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物聯網是把傳感器網絡以及RFID等感知技術、通信網與互聯網的技術、智能運算技術等融為一體,實現全面感知、可靠傳送、智能處理為特性的連接物理世界網絡。物聯網可以劃分成3個層面:物聯網感知層、物聯網網絡層和物聯網應用層。物聯網產業發展的關鍵在于把現有的智能物件和子系統鏈接起來,實現應用的大集成和“管控營一體化”,以實現“高效、節能、安全、環保”的和諧社會服務[1]。隨著企業綜合自動化系統的發展,把企業經營決策、管理、計劃、調度、過程優化、故障診斷、現場控制緊密聯系在一起,形成了以現場總線為基礎的企業信息網絡系統,如圖1所示。將自動控制、辦公自動化、經營管理、市場銷售等各層次計算機(包括現場儀表內的微處理器)互聯成網絡,實現信息的溝通匯集與數據共享。該系統從生產現場的底層開始,可以分為現場控制層、過程監控層、生產管理層、企業管理層4個層次,通過各層之間的溝通與信息交換,構成較為完整的企業信息網絡,如表1所示。
(1)現場控制層:是工廠信息集成系統的底層,也稱為網絡的現場控制層。它是企業網絡中網段的最底層,所以稱現場總線是工廠底層網絡Infranet。
(2)過程監控層:現場控制層將來自現場總線的信息送往控制室,置入實時數據庫,進行高等控制與優化計算、集中顯示,這是網絡中自動化系統的過程監控層,它通常可由以太網等傳送速度較快的網段組成。各種現場總線網段均可通過通信控制器或PC接口卡與過程監控層交換數據[2]。
(3)生產管理層:工廠的生產調度、計劃、銷售、庫存、財務、人事等構成了企業的生產管理層,是工廠局域網絡的上層,一般由關系數據庫收集整理這些來自各部門的各類信息并進行綜合處理。通常可由以太網、TOP等局域網段組成。
(4)企業管理層:該層將跨越工廠或企業的局部地域,融合外界商業經營網點、原材料供應和部件生產基地等信息。企業局域網可通過多種途徑,與來自外界互連網絡的市場信息等實現數據共享[3]。
2網絡工程專業面臨的問題分析
計算機網絡已經滲透到工業生產的各個領域,目前對網絡工程專業人才的需求,并不局限于商業網絡的建設與維護,對工業網絡如現場總線、工業以太網、無線傳感網等的建設與維護需求量更大。而目前我國《網絡工程》專業的培養計劃和開設的相關課程絕大多數沒有系統的涉及到以上知識,這使得該專業的本科畢業生很難直接從事工業自動化領域的網絡相關工作,而自動化專業的本科畢業生,盡管具有工業自動化、工業控制等相關知識,但又缺乏《網絡工程》系統專業知識。現階段我國正處于工業網絡化控制時代,這形成了對該方面的本科人才需求的巨大缺口[4]。目前我國高校該專業要培養在網絡工程專業領域具有網絡協議的設計與實現、網絡應用系統的設計與開發、網絡工程設計、規劃與實施以及網絡系統的管理、維護與評估等工程和應用型人才。但無論是開設的《網絡工程》專業或是作為《計算機科學與技術專業》中的專業方向之一,其培養計劃和開設的相關課程絕大多數沒有系統的涉及到工業網絡方面的知識,這使得該專業的本科畢業生很難直接從事工業自動化領域的網絡相關工作,而自動化專業的本科畢業生,盡管具有工業自動化、工業控制等相關知識,但又缺乏《網絡工程》系統專業知識。國外工業網絡化建設比較早,同時國外專業劃分較細,很多學校已經有該方面專業的本科生。現階段我國正處于工業網絡化控制時代,這形成了對該方面的本科人才需求的巨大缺口[5]。
3特色《網絡工程》專業的建設
首先,對工業企業進行了大量調研,形成了專業需求報告;其次,結合國內外相關專業建設情況,針對工業企業需求報告進行了面向工業背景的特色“網絡工程”專業方向課程建設和相關實驗及實踐環節的設計,形成系統、全面的“網絡工程”專業的建設方案;再次,對方案進行了廣泛意見征求,請了教育界和工業企業界專家進行評估和考核,同時進行了試點。最終形成了以下特色:
(1)專業特色
以網絡通信技術和計算機技術為基礎,突出工業控制網絡、無線傳感器網絡和物聯網等跨學科綜合技術的培養,使本專業培養的學生不僅具有商業網絡應用系統設計和網絡工程設計能力,更具有面向工業網絡應用系統設計和網絡工程設計能力的特色優勢。
(2)辦學特色
指導思想:寬基礎、重技能、有特長、廣選修。培養計劃:制定了先基礎、后專業、理論與實踐同步的培養措施,與學校的優勢學科聯合,共同培養。就業前景:緊跟國家發展和人才需求導向,本專業是針對這一市場需求培養人才,充分依托該校特色優勢化工業背景,有效的提高本專業畢業生的市場競爭力。
關鍵詞:物聯網專業;實踐教學;教學模式
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)35-0150-03
一、概述
物聯網在當今社會已成為一個熱點話題,它正不斷應用到我們的生活中。物聯網是指通過裝置在物體上的各種傳感設備,如射頻識別RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統GPS、激光掃描器等,按照約定的協議,通過相應的接口把物體與互聯網相連,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種巨型網絡[1,2]。2010年,教育部開始將物聯網、傳感器網絡作為戰略性新興產業相關專業的重點,鼓勵各大高校申報相關專業。作為培養市場所需人才的高校來說,物聯網專業實踐教學顯得尤為重要,建設物聯網實驗室也成為當務之急。高等院校物聯網專業應該注重培養具有物聯網專業基礎知識和具有較強的物聯網專業實踐能力的全方位人才[3,4],這就要求高等院校在物聯網實踐教學方面建立和完善適應于學生發展的實踐教學體系。
二、物聯網體系結構和關鍵技術
根據研究,按照自底向上的方法,物聯網體系結構從技術和功能角度可以分為三層,即感知層、網絡層和應用層。其結構框圖如圖1所示。
感知層主要是前端信息采集以及控制終端,要求能夠全面感知物理世界的各種信息,由各種傳感器以及傳感器網絡組成,是物聯網信息的源頭。用于物聯網信息感知的傳感器主要有溫濕度傳感器、氣體傳感器、水質傳感器等。它利用射頻識別(RFID)器件、嵌入式設備、無線傳感網等全面感知物體的各種信息,具有節點數量多、成本低等特點[5]。可見,感知層是物聯網體系結構的底層技術,是物聯網關鍵技術之一。
網絡層由光載無線交換系統(主要包括光載無線交換機、遠端射頻單元、模擬光纖、WIFI設備服務器和以太網交換機)和其他網絡設備共同組成,是各種信息與互聯網的融合、傳輸和接入層,是基于TCP/IP協議的網絡平臺[6]。
