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[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.113
高職物聯網應用技術專業建設自從2011年開始在全國迅速展開,經過近幾年的快速建設初步形成了一定的規模,積累了一定的經驗,但是由于物聯網技術是一項綜合性技術,涉及計算機、通信、電子和軟件等多方面技術之大成,要真正建設好高職物聯網專業還有較大差距,特別是高職物聯網應用技術專業的實訓教學建設還有待進一步加強研究與深化。
高職教育是培養面向社會各行各業生產第一線的高素質技術技能型專業人才的高等職業教育,它的根本任務是培育學生良好的職業能力與可持續發展能力。職業化能力的培育是高職學生的重中之重,也是區別于應用型、研究型人才的顯著標志,職業能力的培養要靠高職院校實訓教學來保障和實現,只有建設規劃好物聯網技術實訓教學體系才能完成高職物聯網專業學生的職業能力與可持續發展能力的修成。隨著國家“互聯網+”、“工業4.0”等理念的提出與深化,物聯網技術的應用十分廣泛,如智慧農業、環境監測、智能交通、智慧城市、智能家居和智能物流等,根據國家“十二五”戰略規劃結合地區經濟發展特點,以智慧農業和環境監測作為高職物聯網技術實訓切入點,基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑來研究并實現物聯網應用技術實訓教學,培養主要面向農業與環境行業的具有物聯網設備安裝調試、工程規劃與實施、系統服務與技術支持為主的高素質技術技能型物聯網技術人才。
1專業課程與實訓教學
1.1專業培養目標
高職院校是為國家培養技術技能型人才的高等學校。其培養的人才除了要有一定的理論基礎知識,重點是要培養學生具有較強的專業實踐操作能力和崗位就業適應能力,這就要求高職院校通過工學結合辦學模式,強化以職業能力為目標的實訓教學,最終實現物聯網應用技術人才培養目標的要求。
物聯網應用技術專業的培養目標是為培養德、智、體、美等全面發展,面向物聯網產業,服務區域與地方經濟發展,具有較好的物聯網專業基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,可持續發展與創新能力,掌握物聯網應用技術,從事物聯網工程項目的規劃與施工管理、物聯網設備安裝與調試、物聯網維護與管理、物聯網設備營銷與技術支持,成為具備良好文化素養、職業道德和綜合職業能力的高素質技術技能型人才。
1.2專業課程體系
從職業崗位能力需要出發來分析物聯網應用技術專業的課程體系。以“崗位―能力―課程”的思路來構建課程體系和課程內容,在滿足一定理論知識需要的前提下強化實訓課程內容建設,努力做到“教學做一體化”教學過程中理論與實踐的相互促進和融合,最終使實踐教學來內化學生的理論知識,為拓寬高職學生的成長空間打下基礎。為此,設置了一定數量的通識教學課程和專業基礎課程,如高等數學、英語、高級語言程序設計、物聯網技術概論等。專業課程的設置更加體現職業崗位的特點要求,以智能農業、環境監測為系統實訓平臺出發,圍繞這兩大領域的物聯網技術應用展開,開設了一些有特色的專業課與實訓課。如RFID技術與應用、無線傳感器組網技術、農業食品溯源應用系統實訓、城市環境遠程監測系統實訓等課程。課程設置如下表所示。
物聯網應用技術專業課程表
公共素養課程
思想道德修養與法律基礎、思想和中國特色社會主義理論體系概論、形勢與政策、軍事理論教育、職業發展與就業指導、大學英語、大學語文、高等數學(理)、大學生心理健康教育、體育
專業支撐課程
計算機組裝與系統維護、計算機技術基礎、電工電子技術基礎、高級語言程序設計、計算機網絡技術、物聯網技術概論、數據庫應用基礎、網絡設備配置技術
專業核心課程
無線傳感器網絡技術、RFID技術與應用、傳感器原理與應用、物聯網系統應用實訓、物聯網工程設計與實施
專業拓展課程
綜合布線技術、移動應用開發、嵌入式系統與應用
1.3實訓教學體系
高職教學的根本就是培養學生具備良好的職業崗位就業能力,它的特點是突出職業能力所要求的實訓實踐教學,完備的實訓教學體系主要由三部分組成,包括專業實訓教學環節、校內實訓室建設、校外實訓基地建設。在設計物聯網應用技術實訓教學時,以知識與技能漸進式提高出發,按照“認知―技術技能―系統體驗” 路徑展開,“認知”主要是強調基礎性和啟蒙性實訓,“技術技能”主要側重專業核心課程的配套實訓,“系統體驗”主要是對前面實訓成果的系統綜合和應用,更加貼近物聯網技術的實際應用。物聯網應用技術實訓教學可以分為三個主要階段:技術基礎與專業認知實訓、專業技能實訓和物聯網系統應用實訓。校內校外實訓的有效結合來強化物聯網專業學生的技術技能和崗位適應能力。校外實訓基地主要解決學生的崗位適用能力,校內實訓室主要完成學生的專業技能的實操和理論知識的內化。
2基礎性實訓
俗話說得好,基礎不牢地動山搖。這說明基礎知識的學習與掌握是何等的重要。高職實訓也是同一個道理,也要從基礎性實訓抓起。物聯網應用技術基礎性實訓可以分成兩個層面:專業基礎實訓和專業認知實訓。
2.1專業基礎實訓
