课程名称

基于物联网云的农业物联网虚拟仿真实验

本虚拟仿真实验是《CPS技术与创客实践》课程中的综合性实验，通过“虚实结合”的物联网全系统开发实验过程，培养学生掌握完整的“端-云-用”物联网开发技术，深入理解物联网技术在农业场景中的应用，在动手实践中逐步形成服务祖国农业事业为己任的责任担当，真正发挥实践教育在立德树人中的作用。

1、知识层面：理解农业场景对物联网技术的需求，掌握Arduino、物联网云、微信小程序开发技术。

2、能力层面：能开发一个包括“端、云、用”的完整物联网系统，能运用物联网技术解决实际农业问题。

3、素质层面：树立“报效祖国、服务三农”的责任感与使命感，具备团结协作、勇于奋斗的精神。

1、立足农业信息化人才培养设计跨学科实验方案

面向农业领域对信息化技术迫切的教育需求，本实验融合计算机学科与农业工程学科，开发了一套面向农业物联网开发人才培养的虚拟仿真教学项目，将整套物联网开发技术深度融入农业物联网虚拟场景，让学生深入理解如何应用现代计算机技术解决农业问题。

2、构建了新型“虚实结合”的实验方法

本虚仿项目所提供的实验教学将虚拟场景与实际应用开发无缝融合，创新构建了“虚实结合”的农业物联网系统开发实验模式。本实验项目中，物联网终端开发由虚拟设备替代、农业生产现场由虚拟场景替代，学生无需硬件、也无需去农业现场，即可完成终端开发及实景测试；物联网云与微信小程序开发，完全是真实开发模式。通过“虚实结合”的实验训练，学生可以掌握实际农业物联网应用开发技术。

3、创新构建趣味化的跨学科实验机制

本项目的虚拟场景实验中，设置了趣味性的综合测试环节：学生可以选择一个农作物种植，开始测试后，虚拟场景会向云随机发送传感器数据；当学生发现数据超过该类农作物生长所需的环境参数阈值后，必须在30秒内用微信端手动启动或者关闭虚拟农业设施，让农作物处于适宜的生长环境中，促进农作物生长；如果虚仿实验系统检测到学生没有按时完成动作，则所种植作物不会长大。

这一综合测试，要求学生必须完成虚拟Ardunio设备创建、物联网云操作、微信小程序开发，检查了学生是否具备构建一个物联网应用的综合能力。同时，要求学生必须具备基本的农业知识，正确判断该类农作物生长所需的环境参数。而类似养成类游戏的测试规则，也极大调动了学生的学习兴趣。

4、实现了对传统教学的延伸与拓展

面向农业物联网开发的创新实践训练，存在其内在的难点：实验环境恶劣且有一定危险性、实验时间跨度大，而校内构建应用场景成本高。本项目构建的虚拟仿真实验，将农业物联网开发中硬件环节“物联网终端开发”转为用虚仿设备来加以替代、将真实农业场景用虚拟环境加以替代，突破了传统实验限于空间（农业现场）、时间（课堂）的困境，同时虚拟实验打造的农业物联网等场景，避免了校内构建实验场景的投入，可以让大规模学生群体体验到常见的智慧农业应用是如何开发的，有效扩展与延伸了传统教学。