應用層的主要作用是支持物聯網應用系統中各類平臺技術的運行,這些技術包括物聯網信息存儲技術、物聯網信息共享和交互技術以及各行業末端網絡應用技術等,主要實現物聯網與行業技術的深度融合和無處不在的智能化功能[7]。應用層是由后臺數據中心、遠程客戶端以及裝載在其中的各種應用程序共同組成的,實現對前端信息和控制終端的管理和應用。
這三個層次基本涵蓋了物聯網主要的核心知識和應用范圍,為物聯網專業的教學指出了明確的方向。
三、物聯網專業實踐教學典型解決方案
我國高校開設物聯網專業是近五年的事,由于整個專業起步比較晚,相對來說,實踐教學環境的配備更遲一步,不管是各大高校還是服務于高校的企業單位,對該專業的實踐教學配套設施都還處于起步階段。如何定位高校的物聯網專業教學,如何確定相應的實踐教學模式,對此,本文進行了相關分析和總結。
(一)體驗實踐的廣泛感知模式
物聯網專業本身與電子、通信、計算機領域密切相關,但它也應該有自己明顯的特性。據了解,各大高校的物聯網專業基本都設置在計算機學院或信息學院,如何把物聯網專業與同學院其他專業區分開來?基于物聯網專業具有很強的工程實踐特性,一些大學從實踐環節入手,針對物聯網實驗教學環節和專業實驗內容給出了解決方案。該方案認為實驗室建設應該重視基本應用開發能力的培養、應該建立寬泛的可操作環境,讓學生在實驗時有可選性,鼓勵創新精神,從而培養學生對實際物聯網應用項目的整體把握能力。
方案中指出,對物聯網專業實踐教學環節應該從專業認識、畢業設計、生產實習、競賽活動等方面進行改進。據調查,新生的專業認識一般是統一參觀專業實驗室或某個網絡公司或以講座形式向學生展示專業的發展,使學生獲得對自己專業的初步認識。新的解決方案是建立特定行業物聯網“綜合演示實訓中心”,通過參觀該實訓中心,讓學生從整體上認識物聯網專業及其應用場合,從而增加學生對專業的理解,激發學生對專業的興趣。生產實習方面,通常是帶領學生到生產現場進行參觀實習。由于物聯網是一個新興行業,可供學生進行參觀實習的工業生產現場比較少,因此需要重新制定物聯網專業實習解決方案。經調研發現,建立“物聯網綜合演示實訓中心”供學生感性體驗,或者利用學校與企業聯合共建的物聯網相關示范基地以及學校自建的實訓中心是比較有效的方案。專業基礎學習,應做到學與做同行。為滿足多樣化需求,應完善豐富專業基礎教學實驗室,從而豐富課程設計的綜合實驗內容。如果教師時間緊,可以采用第三方提供的產品方案。通過學科競賽,讓學生可以在創新、理論付諸實踐、團隊合作三個方面促進增長。
在高校物聯網專業實驗內容拓展方面,方案給出了三步走策略:綜合演示實訓類、應用實訓類以及基礎教學實驗類。對于綜合演示實訓類,針對高校的行業特點,建立其相應的應用型實訓中心,比如智能家居系統、智能門禁系統、智能安防系統等,提供專業認識、科技創新、科研、畢業設計等內容。對于應用實訓類,構建通用典型的物聯網小型系統以及中規模應用系統,比如智能停車管理實訓室、智能農業實訓室等,提供專業認識、課程設計、科技競賽及創新相關的實驗服務。對于基礎教學實驗類,進行專業基礎、課程設計等專業基本能力培養,比如傳感器、單片機、FPGA實驗室等。
(二)精品案例教學模式
對于概念和應用寬泛的物聯網專業來說,與其面面俱到廣而不精,不如采用精品案例教學模式。學校結合自身的長處,選擇適合自己的培養方向,這不僅可以充分利用現有資源,更能體現針對性,且學生容易入門。為此,一些企業隨之打造了類似產品,以求能夠通過某個具體精品案例,把物聯網的三層結構體現得淋漓盡致,在追求精品的同時,不失整體的實踐教學模式。
方案中,物聯網技術應用領域教學選取了典型的案例――智能家居,其結構框圖如圖2所示。智能家居融合自動化控制系統、無線通信技術、計算機網絡技術和傳感器技術于一體,形成智能化、網絡化的家居控制系統,將家中的各種設備(如照明系統、音視頻設備、窗簾控制、安防系統、空調控制、數字影院系統等)通過家庭網絡連接到一起,從而實現全方位的信息交互,保持信息交流暢通,環保節能,節約資金,增強家居安全。智能家居系統可提供的實驗為智能移動視頻監控實驗、智能門禁實驗、智能電燈控制實驗、智能窗簾控制實驗、家居環境參數采集實驗,通過這些實驗,可以使學生更好地鍛煉動手能力。
方案通過智能家居系統引出物聯網關鍵技術,該技術主要分為物聯網傳感技術、物聯網接入教育、物聯網網絡技術等。物聯網傳感技術可提供多款CPU,例如8051核CPU、cortex m3核CPU和FPGA等,使學生能夠學習不同復雜度、不同成本的CPU連接傳感器進行信號采集的流程。物聯網傳感技術還可以提供多款傳感器。物聯網傳感技術實驗的核心思想是提供一套可以更換CPU芯片的、能夠連接多種傳感器的試驗教學裝置,目的是讓學生能夠學習各種傳感器的應用,包括傳感器信息采集、傳感器信號分析和接口電路設計。其優勢特點是提供一套能夠使用不同類型CPU實現傳感器信息采集與處理的實踐教學裝置,提供多種傳感器應用,包括聲音、電磁、溫度、濕度、氣體、紅外、光照、機械動作等多種感知信號。提供多樣的傳感器接口,包括模擬接口、數字接口和開關量接口。物聯網接入技術的核心思想是提供這樣一套實驗裝置:在完成無線網絡管理和射頻識別信息處理的同時,可以將數據通過不同網絡路徑傳輸到網絡中心,目的是讓學生掌握WIFI、GPRS、3G網絡組成,信息傳輸過程中的關鍵性參數配置,傳輸性能分析等內容。物聯網網絡技術核心思想是提供一套能夠涵蓋物聯網網絡層關鍵性技術,即軟交換技術和IPv6技術的實踐教學裝置和教學資源,使學生能夠掌握主流的網絡信息交換技術。
(三)二次研發實踐模式
對于體系比較龐大、涉及知識比較繁多的物聯網專業來說,讓學生親自動手實踐從底層到頂層完整走一遍的思路或許是一條學習捷徑。二次研發教學模式即讓學生在現有實驗箱的基礎上完成個性設置和修改部分功能模塊的方式體驗物聯網系統的工作流程,從而學習相關知識。一些公司推出了二次開發實驗平臺,如基于WSN(Wireless Sensor Network)的物聯網解決方案體系架構ATOS平臺,該平臺框架如圖3所示。ATOS物聯網開發平臺采用一套設備兩套協議的方式,這兩套協議包括標準的Zigbee協議和基于TinyOS的開源自主協議。TOS系統采用開源TinyOS操作系統,向用戶公開了路由協議和上層軟件源代碼,用戶可以根據各種應用需求對系統進行二次開發,包括傳感器設置,數據采集、存儲、訪問等環節均提供二次開發接口,用戶可以修改和設計自己所關注的部分,從而實現應用系統的開發工作。這給高校初學物聯網的學生提供了簡單易行的軟硬件開發機會。
ATOS平臺主要設計了傳感器數據采集、基站數據匯聚、網關對外發送、采集系統解析以及遠程服務器數據接收和存儲等功能,它從整體上為物聯網專業的學生提供了從傳感數據到終端用戶的各個流程,讓實踐過的學生能夠徹底理解物聯網從底層到應用層再到終端的基本架構。