專業基礎實訓一般是指電子信息大類學生應具備的一些面向職業崗位的通用型技能實訓。如計算機基礎應用、高級語言程序設計、計算機組裝與維護等實訓,采用“教學做一體化”教學模式下,通過這幾門課的實訓讓學生對計算機硬件和編程知識有一定深入的了解與掌握,為后面的進一步學習打下良好基礎。計算機基礎應用和計算機組裝與維護這兩項實訓主要讓學生了解和認識計算機系統結構和基本工作原理,熟悉應用辦公軟件如Office,掌握對各型計算機的硬件拆裝和維修,訓練高職學生使用計算機的基本技能。高級語言程序設計主要讓學生對計算機編程語言有一個基礎性的學習掌握,為下一步技術技能的實訓打下基礎,如C語言學習。
2.2專業認知實訓
專業認知實訓是開啟對物聯網技術應用大門的起初環節,目的是讓物聯網應用技術專業學生對物聯網技術的相關知識、相關設備、相關領域和相關應用有一個認識,拓寬學生的眼界,增強學生對專業學習的興趣,為專業技能實訓起到承上啟下的作用。由于物聯網技術涉及學科門類較多,職業面向行業應用面廣,因此不可能面面俱到,只能依據專業培養定位來開設認知實訓。針對面向農業與環境應用的特點,專業認知實訓突出了電子技術基礎和計算機網絡技術的學習,通過系統仿真和實際電路的調試,讓學生對基本的模擬、數字電路、計算機網絡應用有個較好認知;通過物聯網技術概論課程相關的實訓讓學生了解物聯網涉及的多類技術要素,了解物聯網三層體系結構及相關的感知、傳輸和信息處理與控制技術,在認知實訓中強調以感觀了解為重點,知識普及為重心,宜采用多種教學形式開展,如網上查閱、實地參觀、現場交流與訪談等。
3職業技能實訓
職業技能是高職學生面向社會就業之根本,也是體現現代高職教育之重心所在。高職教育的質量與特色大多體現在學生技能素質的培養上。從物聯網技術層面來分析,物聯網技術應用主要包括三個層面:感知技術、網絡傳輸技術和信息智能處理與控制技術,因此,我們結合面向農業與環境領域的應用從三層結構來組織物聯網專業技能實訓。
3.1感知技能實訓
感知技術主要是解決信息的獲取,為最終的行業應用提供信息與數據。它包括多方面的信息獲取技術,如各型傳感器、RFID系統、定位系統、條碼等十分廣泛。以農業與環境行業的應用為例,主要采用的也是前面所說的四大類設備,為此要建立感知技術應用實訓室,結合專業核心課程進行傳感器、RFID等方面應用技能實訓,讓學生了解各類型傳感器和RFID系統應用技能。傳感器方面:如溫濕度傳感器、pH值傳感器、CO傳感器的實物及其如何使用,通過實際操作演示掌握其基本原理、性能和使用方式。RFID設備方面:如各型電子標簽、天線、閱讀器等。通過RFID原理實訓臺,讓學生掌握各型電子標簽的使用情況和基本工作原理,理解各頻段RFID系統的適用范圍,以電子標簽信息識別讀寫實訓讓學生對各類技術標準有一提高認識與消化。另外,也要適當增加控制方面的實訓,如智能農業方面的調節光照和控制水源和通風等。
3.2信息傳輸技能實訓
網絡傳輸是信息高速公路,負責把由前端感知設備獲得的信息實時準確上傳到云端。這部分主要分為兩個方面:一是近距離無線網絡傳輸,二是遠程高速網絡傳輸。近距離無線網絡傳輸一般采用Zigbee、WiFi和藍牙技術,主要用來解決如各類傳感器的信息匯集和集中轉發上傳到遠程網絡上。重點是實訓無線傳感網(Zigbee網絡)的組網與使用,讓學生了解與掌握無線傳感網的基本組成、相關設備與工作原理,通過如節點之間點對點的通信、無線SOC端口控制與傳輸來強化對無線傳感網的使用。另外,結合計算機網絡技術實訓來強化學生對局域網、寬帶廣域網的應用以及網絡設備配置與管理。
3.3信息處理技能實訓
在物聯網三層體系結構中,最后一層是信息管理與應用(簡稱應用層)。應用層主要是完成經網絡傳輸層上傳到云端數據的接收、過濾與存儲,然后結合行業應用進行控制與管理。主要涉及專業課程有數據庫應用基礎、高級語言程序設計、移動應用開發等一些相關軟件應用方面。基于物聯網技術的應用系統離不開數據庫管理和前后臺應用軟件的開發,針對高職學生的特點,適當強化數據庫(如MSSQL)應用知識的掌握和實際應用,對數據庫的基本操作與使用管理有一定程度的了解。隨著移動互聯技術的迅速發展,移動終端在物聯網系統應用中已十分普及,目前移動開發平臺主要基于IOS和Android兩大系統,基于Android移動應用開發已占據主流,為此結合移動應用開發課程建設移動應用開發實訓室,在學習了Java語言后,通過“教學做”來培養學生開發小型App的能力。
4系統性實訓
物聯網技術的顯著特點是集多專業之大成,涉及專業知識面廣,容易給學生產生知識混雜和難學的印象,那么如何補救這一情況是專業教學研究的一大課題,為此,基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑的理念,特別強化與設置了物聯網系統綜合實訓環節。
4.1智能農業應用實訓
物聯網技術在智能農業中的應用如火如荼,“民以食為天,食以安為先”,食品安全至關重要,農產品的質量管理特別是食品溯源系統已日益成熟。將農產品種(養)植、運輸、加工和流通的信息相關聯,形成完整的信息追溯鏈來確保農產品的安全性。整個系統涉及溯源標識技術、監裝技術、物流監控技術和數據采集與查詢技術。溯源系統以RFID、條碼技術的應用為基礎,是一典型的物聯網綜合應用系統。這一實訓系統基本涵蓋了物聯網應用技術專業所學的大部分專業知識,通過溯源系統的實訓體驗把原本分散的技術串聯起來,強化了學生對物聯網專業知識的理解和興趣,特別是強化了學生對RFID技術應用的認識。實訓的主要內容有網絡環境的搭建、服務器安裝與調試、電子標簽制作與識讀、數據庫管理與應用、PDA安裝與調試和APP應用開發等。
4.2環境監測實訓
