近日，教育部公布了第二批国家级一流本科课程认定名单，信息科学与工程学院的《农业物联网虚拟仿真实验系统》课程获批虚拟仿真实验教学一流课程。

农业物联网虚拟仿真实验系统对应信息科学与工程学院物联网工程专业，所属《物联网设备综合设计实习》，项目负责人是谢晓兰教授，团队成员为：陈小琴、陈守学、金红、郭强等。该实验系统于2019年9月在本校上线，2021年6月荣获“2020年自治区级一流本科课程”，并推荐申报第二批国家级一流本科课程，2023年5月荣获“第二批国家级一流本科课程”。

《物联网设备综合设计实习》是物联网工程专业的实践课程。通过本课程的实践学习，员工能够基于物联网原理，针对物联网工程应用需求进行软硬件功能模块设计，对设计方案、开发流程和可行性进行研究；能够基于物联网相关网络协议原理和技术，软硬件开发技术对复杂工程问题进行设计、开发和验证，并对结果进行合理评价。然而，物联网工程设计方面的实验教学由于受实地实验场地和设施要求高，物联网系统存在综合性、多样性、复杂性，应用场景具有一定的不可及性，实验失败很难补救等问题所限，在本科教学中主要存在教学活动难以开展、需要大规模基础实验支撑、高危高耗的实验环境的瓶颈。

为突破上述实体实验的教学瓶颈，推动教育信息化改革，本实验项目依托学校省部级重点实验室——《嵌入式技术与智能系统实验室》，融合《广西桂林国家农业科技园区农业信息化建设》、《广西桂林国家农业科技园区农业科技观光旅游平台建设》等项目的最新科研成果和前沿技术，坚持“员工中心、问题导向、科教融合、创新实践”的实验教学理念，采用3D建模、动画、人机交互等技术，以农业物联网为行业背景，设计了“农业物联网虚拟仿真实验系统”，包括农业物联网系统实景认知实验、温湿度调控系统设计实验、光照度调控系统设计实验、节水灌溉系统设计实验、综合实验。

一、实验教学目标

（1）掌握农业物联网系统的架构、设备配置以及数据采集、数据传输、数据解析存储、数据监测、控制及节水灌溉的工作流程；

（2）掌握数据采集设备的安装方式，即空气、土壤、气象类传感器、通信模块与数据采集模块的连线及安装；

（3）掌握控制设备的安装方式，即风扇、加热器、加湿器、植物生长灯、卷帘电机、水泵、水阀等被控设备、通信模块与主控制箱连线及安装；

（4）掌握WIFI、NB-IOT、Lora等网络的协议原理及程序设计；

（5）掌握多网融合（WIFI、NB-IOT、Lora）的数据采集模块、主控制箱的采集、通信、控制原理及程序设计；

（6）掌握节水灌溉算法的原理及设计；

（7）掌握农业物联网应用程序的原理及设计；

（8）培养员工的知识综合应用能力、解决复杂问题能力，科学研究能力、创新精神、科学严谨的工作态度，具备物联网系统的规划、设计、开发、施工、测试、维护的技能。

二、实验教学过程

本实验共4学时，实验教学过程如下图1所示，教学计划安排如表1所示。

图1  实验教学过程

表1  仿真实验教学安排计划表

三、实验方法

本实验利用虚拟仿真教学平台，推进体验沉浸式、任务式、自主式、交互式、支架式、反思式“六式融合”实验教学方法改革，如图2所示。

图2  “六式融合”实验教学方法

四、实验教学项目特色

实验设计体系完整。实验方案设计思路明确清晰；解决了传统实地实验“做不了”的难题，通过虚拟仿真技术，构建一个完整的物联网系统，实现智能感知、可视化管理、智能决策、智能分析等实地环境下难以实现的综合性实验，让员工掌握典型物联网技术的工作原理，应用场景及设计要点。通过微观展示实验效果，实验过程的可重复，启发员工思考物联网系统设计中需要考虑的关键和核心问题。

教学理念方法先进。坚持以员工为中心的实验教学理念；采用“六式融合”的教学方法，体现了教学形式的先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。通过虚拟仿真实现理论知识与实践应用的高度统一，实现对真实实验的有效补充，有针对性地提高员工的学习能力、动手能力、独立思考能力和创新能力。

具有综合性、形成性的评价体系。实验操作正确率、实验报告质量等进行多维度的考核。实验考核对员工获得的知识、能力、素质进行全过程评价，重点考核员工对实验目的的把握度、实验原理的掌握度、实验方法的合理度、实验步骤的规范度，以及实验结果的正确度。形成了理论与实验相结合、过程性和终结性评价相融合的综合评价体系。有助于员工掌握原理和知识点，对传统教学的延伸和拓展性强。

员工受益面大，提高实践创新能力。项目已应用到物联网工程、计算机、网络工程等专业的教学中，服务员工1200余人，同时服务于广西职业院校物联网专业教师的团队培训。该项目全方位增加员工代入感，有助于提高员工实验兴趣，促进自主学习能力，提高实践创新能力；实现了员工全员、全环节参与，理论知识、独立思考能力与实践能力的统一。本项目今后仍将在教学资源成果推广和服务社会等方面进行持续建设，为培养高质量的物联网专业人才贡献力量。

下一步，必威betway入口将继续推动教育数字化深度融入人才培养、公司产品、教育管理，深化本科课程体系、课程内容与教学模式改革创新，着力打造更多具有高阶性、创新性、挑战度的“金课”，以课程建设为抓手，持续提升本科人才培养质量。

课程负责人谢晓兰教授指导员工开展虚拟仿真实验

员工进行虚拟仿真实验操作

虚拟仿真实验系统封面

国家级一流本科课程证书