該方案不同于其他實訓模式,傳統的實訓模式多為“現場觀摩為主、基本不予參與”,在本方案中,學生可以根據系統提供的二次開發平臺,重現上述具備的所有功能,或根據自己的需求改寫新的控制邏輯,因此具備較好的學習參與度。另外,該方案還可采用硬件組態的設計模式,根據不同的需求選配不同模塊組建自己的試驗平臺,以適應實驗教學的需要。而且,系統中絕大部分設備和器件,如傳感器、氣動部件等,都是工業現場使用的標準工業級元件,學生如同實踐在一個真實生產的過程中,能夠學到真正實用的專業知識和操作技能。
另外,ATOS平臺中的實訓定位功能,也能更好地全面地鍛煉物聯網專業的學生。該功能體現為室內人員精確定位技術的演示與測試,它采用基站定位技術,即利用已知基站來定位移動點的位置,在對信息進行收集與統計之后,實現軌跡與區域的實時定位等功能。與傳統的RFID刷卡式人員定位不同,它可靈活地實現人員隨時隨地定位。
四、總結
物聯網行業的興起,為高校學生提供了廣闊的就業前景。物聯網專業所涉及的硬件、軟件及網絡大多是現有技術的綜合應用,因此,物聯網專業是工程實踐性較強的學科,若要培養出理論知識與動手能力于一身的綜合型人才,就需要高校制定出一套完善的物聯網實踐教學體系。由于物聯網的提出本身涉及多門學科,故其課程體系具有一定的交叉性和動態發展特性,因此,物聯網專業實踐教學面臨新模式的挑戰,這也給各高校根據自身優勢摸索出新專業辦學特色提供了良好機遇。
參考文獻:
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關鍵詞 物聯網 專業實驗室 創新建設
0引言
在物聯網教學過程中,高校大多都是注重理論教學,無法滿足物聯網行業的發展,對此,許多高校開始設立物聯網專業實驗室,進行科學整體化的物聯網技術認識及實踐,提高教師教學及學生學習的效果。物聯網試驗平臺與實驗項目的開設,不同于傳統實驗室的建設,更加的靈活及貼近現展,為避免物聯網專業實驗室的建設出現傳統實驗室的“僵化”,本文將對其創新建設進行探究,從而列舉實驗室建設中出現的問題,并分析出解決措施。
1高校物聯網專業實驗室的建設現狀
物聯網實驗室建設是近幾年才提出來的,很多高校是先申請通過后,撥一筆款交給專業的教師帶隊,在學校實驗樓中劃分出一間或幾間教室置備所需的實驗器材,設立專業的實驗項目后再定期進行驗收,與其他實驗室建設并沒有什么太大的不同。就物聯網專業實驗的內容來看,分為三大層實驗,不同的實驗針對的方向不同,但是高校的物聯網實驗室都是進行實驗箱等操作,無法與現在的物聯網發展進行鏈接,出現了傳統實驗建設中的“僵化”現象,雖然有在進行實驗并有一定的成果,但卻無法有什么突破。無論是感知層實驗也好,還是網絡層實驗也罷,抑或是應用層實驗,對于學生的實際動手能力要求都很高,并且其實驗內容及過程是很靈活的,通過相應的技術例如WIFY,RF,傳感器,M2M等進行融合,對特定的項目或是平臺進行探究,一般來說這樣的實驗室是十分的靈活的,不會出現現在的疲軟期,除卻實驗室建設方面的原因外,高校的師生也是有一定的影響的。
2物聯網專業實驗室建設的需求
物聯網專業實驗室是應時代的發展建設的,這意味著物聯網專業實驗室應該滿足時代的一些要求。就物聯網專業的特點而言,實驗室應該具備多種應用系統,才能夠完成相應的實驗。物聯網是電子,計算機,檢測與通信等專業相交的交叉學科,其涉及的領域知識及技術十分的廣泛,遙感器,微處理器,嵌入式技術及相應軟件技術等都是主要的掌握內容,所以實際的動手能力要求很高。其專業上實驗培養要求是將學生培養成熟悉各種技術的專業型人才,所以實驗室建設一定要加強學生的動手能力,完善學生的理論知識,使其能夠融入社會互聯網行業中。
3高校物聯網專業實驗室建設中的問題
高校物聯網專業實驗室建設中主要存在三方面的問題,其一是實踐能力培養不足,沒有針對三層實驗進行實驗操作培養,基本都是以實驗箱為平臺進行實驗操作,學生對于物聯網專業相關的技術認知不足,其實驗環節呈現的是“傻瓜式”的,實驗參數都是提前設置好的,基本沒有什么探究性的實驗操作,這對學生的能力培養并沒有什么太大的用處。其二是未設立開設性的環境,不具備探究性實驗的系統設置,雖然實驗室在建設時雖然有提前預留了二次開發空間,但由于高校選修課程的設置及實驗箱平臺的不足所以無法進行自主型實驗及設計,這是高校物聯網最專業實驗中最大的缺陷,儀器采購系統及實驗系統都沒有統一的原則及規范性的條例,所以其制度并不完善。其三就是無法建立實驗全面的實驗系統,無法使學生全面進行認識物聯網,存在認知誤區對今后的工作產生負面作用,加之實驗室的開放性力度不夠,無法讓學生充分地利用實驗室進行實驗,大部分的實驗室都是有教師占用,進行課程設置,這是傳統實驗室留下的弊端。
4實驗室建O改進措施
就目前物聯網實驗室的弊端可以看出,高校對于實驗室的建設重視度并不高,在物聯網教學中也是重理論輕實驗。所以為了完成物聯網專業實驗室的創新建設,第一步就是加強高校對于物聯網實驗室的建設重視度,這不僅需要高校的建設,還需要政府及教育部門的相關政策,從而加強高校對于物聯網專業的重視。其中師資建設也是其中的改進措施之一,物聯網的興起是近幾年的事,其專業教師的職業意識與其他專業教師一樣是不行的,物聯網的教師應該充分認識到實驗的重要性,雖然物聯網并不是以實驗為主的專業,但是實驗卻是十分重要的,近年來高校的改革對師資建設也存在一定的保留,所以無法全面地提升高校的實踐及理論教學效果。由于傳統的實驗室弊端存在,所以加強物聯網師資建設也是現在的重點。其三就是加強云計算等技術的課程實驗建設,物聯網專業實驗跟現代的計算機技術,電子等存在很大的淵源,所以增加現在比較流行的互聯網云功能的實驗教學尤為重要,實驗最好是能夠與實際接軌,才能夠充分地培養學生的能力,加強其社會競爭力,實現其專業化人才培養的目標。
5結語
綜上所述,物聯網專業實驗室的創新建設不僅體現在IT、M2M等技術認識上,更在于實驗內容的更新增加與實驗項目的實際化,其管理制度也要增強。
參考文獻
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物聯網工程專業涉及計算機、通信、電子、控制、電氣及自動化多門學科,其課程設置、培養目標也處于研究階段。特別是在多學科環境下開展實踐教學將是專業研究的重點。目前,華中科技大學、重慶理工大學等開設物聯網工程專業的學校也正在開展物聯網工程專業實踐教學建設方面的研究。
河北建筑工程學院的物聯網工程專業是國家首批批準的本科專業,通過多年的教學已積累了大量經驗,基本的教學與實驗條件也較完善,是進行實踐教學改革創新的最佳時期。