基于無線傳感網的環境監測實訓是以傳感器與無線傳感網組建與應用開發為重點的專業實訓,通過此實訓讓學生達到對無線傳感網的系統設計,設備選型,傳感網組網及Zigbee協議的應用開發有一定程度深化,實訓重點要讓學生樹立起系統性的理念。下圖是物聯網環境監測實訓室功能總體框圖。
環境監測實訓系統
實訓系統包含三種數傳模式(WiFi、Zigbee、有線)環境監測傳感器,形成一套覆蓋三個層次的物聯網教學平臺。同時,其他內置WiFi模塊的各種手持設備(筆記本電腦、手機等)也能無線接入該實驗平臺,成為物聯網實驗設備的一部分;師生教學、科研實踐開發的其他感知模塊,通過與標準的WiFi設備服務器連接,也能輕易接入該實驗平臺,完成測試、驗證。這些設備的靈活配置為學生提供了從數據采集、網絡傳輸到信息處理較完整的物聯網系統應用模型。包含的實訓:網絡組網與無線信號測試、Zigbee協議棧應用、Zigbee網絡拓撲、開發環境的搭建;IEEE 802.11協議介紹、接口程序代碼開發、串口WiFi設備服務器設計、傳感器數據采集與查詢顯示等,重點是把從信息采集、傳輸和信息處理聯動起來,讓學生充分體會到一個真實的無線傳感網系統的體驗,更加貼近了以后的工作崗位,增強學生就業信心。
5結論
物聯網應用技術實訓教學是培養高職學生技術技能型人才的核心所在。實訓教學必須以良好理念為先導,緊密結合人才培養目標,構建起符合學生就業崗位需要的實訓教學體系。本文以農業與環境應用為背景,從分析人才培養目出發,基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑來研究并實現物聯網應用技術實訓教學,以知識與技能漸進式提高構建實訓教學環境,通過近兩年的探索與實踐,取得了較好的效果。
參考文獻:
[1]王風茂.高職院校物聯網應用技術專業實訓體系的構建與實施[J].青島職業技術學院學報,2012,25(6):49-52.
[2]鄒洪芬.高職院校“專業對接園區,科研反哺教學”的物聯網專業建設探索[J].職業技術教育,2014,35(26):12-14.
[3]張新.高職物聯網應用技術專業建設探索與思考[J].物聯網技術,2014(5):80-82.
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)35-7994-02
從智慧地球到感知中國,從無線傳感到云計算,物聯網作為一個新興產業掀起了信息產業的第三次。隨著其迅速發展,物聯網必將成為新的生產力的代表和主要的經濟增長點。作為重點培養技能型人才的高等職業教育,更要緊密關注國家經濟改革和發展實際,并結合自身特色,從辦學定位、人才培養模式、專業結構、課程設置等角度出發進行探索,開設物聯網應用技術專業培養高素質的中國物聯網人才,以解決行業人才短缺問題。
1 物聯網基本定義及應用領域
什么是物聯網?明確這一核心概念是認識和把握物聯網應用技術專業的前提。目前,對物聯網的界定可謂仁者見仁,智者見智,沒有統一的定義。筆者根據物聯網的特點認為物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of Things”。它是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它不僅揭示了實現信息傳遞的介質,而且指明了傳遞的內容以及所能達到的目的。
物聯網又稱傳感網,是人與物理世界的智慧交流。其用途非常廣泛,遍及生產、生活各個方面,如智能建筑、智能交通、智能消防、環境保護、政府工作、平安家居、工業監測等多個領域。
2 物聯網的特點
2.1 實時性
傳感器按一定的頻率周期性的采集環境信息,通過各種電信網絡與互聯網的融合,可靠傳遞,將物體的信息實時準確地傳遞出去。
2.2 正確性
物聯網上部署了大量的多種類型傳感器,每個傳感器都是一個相應的信息源,不同類別的信息源所捕獲的信息內容和信息格式皆不同。為了保障數據的正確性和及時性,必須適應各種異構網絡和協議。
2.3 可擴展性
物聯網是建立在互聯網上的泛在網絡,具有智能處理能力,能夠對物體實施智能控制。物聯網從傳感器獲得的少量信息中分析、加工和處理出有意義的數據,以適應不同用戶的不同需求,發現新的應用領域和應用模式。
2.4 智能處理性
智能性是物聯網的一個重要特點,其利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術,對海量數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。
2.5 安全性
物聯網信息采集頻繁,其數據安全是一個重要問題。針對于物聯網相關企業、公司來說,物聯網上涉及很多內部信息,信息泄露將是一個很大的事故,必須保證信息訪問權限,是物聯網應用技術專業最基本的設計原則。
3 物聯網應用技術專業設置的理由
3.1經濟社會發展的迫切要求
高等職業教育是社會主義市場經濟發展的產物,高職院校必須面向市場,融入到市場經濟中,圍繞市場需求設置專業。物聯網作為繼計算機、互聯網之后的又一次信息產業浪潮,其廣闊的應用需求和巨大的產業發展空間必然要求高等教育要設置相應專業,培養專門技術人才。當前,世界主要發達國家都從國家戰略高度來大力推動物聯網的發展,我國政府也高度重視物聯網的發展,著力推動傳感網在促進國家經濟發展中的作用。
3.2 廣闊的物聯網應用領域的必然要求
