摘要：本文旨在将传统物联网教学与工业机器人技术相结合，通过MQTT协议构建一个模块化、系统化的机器人教学平台。以远程智能控制机器人为例，本文探讨了如何采用分组分模块的教学模式，提升学生的跨学科融合能力、实践应用能力和团队协作能力，进而培养出具备创新精神和综合应用能力的机器人技术人才。

关键词：物联网；MQTT；模块化；机器人；教学

一、引言

物联网是一个综合性很高的学科，并且随着智能家居和智慧城市逐渐走进老百姓的日常生活，多个行业对物联网人才的需求也是越来越多，典型的有小米的小米家网关和华为智能家居，可见物联网的前景一片广阔。随着机器人技术的快速发展，其在工业、服务、教育等领域的应用日益广泛。为了培养适应这一趋势的机器人技术人才，我们需要对传统的教学模式进行改革和创新。本文将MQTT协议引入工业机器人教学领域，提出了一种基于MQTT的物联网模块化应用教学方法，旨在通过项目驱动的教学模式，提升学生的实践能力和创新思维。

二、教学分析

物联网教学主要分为“物”、“网”和“连接”三个部分，传统的教学从基础的控制物体开始，教授传感器的认识及其应用、电路的设计与焊接、控制程序的学习和编写、最后再是对云平台的设计和使用。传统教学优点在于循序渐进，从易到难，知识环环相扣，但是缺点则是因为安排好了教学流程，容易导致学生缺乏自主性，对为什么这么学缺乏清晰的认知。而以项目为导向的模块化学习，则是有以下优点。

1.提高学生探知欲。以项目需求为目的，让学生明确一个项目是要实现什么，做到怎么样，内发的探索钻研物联网。培养了学生逻辑能力。分模块的学习让学生能够清晰了解各个模块之间的联系，了解各个模块在项目中的作用和地位。在模块的学习中，给予学生自由的创作空间。

2.项目的实现增加成就感。物联网的项目一般与生活息息相关，并非遥不可及，一个成功的项目能给学生带来成就感，自己动手完成一个可实现的功能，同样有利于促进学生内发的学习动力，同时项目接近企业工作，有利于工作发展。在工业机器人教学中有利于实现远程教学。

三、MQTT协议在机器人教学中的应用

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议，具有低带宽、低功耗和高可靠性的特点，非常适合用于物联网设备的通信。在机器人教学中，我们可以利用MQTT协议实现机器人与云平台之间的远程通信，实现工业机器人的远程监控和控制。

远程监控：通过MQTT协议，我们可以将机器人的状态信息（如电量、位置、速度等）实时发送到云平台，用户可以通过手机、电脑等终端远程查看机器人的状态。

远程控制：用户可以通过云平台向机器人发送控制指令，通过MQTT协议将指令传输到机器人端，实现机器人的远程控制。

四、模块化教学在机器人教学中的实施

为了提高学生的实践能力和团队协作能力，我们采用分组分模块的教学模式进行机器人教学。具体实施步骤如下：

1.项目引入与模块划分：首先向学生介绍一个具体的工业机器人项目（如搬运、码垛任务等），并将项目划分为多个模块（如网络通信模块、传感器模块、控制模块等）。

2.分组与任务分配：根据学生的兴趣和特长进行分组，并为每个小组分配一个或多个模块的开发任务。

3.知识学习与技能培养：学生根据任务需求，学习相关的物联网、机器人技术和MQTT协议知识，掌握必要的开发技能。

模块开发与集成：学生在教师的指导下，完成各自模块的开发工作，并进行模块的集成和测试。

项目展示与评估：学生展示项目成果，并进行相互评价和教师的评估。通过评估，学生可以了解自己在项目中的表现，并找出不足之处进行改进。

4.模块化的学习，可分为俩类讨论。

（1）大组内的成员讨论。由于大组内分为俩个模块，所以必定存在配合和整合问题。项目的完成需要组内成员对细节有更多的剖析，不然难以完成整个项目。在讨论的过程中，既能起到相互监督学习进度的作用，又能加强内部知识交流的作用，增加了团队了凝聚力。以项目为目的的讨论摆脱了无效讨论，让学生对团队协作有清晰的认识。在讨论的过程中强调知识的相互分享，相互交流。

（2）同模块的组员讨论。在相同的学习计划中讨论精进，共同进步，总结知识难点，教师在讨论的过程中更加方便统一解答问题。

5.展示成果

各组成员展示自己的项目成果。每组派一名学生进行总结展示，对组内作品进行讲解，按流程步骤进行分析，总结知识内容。提高学生的语言描述水平，加强表达能力。

五、总结与展望

通过基于MQTT的物联网模块化应用教学，我们可以提高学生的跨学科融合能力、实践应用能力和团队协作能力，培养出具备创新精神和综合应用能力的工业机器人技术人才。未来，我们可以进一步拓展教学内容和教学方法，引入更多先进的机器人技术和物联网技术，为学生提供更加丰富的学习资源和实践机会。同时，我们也需要加强与企业的合作，将教学与实际应用相结合，为学生提供更加贴近职业需求的学习体验。