二、實踐教學模式探索
(1)作為一個為建設智慧城市培養創新性工程技術人才的本科專業,其與傳統的專業存在著眾多的差異。它沒有成熟的課程實踐教學體系經驗可借鑒,項目旨在建設適合區域學生層次,符合師資條件,富有專業特色的物聯網工程專業實踐教學體系。
通過綜合性實踐教學平臺可有效培養學生的工程實踐能力和創新能力,為提高專業人才素質,培養高水平工程技術人才奠定基礎。
由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的融合,也是下一代互聯網(“互聯網+”)所需的學科專業。未來對各高新技術行業人才的需求將非常大,同時此專業的技術也與學校的其他專業存在密切的關系(智能家居、智能建筑、智慧城市等),可以更好地突出物聯網工程專業的行業特色,滿足市場需求和具有更寬的就業面,培養出國家急需的人才。
(2)具體研究內容、研究目標和擬解決的關鍵問題。物聯網工程專業需要根據現有學科基礎、課程設置以及培養方案,結合實驗室的條件、校內外實習、實訓開展的情況及校內外教師的教科研情況,研究實踐教學的新思路、新方法。
通過分析物聯網工程專業國內外實踐教學的現狀與存在的問題,形成行之有效的以“教師為主導,學生為主體”為理念的集實踐主體、實踐評價機制、實踐理念、實踐層次、實踐過程為一體的實踐教學體系,并分析實施該實踐體系要解決的關鍵問題。
著眼于人才需求和自身的辦學優勢,在體現國內物聯網工程專業共同特點的基礎上,突出河北建筑工程學院物聯網工程專業的特色,培養出“互聯網+”背景下具有創新精神和實踐能力的復合型專業人才。
(3)實踐是檢驗真理的唯一標準,夯實硬件是開展物聯網實驗教學與研究的基礎。由于物聯網專業是新開設的專業,沒有一個成熟的方案和經驗可供借鑒,各個高校都在探索課程如何設置、實驗室如何建設、實踐教學如何改革。物聯網是電子、計算機、通信等多個學科交叉的專業,是應用性很強的高新技術專業,因此建設基于CDIO的踐教學體系是實踐教學的創新,具有鮮明的專業特色。
(4)實現多學科技術之間的有機結合,形成一套科學合理的實踐教學體系,使之貫穿物聯網感知層、傳輸層、支撐層和應用層整個知識和技能體系的教學過程中。
三、結語
項目的成功實施既充分體現了對相關專業的繼承和拓展,又強化了實踐訓練,突出了能力培養,對專業的發展有深遠的意義,同時為以培養應用型人才為目標的相關專業建設提供了參考。本著理論聯系實際的基本原則,實現實踐教學案例化。在案例教學中,采用“做中學,做中教”的教學方法,以來自行業的一組工業案例為載體,以教學工廠型實訓基地為平臺,使理論知識、實踐技能、職業素養與實際應用環境相結合,從而達到工作過程與教學過程的融合。按照案例的工作過程進行學習與訓練,使學生的專業能力和社會能力得到逐步提高。
參考文獻:
物聯網工程專業培養的是工程應用型人才,必須高度重視與理論教學相輔相成的實驗教學環境建設。物聯網專業核心課程RFID的實踐教學是掌握RFID系統設計和開發的保證。我們在教學實踐中發現,本課程的教學難度較大且不易達到良好的教學效果,尤其是在課程內容的選擇上,存在兩方面的問題,一是課程內容較多地涉及電子學科的內容,專業跨度較大,而目前本三批次計算機相關專業的學生硬件基礎較為薄弱,導致學生學習困難。針對這個問題,教師應首先明確RFID應用系統的本質是一個嵌入式系統,是軟件與硬件的綜合體,是軟件、硬件協同設計的工程,應該在一個整體的框架內協調工作,同時認識到計算機硬件研究與開發也是本專業不可或缺的組成部分,具有軟件開發不可替代的地位和廣闊的應用前景;其次,應根據物聯網專業的特點適當刪減部分偏電子的內容,突出課程重點。射頻識別技術本身類型很多,實驗內容幾乎涉及所有類型的RFID技術,而實驗課時偏少,導致學生無法抓住重點,不能深入學習。針對這一問題,課程教學應選擇當前應用最普遍的高頻ISO14443協議下的RFID技術為對象,力求通過對該類RFID系統的學習設計,使學生掌握RFID技術的基本概念、理論、方法,從而對RFID技術有一個總體、系統的了解和掌握。同時,教師可結合學習方法論進行教學,培養學生舉一反三、靈活運用知識的能力,鼓勵學生通過自主學習了解和掌握其他類的RFID技術。
2物聯網專業實踐硬件平臺
目前,市場上的RFID實驗設備都比較封閉,大多僅能完成驗證性實驗。為滿足實踐教學的需要,我們設計了專業實驗平臺,在設計硬件時遵循模塊化的設計思想,以保證系統的通用性和可擴展性。實驗平臺設計為三大部分:主控MCU、射頻控制模塊、天線及匹配電路。主控MCU模塊是整個系統的核心,采用蘇州大學飛思卡爾嵌入式中心開發的SD-FSL-KL25-EVB開發板,MCU采用MKL25Z128VLK4芯片,其工作頻率為48MHz,性能達到0.93DMIPS/MHz。該板是KL25MCU的最小系統,所有I/O引腳引出,可外擴多種外設并提供豐富的再擴展接口,為接入超高頻及低頻RFID電路提供便利。射頻控制模塊主要提供對射頻讀寫芯片的控制操作,天線及匹配電路為RFID卡提供電源并在讀寫模塊與RFID卡之間傳送信息。采用模塊化設計為系統保留了較多的操作空間,學生通過查看原理圖可以快速掌握各模塊的功能和原理,對射頻控制模塊及天線電路進行電路焊接并方便地完成讀寫器的制作與調試。
3物聯網專業實踐教學創新
1)實踐平臺創新。為提供系統可擴展的創新實驗環境,減少重復的開發勞動,我們針對實驗平臺設計了在線編程功能,可將用戶的應用程序在線寫入MCU的Flash存儲區的用戶程序空間,支持用戶的二次開發。Flash存儲空間就被分成了兩個部分,平臺在首次使用時,將讀寫模塊軟件燒寫并駐留在MCU的Flash存儲區中。駐留的讀寫模塊軟件占用部分存儲空間,剩余的存儲空間可供用戶的應用程序使用。讀寫模塊軟件由3部分組成:MCU監控程序、讀寫卡操作API接口以及與標簽通信的底層通信函數。監控程序可以實現用戶應用程序的在線寫入,每次系統復位后首先運行駐留的監控程序,判斷用戶存儲空間是否有用戶程序,若有則轉入用戶程序執行,否則等待。按照與標簽的通信流程,將底層通信操作使用函數的形式封裝起來,就形成了讀寫模塊的底層通信函數(或稱低級函數)。在此基礎上,將對標簽的操作按統一的接口形式封裝起來,構成高級函數,作為API接口提供給用戶,形成應用系統與標簽之間數據交換的接口。應用系統只需要向讀寫模塊發送操作命令,由讀寫模塊完成對標簽的讀、寫等操作。非接觸通信的所有具體操作細節則由底層通信函數完成。平臺支持學生模塊化地完成各類實驗,最終實現并部署一個實際的應用系統。