隨著科技的進步,改革開放的不斷深化,經濟社會總是向前發展,新的職業和崗位層出不窮,這就要求專業建設必須與時俱進。物聯網應用技術專業正是順應經濟發展對信息產業的要求而產生的,以培養各行各業如各類物聯網企業和IT企業從事物聯網方案設計、物聯網方案系統集成、物聯網技術應用實施等崗位工作的人才。
4 物聯網應用技術專業人才培養目標
物聯網應用技術是在互聯網技術基礎上延伸和擴展的一種網絡技術。以重慶城市職業學院計算機應用技術專業為例,該專業原有的網絡管理專業方向人才培養目標一般是建網、管網、用網三個專業技術方面,頂崗實習生或者畢業生只能從事網絡布線、設備安裝、調試配置、網絡運行維護與安全管理等方面的工作,不能適應物聯網這一新興產業對新型人才的需求。因此,物聯網應用技術專業人才培養目標是培養適應社會主義現代化建設,尤其是適應區域經濟發展的需要能夠擁護黨的政策路線掌握必需的文化知識,具有扎實的物聯網知識和技能,從事物聯網集成方案設計、方案系統集成、物聯網技術應用實施與維護等相關崗位工作的高端技能型物聯網技術專門人才。
5 物聯網應用技術專業課程體系設置
5.1 增加物聯網應用技術類課程
以重慶城市職業學院計算機應用技術專業為例,根據物聯網應用技術專業建設原則性,通過調整網絡管理專業方向課程體系及課程標準的途徑,在原有專業基礎課、專業主干課的基礎上,增加物聯網應用技術類課程,如測控技術與儀器、信號與系統、傳感器與自動檢測技術、智能嵌入技術、RFID(射頻識別技術)、傳感器網絡技術等課程,提升專業課程對接物聯網產業的吻合度,從而提高物聯網應用技術專業服務產業的能力。
5.2 更新物聯網應用新技術內容
一般情況下,教材的滯后性及不完整性使得教材內容常常與生產技術脫節,并落后于生產技術的發展。因此,應積極開展專業課程教學內容改革,及時更新教學內容。以重慶城市職業學院為例,計算機教研室應組織教師根據 “項目導向”要求自編具有高職特色教材,補充關于物聯網應用技術的新知識新技能,讓學生能夠充分掌握物聯網應用技術最前沿的知識和技能,為他們在頂崗實習期間或畢業后能夠順利地在物聯網相關行業尋得一席之地而奠定良好的基礎。
6 建立物聯網應用技術校內校外實訓室
專業人才的培養就要有理論支持,又必須通過實踐操作提高能力。這就必須借助實習實訓設備。而實訓室的建設以物聯網應用技術為核心,與物聯網企業合作,理論聯系實踐,實踐聯系工程項目,并注重創新項目實踐,讓學生能夠真正掌握物聯網應用技術核心能力。
7 提高師資隊伍專業水平
高素質的師資隊伍是專業發展的核心要素。為提高教師專業水平,可利用寒暑假,送教師到企業掛職鍛煉或外出培訓,提高教師的實踐能力和課堂教學的有效性,為教師的專業發展和學生的成長奠定基礎。
8 結論
作為新興戰略性產業的代表,物聯網的出現將會促進信息化的進一步發展,帶來更多的創新應用和服務。高職院校應跟蹤物聯網發展的趨勢和前沿技術,占領人才培養的制高點,從而使所教知識皆能轉化成社會生產力。
參考文獻;
[1] 寧煥生,張瑜,劉芳麗,等.中國物聯網信息服務系統研究[J].電子學報,2006(34):144-147.
[2] 王艷春.電子信息工程專業應用型人才培養模式的實踐[J].高師理科學刊,2009,29(4):106-108.
1.職業院校物聯網應用技術專業學生面向的職業崗位群
通過訪問企業,了解企業人才基本素質、專業技能及數量需求。調查結果表明,隨著經濟與產業結構調整步伐的加快,畢業生就業呈現出多元化的趨勢。畢業生就業既有國企、三資企業、事業單位,又有民營、建設、管理與服務一線;就業崗位主要是一線的技術、工藝、技能、銷售方面的管理與操作人員。對職業院校的畢業生而言,走向基層,走向一線,這應該是一種趨勢。
我國目前已逐步實現以下目標:逐步建立完成行業或區域物聯網管理中心和公共服務平臺,為企業提供溯源、防偽、跟蹤等物聯網公共服務;建立國家代碼解析服務系統(Code Solution Service, CRS);逐步建立完成國家物聯網管理中心。
目前,中國已將“物聯網”明確列入《國家中長期科學技術發展規劃(2006-2020年)》和2050年國家產業路線圖。物聯網業務是一個產業鏈長,涉及通信網絡、信息系統集成、自動控制多個領域,正是因為如此跨行業所以其帶動性強,會帶動微電子、軟件、信息技術的諸多領域發展。從發展預測上看會帶動成千上萬億各行業產業的發展。物聯網廣闊的發展空間,勢必需要相關行業的大量人才。
產業發展,人才先行,人才是科技發展的關鍵。由于物聯網起步伊始,目前,我國從事該行業的人才極其匱乏。為了在這個新興行業中爭得先機,許多企業和地方政府都在紛紛搶占物聯網人才資源。
2.企業需求量最大的物聯網專業職業崗位
通過調查顯示企業需求量最大的物聯網專業職業崗位是物聯網硬件開發人員,物聯網硬件開發人員占65.1%;物聯網軟件開發45.3%;物聯網應用與維護39.6%;物聯網嵌入式應用38.3%;物聯網技術支持37.3%;數據庫處理24.6%;物聯網應用開發30%。
3.課程設置力求面向職業崗位
職業院校必須加強對中高職銜接過程中,中、高職不同階段職業教育內容和教育水平的定位的正確理解,不能走學科型的發展道路。必須改革現有的專業培養方案和課程設置體系,提供保持與產業同步更新的教學內容,按不同的分級標準進行理論課程的整合。
4.將職業資格證書融入物聯網課程中
