设备研发人才的需求越发迫切[1-2]。虽然可穿戴式设备研发领域人才需求量大,就业形势较好,但是国内各院校普遍缺乏专门针对可穿戴式设备研发的教学规划和人才培养体系建设,难以完全匹配该行业企业的用人需求。此外在物联网可穿戴式设备研发中,对人才的工程实践能力要求较高,需要有较强的创新能力与项目管理能力,这也对该领域的人才培养提出了一定的挑战。随着我国大学本科教育中工程化培养模式的不断完善,日常教学中也逐渐深化对学生实践动手能力的培养[3-5]。如能将对物联网可穿戴式设备研发领域的人才需求与大学工程教学的实践动手能力培养相融合,则有望探索出一条新的与产业结合的培养道路。本文探讨了物联网可穿戴式设备研发人才工程化培养教学体系及相应的方式方法。
一、可穿戴式设备研发对人才技术能力的要求
通过前期对可穿戴式设备行业企业的调研,并结合对往届毕业生的回访,了解可穿戴式设备研发领域的人才需求。现阶段市场主流可穿戴式设备的特点是结构精简,开发周期短,与市场需求结合紧密,对成本控制的要求高。可穿戴式设备研发企业既有华为,小米等大型企业,也有一些小微规模的初创公司。与以往大型设备或系统的开发不同,开发人员在可穿戴式设备的研发过程中往往要涉及多方面的工作。甚至在一些研发情境中会出现一位研发人员同时负责多个项目软硬件的情况,这对其知识结构与工程技术能力的要求更高。
可穿戴式设备研发人员首先应该具有嵌入式系统的坚实基础。近年来, Nordic , TI , Cy-press等公司先后推出了面向可穿戴式设备,高度功能集成化的嵌人式芯片平台。这些平台的结构及开发方法与传统的嵌入式系统教学中采用的8051平台有较大不同。可穿戴式设备往往采用低功耗蓝牙技术与智能手机等移动智能设备连接。而以往在教学中缺乏面向该技术的实践环节,亦未将通信纠错编码技术等相关课程环节与之建立有机联系。虽然多数学校的电子信息大类课程中都设置了与Ja-va等有关的课程,部分学校也开设了面向移动端开发的学习内容,但是这些内容与可穿戴式设备研发需求的关联度不够,多数Java开发课程也以面向PC端开发为主。此外在实践教学环节中,学生多以完成课程实验等形式进行学习及考核,难以满足对其进行项目开发能力培养的要求。为培养适应蓬勃发展的可穿戴式设备领域研发需求的专门人才,需针对以上问题进行改革。
二、可穿戴式设备研发人才工程化培养教学体系设计
可穿戴式设备是物联网的重要应用领域,在设计可穿戴式设备研发人才培养的教学体系时,应在兼顾现有物联网相关课程的基础上进行差异化的教学内容设置,形成教学内容对可穿戴式工程实践教学的有序支撑,进而培养学生的相关能力及研发经验。此外,还应注意到由于物联网领域涵盖众多方向,在教学体系的设计中还应不以牺牲其他物联网方向的人才培养为前提。由于上述特点,可穿戴式设备研发人才的培养体系设计具有较大的挑战性。为解决上述问题,我们在教学实践过程中采用了以创新项目等大学生课题与竞赛为指向、物联网相关课程教学为基础、实践类课程为阶梯、毕业设计为总结的教学思路。
1.培养对象的选择
在教学体系设计中,首先可通过导人项目机制来确定可穿戴式设备研发人才培养对象。教师设立基于物联网可穿戴式系统的大学生创新项目等研究课题,由学生自由选择或组建面向不同层次可穿戴式系统项目的电子竞赛团队,以有效地选取有志于从事可穿戴式设备研发工作的学生。而依托项目及团队的模式也具有人员稳定、培养目标明确、人员积极性高等优点,并有助于在较具真实性的研发过程中培养学生的项目操作能力与管理能力。教师担任对应项目的指导教师,并在之后的培养过程中进行全程指导。
2.教学和项目有机融合的培养模式
完成培养对象的针对性选择后,即根据培养计划,在相关课程教学中强化物联网可穿戴式设备领域的知识。物联网大类课程包括“物联网技术”“电路分析”“嵌入式原理”“微机原理”“通信原理”“信息论与编码”“Java程序设计”等。在这些课程日常教
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