2)實踐活動創新。創新性實踐活動是培養學生的創新能力和提高專業素質的基礎。學校鼓勵學有余力的學生在課余時間進行與物聯網RFID相關的應用系統開發,鍛煉其對相關知識與技能的綜合運用能力。學生可自主選擇實踐活動或參加教師的工程項目、科研課題,指導教師則為學生提供良好的開發環境。通過實踐,學生能夠逐步實現從應用模擬到創新設計的轉變。
4物聯網專業校外實訓基地建設
隨著物聯網技術的迅速發展,物聯網已形成了龐大的產業鏈。有針對性地培養具有不同專業背景和實踐技能的高素質人才,對行業發展具有重要意義,也是應用型本科院校教學培養的重要目標,為此,學校應主動與物聯網、RFID相關企業共建校外實訓基地,為物聯網工程及相關專業學生提供實習機會。學校應結合企業的實際需求,協商制訂相應的實習計劃與方案,使學生將理論知識與具體項目實踐相結合,在實習中掌握最新的物聯網應用技術,深入體會企業文化,獲得相應的工程和開發經驗,提高自身的就業競爭力。蘇州是經濟發達地區,相關企業眾多,目前蘇州大學計算機科學與技術學院已與多家企業合作建立了實訓基地,且這些基地已投入使用。為建立穩定長效的合作關系,蘇州大學計算機科學與技術學院制定了比較完善的合作方案。首先,校外實訓工作在學院直屬的對外合作辦公室領導下統一進行,既有利于學生的組織與管理,又有利于加強與企業的溝通,及時發現并解決合作中出現的矛盾與問題。其次,關心企業需求,將企業需求融入學生培養過程。實訓一般由企業提供項目課題,以企業技術人員為主導、以學生為主體完成項目開發,所得成果為企業與學生共有;同時積極吸引企業參與學生培養過程,通過講座、就業培訓等活動,提高學生的專業綜合素質,培養其溝通交流和團隊合作精神,使學生更好地滿足企業的人才需求。再次,加強實訓期的教學管理。校外實訓一般都在最后1~2個學期進行,對學生教學管理較為松散,為此,學院推行全員導師制,由一名教師指導幾個學生共同參與實訓,加強對學生的教學管理。教師在對學生實習活動進行管理的同時,還需熟悉企業的運作模式與前沿技術的應用情況,了解企業實際需求,通過反饋總結,調整教學內容與方式,從而提高教學的針對性和教學質量。
5結語
關鍵詞 物聯網 實踐能力 就業
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.12.020
Abstract The Internet of things (IOT) technology has been widely used in many industries. IoT talent demand is growing. Students with strong practice ability are very popular with the market. There are problems while cultivating the students' practical ability of IOT engineering program in application-oriented institutes. In order to deal with the problems and foster outstanding IoT talents for the society, three kinds of effective countermeasures are put forward.
Keywords the things of Internet; practical ability; careers
物聯網、云計算、大數據作為當前信息技術領域的熱點,吸引了行業和研究機構的關注。物聯網已廣泛應用于智能農業、智能家居、智能交通、智慧城市、智慧工業等多個領域,給人們的生活帶來便利,改善了企業管理,提高了生產效益。隨著物聯網應用的蓬勃發展,對物聯網人才的需求量劇增。社會對物聯網人才的需求不再局限于懂得物聯網理論知識,社會歡迎能夠將理論應用于實踐以及能夠快速上手的人才。
物聯網工程專業學生實踐能力的培養依然處于探索階段。①由于自身的特點,完全參照成熟的計算機科學與技術專業、軟件工程專業的實踐能力的培養方式并不可行。有必要根據專業自身特點形成有特色的實踐能力培養方式。
下面我們先分析物聯網工程專業對學生實踐能力培養的不足之處,然后提出一些行之有效的對策。
1 學生實踐能力培養存在的問題
物聯網體系從技術角度可以劃分為感知層、網絡層、處理層和應用層。感知層應用傳感器技術、RFID技術將物理世界和信息世界連通起來,側重于信息的采集。網絡層結合無線傳感網技術、互聯網技術、現代通信等技術,側重于信息的傳遞。處理層負責信息的存儲和聚合以及價值的挖掘,常用技術包括機器學習、數據庫等。應用層面向用戶,將數據以友好的方式呈現給用戶。物聯網從工程角度可劃分為設計、研發、工程實施和管理。②可以看到,由于物聯網工程涉及的技術比較多,需要培養學生的綜合技術應用能力。
目前在實踐能力培養方面,存在下面三個不足之處。
(1)學生接觸實驗設備的時間少。實驗一般分為驗證型、設計型和綜合型,其中驗證型實驗要求學生按部就班重現實驗現象,所花時間一般比較少,對學生能力培養的效果有限;設計型實驗是圍繞一個小目標進行設計,而綜合型實驗需要學生結合多種技術來完成一個應用。設計型和綜合型實驗能夠很好地提高學生的實踐能力,但需要學生花費較多的時間,在正常的課內時間很難完成。現有實驗設備通常以實驗箱的形式存在,一套設備2萬以上,在正常實驗也很難保證學生每人一套,多數情況下是以小組的方式提供。為了實驗設備的安全,實驗設備一般不允許學生帶到實驗室外面。由于在指定的時間很難完成設計型的實驗,所以實驗多數以驗證型實驗為主,限制了學生能力的發揮。
(2)學生沒有全流程實驗環境。通常物理網應用都涉及感知層、網絡層、處理層和應用層。現有實驗設備往往局限在某一層次,比如傳感器實驗側重于數據采集;通信實驗側重于物體之間的自主連接;數據處理實驗側重于數據的分析與呈現。現有的實驗呈現離散化的狀態,缺乏將完整應用全流程實驗環境,使得學生只能看到某一個方面。然而在實際環境中構建一個使用環境存在一定的困難,一是空間和費用問題,比如構建物流系統不僅需要大的實驗室安裝空間,同時需要很大的經費投入,在缺乏良好的產學研環境情況下,③很有可能造成資源的浪費;其次是物聯網應用很多,要完成實際系統的改造往往比較困難。因此,有必要引入虛擬仿真環境,為學生提供全流程物聯網應用實現環境。