物聯網專業的職業證書主要是家認定的職業證書,據不同證書的特點,社會培訓機構的課程大多針對特定的職業資格證書設計,注重實踐,強調動手能力和解決實際問題的能力,取證率高。缺點是短期速成,缺少系統性,突出專業技能的培訓,以通過測試為主要目的,忽視基礎知識的學習、淡化職業素質的養成。因此,建議在原有培訓教學實踐的基礎上,吸納社會培訓機構的成功經驗,將職業資格證書培訓融入物聯網技術專業的課程計劃中。
5.加強學生英語技能培養,鍛煉學生寫作和溝通的能力
就企業而言,經常會遇到項目方案和投標文件的編寫以及和各方談判的工作,所以寫作和溝通的能力是考察人員能力的重點之一,也是工作中所必須的能力。
6.加強學生實際操作技能訓練和綜合素質培養
幾乎所有的被調查企業和畢業生都希望院校多給學生提供實踐的機會,企業希望學生從院校畢業后能直接勝任工作,而不希望企業對學員進行二次培訓。建議學校加強在校學生實際操作技能的訓練。在教學過程中,遵循實際的工作流程,以增強學生的動手實踐能力,解決實際問題的能力為目標。
企業普通認為職業院校的學生應該具備的綜合素質包括再學習的能力(即具有自我學習、更新知識技能、適應崗位變化的能力)和文檔檢索與信息搜尋的能力(即借助字典閱讀的一般的專業英文技術資料及技術說明的能力)、積極的工作態度、吃苦耐勞精神和客戶服務意識等。所以,學校在要求學生掌握專業知識和專業技能的同時,應高度重視培養學生的職業素質和敬業精神。另外,由于有相當部分學生畢業后繼續深造,所以必須注意學生的可持續發展能力的培養。
7.結語
未來十年物聯網專業人才的需求將成為熱門人才需求,發展物聯網不僅是我國當前一項重要的戰略任務,也是未來社會發展的必然趨勢。可以斷定,國家對物聯網行業的推動及其本身巨大的市場需求和廣闊的發展空間,必將滋生對該行業人才的巨大需求,高職院校要積極加強物聯網專業人才的培養工作。
此次競賽為全國同行提供了了解浙江省職業院校物聯網應用技術專業“從無到有、從有到精”發展歷程的窗口。
校企各展所長 共育物聯網英才
——記浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設
文/本刊記者 劉 飛
物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網應用涉及人類社會生活的方方面面,包括工業、農業、環保、物流、交通、安全、家居、醫療、電網等,因此物聯網應用技術是一門關聯程度非常強的專業,可以輻射眾多領域,是職業院校的新興專業。2012年,浙江省教育廳批準浙江經濟職業技術學院、浙江機電職業技術學院、職業技術學院等學校開設物聯網應用技術專業,從此拉開了浙江省職業院校物聯網應用技術專業建設的序幕。
浙江省職業院校在建設物聯網及其相關專業的過程中,及時跟蹤市場需求的變化,主動適應區域、行業經濟和社會發展的要求,以學校強勢專業為依托,有針對性地調整和設置專業,并與物聯網企業及行業緊密合作,形成各自的物聯網專業特色。
因地制宜,原有專業衍生“物聯網”
在比賽現場記者了解到,浙江職業院校已開設的物聯網應用技術專業,大多是從原有的計算機、通信網絡或信息等專業的基礎上衍生的。金華職業技術學院物聯網應用技術專業主任蘇紅富向記者介紹:“2012年,我們學校在信息工程學院原有的計算機網絡技術專業新增物聯網專業方向。2014年,物聯網應用技術專業開始單獨招生,學制三年。”該校物聯網應用技術專業憑借計算機網絡技術專業原有的辦學基礎,主要培養偏向軟件技術的物聯網專業人才。
物聯網應用技術專業的人才培養目標是“掌握物聯網的基礎知識,具備能運用計算機技術、嵌入式系統技術、傳感技術和互聯網技術進行信息感知識別、傳輸處理和控制的能力,能進行系統集成及相關技術與產品的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力”的高素質技能人才。金華職業技術學院根據自身的實際情況,致力于培養社會緊缺型技術工程師。所培養的學生主要面向三個方面發展:大型軟件公司從事手機、掌上電腦等移動終端的客戶端軟件設計與開發,網絡運營、系統集成單位從事物聯網絡施工管理與工程管理工作,以及聯想服務及其戰略合作伙伴的設備維修。
以計算機網絡技術專業為依托,金華職業技術學院的物聯網應用技術專業集合了通信、網絡、樓宇智能等專業優秀教師進行授課,下轄Cisco授權網校、聯想工程師合作培訓中心,并提供智能安防實訓室、電子產品檢測中心等共享型實訓室。專業教學以ASP.NET技術學習為主線,逐漸上升至網頁設計、高級程序設計乃至整個物聯網項目的開發。該專業開設的主干課程還包括物聯網工程制圖識圖、嵌入式系統應用、傳感器與測控技術、無線傳感器網絡、RFID安裝與調試、綜合布線技術、服務器配置與管理、C#程序設計基礎、ASP.NET中高級編程等。專業以學校“智慧校園”建設為契機,將網絡部分(教務系統、網上圖書館、IC卡管理等)的工作根據學校現有實訓設備以項目的形式分配給學生進行系統集成實訓,確保學生學以致用。
本次競賽為金華職業技術學校物聯網專業的學生提供了展現技能的舞臺和提升技能水平的機會。學校物聯網應用技術專業學生勞銀翔向記者介紹說:“比賽以北京新大陸時代教育科技有限公司物聯網工程應用實訓系統2.0為平臺,內容涉及智慧城市物聯網應用環境安裝部署、物聯網感知層設計開發、智慧城市物聯網Android平臺應用設計開發、智慧商超物聯網PC平臺應用設計開發。要求參賽學生具備物聯網工程部署、物聯網設備調試、嵌入式產品開發、Android應用開發、.NET應用開發等方面的知識,提升了團隊成員專業理論知識水平、實踐能力和團隊協作精神。”最終,金華職業技術學院參賽團隊獲得團體第一名的優異成績。