(3)學生實踐能力培養與社會需求脫節。學生的培養方案在學生入學前就已制定,而且方案在該年級學生整個學習過程一般不會變動。如果存在問題,一般會在下一次人才培養方案作出修正。所以經常有高年級學生羨慕低年級學生享受人才方案修改帶來的便利。人才培養方案也考慮了學生實踐能力的培養問題。現有的培養方式主要包括課后作業、課程論文、課內實驗、專周課程設計。這些培養方式的共同特征是圍繞著所講授課程來設計的。一般教材上的內容都是比較成熟,意味著這些都是幾年前的知識,在物聯網技術日新月異的時代,教材所講授知識往往存在一定的滯后性。這也是畢業生抱怨學校所學知識在工作后往往用不上的原因。企業為了生存和占領市場,往往想方設法用先進的技術去實現具有強大競爭力的產品。學生畢業后多數進入企業,所以有必要提前讓學生了解企業現在需要什么樣的人才,需要學生掌握什么樣的技術。
2 實踐能力培養的對策
物聯網專業學生的實踐能力培養方式需要改進。下面是四個行之有效的對策。
(1)實驗設備化整為零。做化學和物理必須到專業實驗室里面完成,因為化學實驗в幸歡ǖ奈O招裕物理實驗需要借助于精密的儀器。然而物聯網的實驗并不需要一定在專業實驗室完成。學生領取實驗設備,可以在學校安排的上課時間在實驗室接受實驗課程教師的指導以及驗收實驗成果,上課時間結束后,可以將實驗設備帶離專業實驗室,自主確定實驗時間。這種方式結合了專業實驗室的教師指導和課后時間的靈活性。為保障學生人手一套實驗設備,需要實驗設備小型化以及充足的數量,另外是單套價格不能太昂貴。比如采用樹莓派或Arduino開發板進行實驗,單塊開發板價格200元左右,學生可以在上面自主完成多數物聯網實驗。
(2)引入云平臺。由于物聯網專業人才培養方案中總學時的限制,在正常的教學中只會安排幾門很重要的基礎課和專業課,但物聯網整個體系涉及多個方面的內容,很難在正常的教學中都得到安排。因此,需要擴展學習的途徑。通過慕課可以重要課程的理論知識,但慕課往往對實踐內容講得較少或者不方便安排實踐內容。云平臺是一個很好的學習平臺。云平臺可以提供物聯網工程從傳感層到應用層多門實驗課程。實驗主要以虛擬仿真的形式完成。④3D虛擬仿真提供很真實的場景,讓學生能夠直接對傳感器、驅動器進行控制,形成感性認識。虛擬仿真不僅節省了成本,而且讓學生可以在仿真環境下實現從數據采集到數據呈現的完整的應用,對于培養學生的系統觀很有好處。
(3)參與競賽提升能力。在沒有外界壓力時,學生往往會按部就班和夸大面臨的困難,延誤完成物聯網產品或應用的時間。競賽的鮮明特點是在指定的時間范圍內完成具有一定功能的物聯網應用。由于時間的原因,參加競賽的學生需要在很短的時間確定自己的選題,避免在茫茫大海中漫無目的地尋找;確定選題后,需要集中精力去完善物聯網應用的整體設計;設計完成后,需要編碼實現設想的功能。競賽期間,學生往往覺得很辛苦,但完成競賽后,無論名次如何,學生往往會有很大收獲。學生不僅可以培養團隊合作精神,還可以培養決策能力,以及設計和編碼實現能力。
(4)企業實習。社會上有很多優秀的物聯網企業,向社會提供豐富的物聯網應用。到企業實習直接接觸原汁原味的物聯網產品,能夠觸發學生動手實踐和不斷創新的欲望。學生到物聯網企業實習主要包括兩個時間點。⑤一是在入學第一年進行物聯網專業認識實習教育的時候。學校一般會安排一到兩周的時間。學生到達企業,通過參觀企業展廳,動手安裝APP,真實體驗物聯網的應用,應用包括智能家居、智能物流等多個方面。豐富的應用在學生腦袋里面形成感性的認識,引導學生對未來四年進行學習規劃。二是在最后一年。學生主要任務是完成畢業設計。一般情況下學校都會允許和鼓勵學生在企業中結合自身項目來完成。學生可以選擇多個崗位進行實習。比如研發崗位,側重于物聯網軟和硬件的研發;網絡設計崗位,側重于在特定的環境下合理選擇物聯網設備完成滿足一定要求的物聯網網絡;工程實施崗位,側重于根據設計圖紙完成物聯網設備的安裝和調試。這些崗位都需要將理論知識應用于工程實踐,能夠極大地提高學生的動手實踐能力。
3 結語
為社會培養實踐能力強的學生有著重要的意義,也是國家對應用型本科院校的殷殷期待。現有物聯網工程專業學生的實踐培養方式主要參照計算機科學與技術、軟件工程的實踐方式,沒有很好結合物聯網工程專業自身的特點。在分析現有實踐能力培B方式的不足后,提出了幾種創新培養方式,旨在為社會輸送高質量的物聯網人才。
注釋
① 張明華,董新龍,陳江瑛.工程材料實驗教學中開展設計性實驗的探索與實踐[J].科教導刊(上旬刊),2016.1:104-105.
② 文毅,胡云峰.獨立學院“集成電路工藝基礎”實驗教學研究[J].科教導刊(中旬刊),2016.1:99-100.
③ 王偉.職業院校搭建產學研平臺實現協同創新研究[J].科教導刊(上旬刊),2016.1:5-6.
關鍵詞:天津市經濟需求;物聯網工程;培養方案
物聯網技術是推動當今世界科技和經濟快速發展的關鍵技術之一,根據物聯網產業特征優化產業結構,可以提高天津市的整體技術水平和經濟實力,而培養具有高水平專業技術的物聯網人才正是整個戰略的基礎和關鍵。
一、天津市經濟產業現狀調查和物聯網人才需求分析
(一)天津市經濟產業與物聯網產業現狀分析
天津是我國老工業基地,自濱海新區開發開放以來,在鞏固和提升傳統和支柱產業的同時,發展了以航空航天為代表的新型支柱產業。物聯網提供的集硬件、網絡、平臺、應用、流程耦合為一體的高端綜合集成服務能力具有重大的應用潛力。
針對物聯網的研究和應用起步在天津是比較早的。在計算機、傳感器、應用集成和信息安全等領域初步形成了完整的產業鏈,將發展物聯網產業、推廣物聯網應用、搭建物聯網平臺、突破物聯網技術作為四大重點任務,積極推進物聯網產業在天津市社會經濟中的發展。
(二)企業物聯網技術人員情況分析
目前,社會企業中缺少真正能將物聯技術與跨行業產業緊密結合的專業技術人才。造成這一現象的根本原因在于物聯網是互聯網到物的感知與控制的延伸,計算機與通信專業的人才對傳感和控制不熟悉,而電子電氣和自動化等專業的人才對通信網絡不熟悉。物聯網應用向新興產業發展的趨勢越來越明朗,因此需要大量具有計算機、通信網絡、傳感、控制等專業知識的多學科復合型物聯網技術人員。
二、天津市物聯網專業人才培養情況分析
天津市高等院校中,天津大學于2010年獲得教育部批準開設物聯網工程專業,天津理工大學和天津工業大學也于2012年獲批開設物聯網工程專業,南開大學和天津科技大學于2013年獲批開設物聯網工程專業。由于物聯網的相關研究處于起步階段,且具有交叉學科的特征,物聯網工程專業在不同的學校辦學學院也不同,如天津大學該專業在電子信息學院,而我校則隸屬于計算機與通信工程學院,因此,天津市物聯網專業人才培養的主要問題就在于針對不同學校的情況及特點,建設有各自特色的物聯網工程專業。
三、物聯網工程專業人才培養方案的設計
(一)專業定位和培養目標
物聯網工程專業屬于綜合性專業,融合了計算機、網絡、通訊、控制等不同專業領域,其理論體系覆蓋了信息感知、傳輸、處理及應用等方面。我校的物聯網工程本科專業依托計算機與通信工程學院已有的扎實理論基礎和領域應用經驗,秉承“為天津市社會經濟發展服務”的人才培養理念,既重視人文素養和職業素質,同時關注專業理論知識和特色技術專長。
(二)培養模式
我校物聯網工程專業學生采用3+1聯合培養模式,即大學一、二、四年級在天津理工大學培養,主要負責專業基礎課和實踐環節的教學培養工作;大學三年級在中華大學培養,負責物聯網專業課的教學與學生培養工作;最后成績合格的學生頒發天津理工大學畢業證、學位證,該模式自2013級開始實施。
(三)教學計劃主體框架
根據本專業總體培養目標,在社會、企業、高校等各方面進行了深入調研,充分了解物聯網工程專業國內外教育發展現狀,依托我校計算機、通信工程、物流等專業優勢與特色,構建了一種模式、二個方面、四種能力、六個模塊和八個課程群的“分層次、互動式、工程化”培養方案。即確立了一種“與臺灣中華大學3+1的聯合辦學”模式;從“強化理論教學和實踐教學”兩個方面;圍繞著“具備并能應用與本專業相關的科學、數學、工程技術基礎知識能力、具有本專業分析問題與解決問題的個人能力和專業能力、能在實際多學科合作團隊里工作并進行有效交流能力、具備一定的企業和社會環境下的綜合工程實踐經驗構建能力”四種能力;搭建了包括“數理課模塊、人文管理模塊、學科基礎課模塊、專業基礎課模塊、專業課模塊和集中實踐課模塊”六個模塊;“數理基礎課程群、學科基礎課程群、應用層課程群、傳輸層課程群、信息處理課程群、感知層課程群、集中實踐課程群、人文社科學基礎知識課程群”課程群的“分層次、互動式、工程化”的培養方案。
(四)課程設置
1.課程體系與課程群設計。我們首先把專業課程劃分為四個知識模塊,然后將其分為若干個課程群,按照課程群組織教學和進行課程建設(如圖1)。其中感知層課程群包括傳感器原理、單片機原理及接口技術、數字信號處理、Linux操作系統、物聯網控制技術、嵌入式系統和數字圖像處理;信息處理層課程群包括人工智能、JAVA程序設計、定位技術與應用、數據庫課程設計、辨識技術概論、物聯網信息處理技術、云計算平臺技術和物聯網軟件開發設計;傳輸層課程群包括物聯網通信技術、基于IPV6的網絡、物聯網控制技術、無線Ad hoc網絡技術、網絡與協議、物聯網安全與驗證技術和模式識別與狀態監控;應用層課程群包括物聯網中間件技術、智能物流信息系統與設計、物流與供應鏈管理和物聯網應用系統綜合設計。
2.實踐教學體系設計。物聯網工程專業強調工程應用,培養過程中的實踐教學至關重要。我校的物聯網工程專業以學生為主體,理論教學以問題驅動模式組織。實踐教學從具體實驗開始,經過課程設計、綜合設計、競賽和畢業設計等,培養學生逐步具備基礎能力、綜合能力、應用能力和創新能力,輔助不同層次的評價機制,力求培養適應物聯網產業需求的工程應用人才(如圖2)。
四、結語
物聯網工程專業在21世紀的工業革命潮流中屬于新興學科,市場需要大量優質的物聯網人才,如何培養出滿足社會需求、真正服務社會的物聯網特色人才是目前亟須解決的問題。各個高校基礎不同,地方人才需求層次方面也不盡相同,只有著眼自身條件,發揮自身優勢,充分調研市場需求,有的放矢地進行物聯網教學內容優化,才能在物聯網專業發展大潮中找到自身的定位與價值。
參考文獻:
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[2]郭惠.物聯網專業人才培養模式的探究[J].微型電腦應用,2011(10):10-11.
物聯網(IoT:The Internet of Things) 實現的是萬物相連,是具有全面感知、可靠傳送、智能處理等特征的連接物理世界的網絡,任何時間、任何地點及任何物體都能在物聯網中實現連結,可以幫助實現人類社會與物理世界的有機結合,使人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活,從而提高整個社會的信息化能力。
1 物聯網技術專業的發展及就業現狀
我國于2009年8月提出“感知中國”以來,將物聯網正式列為國家五大新興戰略性產業之一。根據各地的物聯網產業發展規劃,江蘇、浙江、廣東、北京、成都等地都紛紛上馬物聯網項目,其中江蘇力在2010年全省物聯網產業銷售收入超1500億元,2015年擬超4000億元,其中無錫要達1000億元。目前我國已經形成擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈,物聯網產業規模已經達到數千億的規模。物聯網已經成為政府積極研究與推進的產業,工信部有關人士表示,因各地政府均需開展物聯網項目,物聯網人才非常缺乏。以無錫為例,無錫到2015年總投資40億元,集聚各類傳感網企業500家,實現產值500億,需要引進和培養高級物聯網人才5000名,集聚從業人員5萬人。
在《中國RFID產業發展年度報告2010》中指出,物聯網95%技術問題已解決,目前,最為緊缺的物聯網人才不是高精尖端人才,而是應用和服務人才,這種人才的需求恰好符合高職的人才培養定位。高職院校物聯網技術方向的畢業生面向的崗位是物聯網應用的開發、物聯網產品的測試、物聯網系統的實施與維護、物聯網產品的營銷及推廣等。
2 物聯網技術專業的課程設置
物聯網技術是典型的交叉學科,是多個學科的融合,涉及到電子信息工程技術、通信技術、計算機科學與技術、自動檢測技術等等,物聯網技術專業課程的設置需要綜合考慮相關學科的特點以及關系。物聯網技術專業從2010年以后才在各高校逐漸設立,還沒有一個完整的標準和體系,高職教育又與本科高校在人才培養目標上不同,主要為了培養適應區域經濟社會發展需要的高端技能型專門人才。高職物聯網技術專業的人才培養目標既要使學生具備上崗的基本專業能力,又要使學生能夠不斷自我提高,學會交流溝通和團隊協作,提高實踐創新能力,以適應經濟快速發展和物聯網迅速進步。
根據物聯網技術的知識體系結構,物聯網技術專業人才必須掌握感知層、網絡層、應用層等關鍵技術的專業知識和技能。在課程設置上,盡可能多地覆蓋專業的知識,主要包括以下幾方面:(1)通識課程,主要指大學生素養的培養,包括政治、思想、道德、心理素質的成長以及職業素質的培養,涉及到的課程有思想政治教育類課程以及企業職業化類課程;(2)技術基礎課程,主要包括在物聯網系統設計所必須的硬軟件設計基礎以及基本的計算機設計、開發技能,涉及到的課程有模數電、計算機C語言、電子CAD、單片機技術與應用等;(3)專業能力課程,主要是系統地掌握物聯網技術體系結構中的各領域的專業知識,培養物聯網系統中硬軟件的設計開發以及應用能力,涉及到的課程有傳感器、計算機組網、物聯網組建等課程。