除了高職院校的物聯網應用技術專業是從原有專業衍生外,中職學校雖然目前尚未獲得物聯網專業代碼,沒有專門開設物聯網應用技術專業,但不少中職學校也在現有專業的基礎上細化出與物聯網相關的專業方向,培養掌握物聯網應用技術的人才。
真槍實彈,真實項目引領教學
嘉興技師學院自2014年起開設通信網絡應用(物聯網方向)專業,學制5年。學生前兩年主要學習電氣自動化設備安裝與維修專業的相關課程及通信網絡專業的基礎課程。兩年后,經過校內統一選拔分流,達到物聯網技術方向要求的學生可以進一步學習物聯網技術的專業課程。
同高職院校相比,嘉興技師學院的物聯網技術方向更加注重真實項目引領教學。嘉興技師學院電氣工程系主任錢琴梅告訴記者:“在接下來的教學中,該專業的教學想以‘智慧實訓大樓’項目建設為引領,讓學生進行真刀真槍的訓練,而不是僅僅止步于實訓室中實訓設備的操作。”
嘉興技師學院有7000多平方米的電氣工程實訓中心,預設的管理系統完全基于物聯網技術進行設計建設。例如學生考勤系統,中心內的每一間實訓室門外都有電子班牌,除了通過人臉識別系統記錄學生考勤之外,還可以展示上課班級的基本信息以及實訓中心的環境指數等內容。除此之外,基于RFID以及二維碼技術的資產管理系統可以實時跟蹤實訓資產的領用及歸還。實訓中心智能管理系統項目的設計依托北京新大陸時代教育科技有限公司工程師以及該校專業教師共同完成。以“智慧實訓大樓”項目引領教學,不僅能夠提升學生的實踐能力,還能夠實現教學內容與企業需求的完美對接。
嘉興技師學院副院長沈民權說:“此次全省‘物聯網技術應用與維護’競賽就是一次對物聯網應用技術教學的檢驗,不僅有利于學生素質的全面提升,也為學校以賽促教、以賽促訓提供了良好的契機。”
企業參與,全方位助力人才培養
物聯網應用技術人才培養離不開企業的參與。作為本次競賽的設備提供方,北京新大陸時代教育科技有限公司全程全方位參與了職業院校物聯網應用技術人才的培養。
該公司物聯網產品中心產品支持部經理鄒梓秀向記者介紹:“公司物聯網產品中心下設產品支持部,專門負責將公司研發產品的使用方法轉化為專業教材,為各院校物聯網專業的課程教學提供方便。”學校具有物聯網專業的理論優勢,企業具有實踐優勢。在教材編寫的過程中,公司邀請學校老師介入,并進一步了解物聯網專業的課時設置,與老師共同撰寫課程大綱以及教材目錄,力求編寫出以實際工程應用為目標的理論教材。
一、物聯網人才需求分析及崗位分析
物聯網的產業鏈主要包括芯片與技術提供商、應用與軟件提供商、網絡提供商、系統集成商、運營及服務商和用戶六個環節。為了滿足這些產業鏈需要電子設備開發人員、設備維護人員、傳感器設計及制造人員、系統集成人員、軟件技術開發人員等。根據以上分析,結合高職學生的特點,確定了既滿足企業需要,又符合高職教學規律的物聯網就業崗位如下:
主要崗位:
物聯網終端設備操作技術員:主要負責設備的常規操作,物聯網終端設備生產、安裝、物聯網終端設備的調試、運行與維護。
物聯網網絡構建技術員:主要負責傳感網絡組建、調試。
物聯網系統軟件程序員:主要負責信息系統的開發、管理客戶培訓與技術支持。
物聯網系統集成技術員:主要負責應用系統實施及實施過程中的技術指導。
物聯網系統管理員:主要負責物聯網硬件及軟件系統管理與維護。
二、知識、能力結構
根據現行的有關物聯網技術的國家職業標準,結合對各企業所需要的物聯網應用技術人員的職業崗位能力調研的結果,按職業能力要求對有關知識點進行了系統化整理后,同時考慮到學歷教育課程的人性化要求,得出本專業的知識結構與能力結構與要求。
(一)知識結構
根據本專業的培養目標與人才規格,并結合高職學生的認知規律,按照知識結構整體性、遞進性的原則將本專業的知識結構劃分為基礎知識、專業知識和拓展知識三個層面,并明確了每個知識層面的具體要求,同時為了滿足高職院校培養高素質技能型人才的標準,得出了適合高職院校實施的課程結構。具體描述見表2。
(二)能力結構
為了滿足企業對物聯網應用技術人員“一專多能”的技能要求,將本專業技能結構分為:一個核心職業技能和兩個輔助職業技能,并對每項技能提出了具體的要求,同時為了使本專業學生達到技能要求,特設置了相應的教學課程。能力構與要求具體描述見表3。
三、培養模式與課程體系
(一)專業人才培養模式
為了保障人才培養質量達到培養目標要求,并依據學生的認知規律及高職學生的特點確定了本專業的培養模式是工學結合“4321”模式。 “4321”是指“四個階段、三個層次、兩個融合、一專多能”,具體說明如下:
1、在整體課程組織上,本專業將課程體系分為“四個階段”
第一階段:基礎階段。基礎知識的學習。
第二階段:單項階段。單項技術的學習。
第三階段:復合階段。復合技術的學習。
第四階段:應用階段。綜合能力的訓練。
2、在實訓課程組織上,本專業將技能訓練分為“三個層次”
校內實訓課程組織:
第一層次:課程實訓。針對課程中完成某個單項任務或解決某一問題所需的基本技能進行訓練。
第二層次:專項實訓。針對完成一些任務組合所需的組合技能訓練。
第三層次:綜合實訓。突出本課程的綜合能力訓練,職業能力培養,以達到職業目標所必需的知識和能力。采用的形式是校內綜合實訓和頂崗實習。
校外實訓課程組織:
第一層次:在企業進行認知性實習,由實習負責人(企業技術員或教師),介紹工作過程及講解技術應用。
第二層次:在企業進行參與式實習,由實習負責人(企業技術員或教師)安排工作任務。
第三層次:在企業進行頂崗實習,由崗位負責人(企業負責人)按企業模式對學生進行面試與招聘并擇優錄取,安排工作崗位。
3、在教學內容上,本專業采用“兩個融合”
第一個結合:課程標準和職業標準相結合。圍繞職業素質和能力的要求,選取組織課程內容,為學生以后工作奠定良好基礎。
第二個結合:專任教師與技術專家融合。圍繞職業素養和職業能力的培養,學校企業行業三位一體,實現“走出去,請進來”:讓學生走出校門,到企業第一線去實地參觀學習,了解第一手信息,掌握第一手材料。并把相關專業的專家請到學校里來傳授經驗,現身說法,傳授他們的成功經驗,使學生學到最實際的具有操作性的知識。
4、從能力結構上,本專業采用“一專多能”
一專多能:一個核心技能伴隨多個輔助技能,這種技能結構提高了學生的就業能力、拓展了學生的就業范圍,并從多方面滿足了企業用工的需要。
(二)課程體系構建
課程體系設計來源于行業企業的職業能力要求,但為滿足可持續發展能力的要求還應略高于職業能力的要求。按照職業養成規律從職業基本素質、崗位能力要求兩方面著手構建專業課程體系。從職業素質中確定職業基礎課程,從崗位能力中確定職業技術課程和技術訓練課程,并依據崗位的核心能力確定專業的核心課程,同時根據課程之間的聯系,確定本專業的課程體系結構,如圖1所示。
中圖分類號:G712 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.149
1 行業背景
從“智慧地球”到“感知中國”,“物聯網”成為全球矚目的關鍵詞,新生事物一旦出現,發展是勢不可擋的。物聯網是世界信息化發展新的推進,是互聯網應用的推廣和深化,是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。目標是實現一個智慧化的世界,讓生活更舒適、生產更高效。信息的交互,不再局限于人與人。預計到2020年,500億個智能物體(smart things)將連接到網上(人均6個),物聯網試圖實現人類居住空間的“可知、可思、可控”。可知,知道周圍的情況;可思,能夠對知道的信息進行智能化分析、綜合與決策;可控,能夠根據感知信息及智能分析對周圍進行優化響應與影響。互聯網把人類社會帶入了“信息時代”,而物聯網的使命則是要把人類帶入“智慧時代”。
物聯網作為國家十二五期間重點發展的新興產業之一,近兩年發展速度迅猛,在2012年,中國物聯網產業市場規模達到3650億元,比上年增長38.6%,預計至2015年,中國物聯網整體市場規模將達到7000億元,年復合增長率超過30%。各省都高度重視物聯網產業的進展,把物聯網相關產業和技術運用納入省“十二五規劃”,積極打造“智慧城市”。受政府政策推動作用的影響,國內已有50多個城市提出智慧城市建設,并有28個城市出臺具體建設規劃及行動方案,將進一步推動物聯網的應用。
物聯網產業規模巨大、帶動力強,已成為國際新一輪信息技術競爭的關鍵點和制高點,物聯網對加快轉變經濟發展方式具有重要推動作用,是國家戰略性新興產業的重要組成部分,國家《物聯網“十二五”發展規劃》確定了9個重點發展領域,分別是:智能工業、智能農業、智能物流、智能交通、智能電網、智能環保、智能安防、智能醫療、智能家居。物聯網的發展,已經上升到國家戰略的高度,必將有大大小小的科技企業受益于國家政策扶持,進入科技產業化的過程中。在深圳第十三屆高交會上專家指出,物聯網產值將為互聯網30倍,未來人才需求量巨大。
目前,物聯網產業市場特征總體處于起步階段,規模化發展估計還有一段時間。物聯網產業的發展不是單靠行業、教育、政府哪一方面能夠推動的,必須是國家政府主導驅動產業發展、行業應用引導產業發展、公共服務行業(如安防、電力、交通、物流、醫療、家居)優先帶動發展。物聯網的發展,必將有大大小小的科技企業受益于國家政策扶持,進入科技產業化的過程中。市場力量正在加快進入物聯網產業。
2 物聯網人才需求
產業規模的高速擴展必然帶來人才的短缺。更何況物聯網專業跨電子、通信、計算機等多個學科領域,尋找多學科都懂的高復合型人才難上加難。通過廣泛物聯網相關企業調研了解到,企業的技術開發人員僅占30%,需要大量的項目工程實施及維護人員。物聯網人才資源緊缺,呈“金字塔結構”的人才資源結構,塔頂部分由領軍人才、專業技術人員組成研發團隊,底部是眾多技術人員和技術操作人員組成應用、服務團隊。因此,需要培養大量具有物聯網技術能力、應用創新能力、跨專業的復合型人才。
隨著全球范圍內物聯網的快速發展,物聯網漸漸成為熱門專業,也給教育帶來了巨大機遇。截至2012年,全國本科已有近百所、高職有近70所開設,各類院校紛紛申報物聯網新專業的情況還在繼續,物聯網教育市場逐漸變大、變熱。
3 物聯網教育面臨問題
信息技術的發展可以說是瞬息萬變,也給計算機類專業的建設帶來許多困難,人才培養方案總是不能完善、適應社會需求方面總是不盡人意。各類院校的物聯網專業大都是計算機相關專業基礎上開設的。計算機類專業目前存在的一些問題主要表現在:與市場接軌不夠,人才培養定位不準,培養目標不突出。人才培養與市場要求有所脫節;培養學生社會認可度不夠;教學實踐環節差,技能訓練不夠;師資培訓投入不夠,師資培養缺乏針對性、連續性、有效性;理論水平、實踐操作技能和工程實踐能力有待提高;實驗實訓條件有待完善與加強;校企合作不夠深入,多數局限于向企業輸送“實習人員”;科研能力薄弱,科研沒有起到推動專業發展應有的作用。