3 物聯網技術專業的人才培養探討
物聯網技術是時代科技進步的產物,物聯網系統豐富多彩,簡單枯燥的灌輸教學無法滿足物聯網技術的專業要求。激發學生的興趣,提高教學的實踐性才能使學生更深入的掌握知識,提高學生的實踐動手能力,符合高職人才培養的目標。
3.1 以賽帶學,調動學生學習的積極性
高職院校學生相對本科院校的學生基礎薄弱,部分學生缺乏主動學習的積極性。在教學的同時,有針對的選擇部分學生參加物聯網技術專業相關的設計類競賽,能夠很好的以賽帶學,以少帶多,逐漸培養學生對物聯網技術專業的興趣,提高學生的實際動手操作能力。
3.2 校企合作,帶動學校專業建設
高職教育的特點決定人才的培養必須密切聯系企業的生產現狀,物聯網技術專業現在還處于摸索階段,缺少先行經驗,校企合作的開展能夠借用物聯網企業的實踐經驗幫助高職院校把握人才培養的方向,同時企業的工程師能很好的彌補高職院校師資力量的不足的缺點,并且高職教師深入企業實踐,能夠快速提高學校教師的工程實踐能力。
3.3 學中做,做中學,多模式培養學生
物聯網技術專業是個實踐性很強的學科,單單的理論知識學習遠遠不能滿足人才培養的需要。校內的實訓一方面受限于經費的投入,另一方面也受限于師資力量。在物聯網技術專業的教學中可以將頂崗實習引入到教學中,定期安排學期參加頂崗實習,以工代學。同時,積極鼓勵學生參加物聯網技術相關的崗位證書培訓,提高學生的職業技術能力。
關鍵詞:物聯網技能大賽;中職人才培養
全國職業院校技能大賽對中職院校專業建設的導向和引領作用在職業教育領域已經達成共識,特別是對于物聯網應用技術專業這類新興專業,各院校的物聯網相關專業均處于摸索階段。大連市經濟貿易學校物聯網應用技術專業自2014年開始招生,專業建設步伐急需加快。學校從2013年開始參加全國職業院校技能大賽(中職組)物聯網技術應用大賽,2016年取得三等獎,通過組織培訓以及參賽的成效,發現技能大賽對物聯網應用技術專業的建設起到了良好的指導和引領作用。
一、大賽是人才培養模式的創新
全國職業院校技能大賽物聯網技術應用大賽的宗旨是:通過競賽引領相關專業的教育教學改革與專業建設,滿足物聯網技術應用領域快速增長的人才需求;促進社會對物聯網應用技術相關職業崗位的了解,提高中職學生的就業水平。
通過競賽,進一步促進專業教學內容更新與教學方法改革,深化校企合作,引導專業教學方向調整,以適應物聯網產業快速發展及高度關注物聯網應用技術的趨勢,進一步促進物聯網技術(包括自動識別、網絡傳輸、應用開發等)的普及。
大賽更強調培養中職學生的實踐創新意識與基本能力,這一點是中職人才培養相對缺乏的因素。物聯網專業從大賽的備賽和取得的效果中受到啟發,建設周賽、月賽、全國職業技能大賽3個層次循序漸進、依次提升的大賽體系,分別與專業基礎課、專業核心課相對應,全過程、全方位地對學生的技術和能力進行培養。
二、促進師資隊伍建設
技能大賽是對職業院校學生技能水平的全面檢閱,同時也是對職業院校辦學質量,特別是教師能力素質的檢驗。物聯網應用技術專業是一個集電子、通信、計算機、傳感器、嵌入式系統等多學科的新興專業,因此,建立一支結構合理、融合多學科門類知識、實踐應用能力強的師資團隊是物聯網應用技術專業建設中急需解決的問題之一。
大賽組織之初,我們就把利用大賽培養一批理論功底深厚、專業技術精湛教師隊伍作為一個重要任務。因此,這幾年在大賽的帶動下把青年教師有計劃、有組織地安排到不同的訓練項目中協助企業工程師參與指導,邊指導邊學習。一大批教師在大賽中知識面得到拓展,實踐能力得到加強,技術得到更新。同時,企業兼職教師在教學組織、教學方法等方面也得到了快速提升。
三、促進課堂教學改革
全國職業院校物聯網技術應用大賽從理論知識、實踐操作以及職業素養等方面對學生進行了全面考核,涉及了物聯網認知知識,如傳感器、RFID技術、串口服務器、Zigbee技術等;物聯網技術實操性知識,如物聯網應用系統的布線、網絡設計連接配置、軟件系統部署維護等;物聯網技術開發型知識,如.Net客戶端開發、.Net Web端開發、Android移動端開發、無線傳感網WSN開發等。
大賽結束后,將大賽的培訓項目與課程進行整合,促進了教學內容的改革。比如,“智能農業、智能家居、智能商超實訓等課程”依托大賽項目智慧社區中的部分案例作為教學項目,以實際產品為教學載體,把工程要求、企業技術融入教學。
在教學中以實際產品為教學載體、項目引領、任務驅動、把工程要求、企業技術融入教學。在教學中,將以教師為中心變為以項目為中心,被動接受變為主動探索;一切由教師說了算變為學生質疑探索、討論、研究,過去的紙上談兵、空講理論變為真刀實槍做產品。教學模式和方法不斷創新,大賽的培訓過程就是職業教育教學模式方法改革的練兵場和試驗場。
四、優化實訓基地建設
中等職業教育務必要突出實踐能力培養,實訓基地是完成實訓教學和培養學生職業素養、技能的主要場所,在專業建設中起著重要作用。
學校物聯網應用技術專業起步較晚,實訓基地的建設還在規劃階段。根據技能大賽的比賽模式、賽題內容以及要求,對物聯網應用技術專業實訓基地的建設方案進行了調整;依托國家級示范學校建設,及時完善實訓基地的軟件和硬件,主要針對課程體系中硬件安裝、網絡組建的核心技術開展實訓教學。將技能大賽中關于Zigbee組網的相關要求融入平時的實訓教學中;根據大賽試題中PC端開發以及移動端開發內容、形式,以智慧農業、智慧超市和智慧社區為主要情景建設物聯網開發綜合實訓室。
五、構建開放的大賽平臺
由于大賽的周期長、項目多、任務重、要求高,客觀上需要構建一個開放的平臺。在組織過程中,我們保證了參賽學生的來源是開放的。選手報名不限專業、不限年級;教練員隊伍的組成是開放的,教練員的選聘不限專業、不限教學部、不限學校制,有計算機專業教師,也有供用電專業教師,有學校專任教師,也有企業工程師,還有大賽經驗豐富的兄弟院校教師。
這樣一個開放的教學研究平臺一方面有利于不同專業、不同年級的學生相互交流、相互學習,另一方面促進了專業教師隊伍的建設,在訓練交流中學校的專職教師與企業工程師合作,師生共同參與實戰訓練,做中教,做中學,提高了專業教師的實踐能力和教學項目的開發能力。而企業兼職教師與校內專任教師相互學習、取長補短,使兼職教學的組織管理、教學方法以及教案制作規范性等方面均得到提高。
總之,職業技能大賽的社會影響力以及社會關注度不斷提升,物聯網應用專業作為新興專業,在進行專業建設方面要充分發揮職業技能競賽的引領指導作用,積極開展課程體系建設、課程建設、師資隊伍建設以及實訓室建設,促進物聯網專業的快速發展,提高物聯網專業人才培養質量。
參考文獻:
[1] 李想.淺談職業技能大賽對我院專業建設的作用[J].青島交通科技,2015,(6).