蒸蒸日上的物聯網產業給物聯網教育帶來機遇的同時,也給物聯網專業培養帶來新的挑戰。物聯網應用是跨專業、跨學科、高難度、深層次的應用,需要計算機、電子電工、通信、自動控制、軟件、管理工程等多個學科的融合。因此,物聯網專業教育對師資要求高,由于跨專業,跨學科,需要學習、補充新知識,師資培養有一個較長周期。物聯網工程實踐性強,對實驗設備要求高,學生培養成本高,培養成熟的技術人員周期變長。目前物聯網專業教育處在四缺狀態,缺教材、缺師資、缺設備、缺經驗。
因此,高職物聯網專業人才培養再按照傳統模式,很難做到更好,并且需要投入巨大的人力物力。探索校企合作與共建的人才培養模式是勢在必行。
4 校企合作與共建模式
物聯網人才的培養對物聯網產業的發展具有重要的支撐和引領作用,而物聯網行業對從業人員的專業和經驗要求很高,物聯網人才市場需求雖然很大,但綜合人才卻十分缺乏。為彌補物聯網產業發展帶來的人才缺口,需要培養大量具有物聯網技術能力、應用創新能力、跨專業的復合型人才,為適應信息類物聯網應用技術發展的需要,進一步加強校企合作,充分發揮雙方各自的優勢,實現互惠互利、資源共享,加快物聯網人才的培養。
4.1 共同制定人才培養方案
物聯網應用領域廣博、技術精深,各高職物聯網專業的建設應該結合區域經濟和學校自身特色,實施校企合作與共建人才培養模式。學校深入了解企業需求,進行廣泛的物聯網人才需求調研,校企共同分析崗位職業能力,抽取出高職學生能勝任的崗位職業能力,按照企業需求,校企雙方共同制定物聯網應用技術專業人才培養方案。
4.2 共同參與培養過程
根據人才培養方案要求,確定教學實施安排。理論課原則上在校內由專職教師完成。校企共同實施實踐教學部分;企業給學校師生提供實踐實訓機會;共同制訂考核標準,對學生學習及實踐技能進行考核。學生畢業后優先到該企業就業。
4.3 校企共建實驗室
整合教育資源,集中校內優勢資源,優化教學資源配置,建立校外企業實踐基地、校內技術公關研究室。校企共建物聯網實驗實訓室,除滿足專業教學外,重點突出學校自身特色和行業優勢。協商物聯網企業將部分體驗設備放在學校,學校給企業冠名。企業不用占場地,學校還能用于教學。共建國內某行業領先水平的實驗實訓室,企業承攬相關項目時,可帶客戶來學校參觀。也可以為教師、學生物聯網創新應用提供實驗支持。
4.4 師資隊伍共建
為培養工程實踐能力強、具有創新能力、研究型工程師素質的教師隊伍,學校定期組織老師參加物聯網相關培訓。安排老師到物聯網企業鍛煉是很好的舉措;企業為學校提供機會讓老師在企業掛職鍛煉,并為企業發展建設提供規劃策劃、管理咨詢等方面的服務,配合企業做好職工教育培訓工作,提供新職工崗前技能培訓、職工崗位技能培訓、新技能新技術培訓和技能大賽賽前培訓等。學校可邀請或聘任企業的管理人員、專業技術人員擔任特聘教授或實習指導教師,為學校專業建設、人才培養、課程改革等提供建設性意見。通過師資隊伍共建,使老師能把握市場、提高科研能力和社會服務能力,也提高了企業員工的整體水平。
4.5 共同組建科研創新團隊
校企共同組建科研創新團隊。學校選派優秀教師和業務骨干參與企業科研項目論證、技術援助和學術研討。校企雙方就有資源互補優勢的研發項目開展聯合攻關,并聯合向政府有關管理部門申請相應的科學技術研究經費。
4.6 共同實施企業項目
物聯網產業的蓬勃發展,使物聯網企業人力資源緊缺狀況凸顯,各種領域的物聯網應用逐漸鋪開,物聯網工程實施人手不夠。學校有豐富的人力資源,學校可選派老師和一些優秀的學生參與到企業的項目實施過程,獨立承擔或協助完成相應的任務。以項目的實施驅動校企合作的深入。為企業解決了廉價勞動力問題,學生、老師也得到了鍛煉,對學校、學生、企業都是有益的。
2 黑龍江省適合高職物聯網應用技術專業人才需求與就業崗位
《物聯網“十二五”發展規劃》中提出,重點發展與物聯網感知功能密切相關的制造業,支持與物聯網通信功能緊密相關的制造、運營等產業,著力培育物聯網服務業,重點支持物聯網在工業、農業、流通業、交通、電力、環保、公共安全、醫療衛生、智能家居等領域的應用示范。在傳感器、核心芯片、傳感節點、操作系統、數據庫軟件、中間件、應用軟件、嵌入式軟件、系統集成、傳感器網關及信息通信網、信息服務、智能控制等各領域打造一批品牌企業。黑龍江省將針對智能農業、乳業、煤礦、林業、石油等龍江優勢領域規劃引導示范應用項目建設,重點推進煤礦安全生產物聯網、森林防火應用物聯網、乳品安全應用物聯網等,以此為試點,探索應用領域不斷向廣度擴展的途徑,以此為牽動,促進相應制造業的跟進發展。爭取五年內,引進和培養一批技術技能型、復合技能型和知識技能型物聯網工程師,初步滿足黑龍江省物聯網產業化發展需求,力爭五年內,在智能城市、智能生活、智能產業、智能環境監控、智能暖氣供熱等試點示范領域內實施示范應用工程。我國是一個農業大國,但不是農業強國,農業強國戰略的關鍵首先在于農業的信息化來促進農業的現代化,智能農業的各類專業人才在現代農業十二五當中的缺口1000萬人以上。充分發揮黑龍江作為全國最大的綠色食品加工基地、無公害農產品生產大省和糧食總產量居全國第二位的農業優勢地位,發展農業物聯網應用,打造龍江優質優價的綠色生態農業品牌。
發展黑龍江省物聯網戰略新興產業,人才是關鍵,應具有傳感器技術、無線通信模塊應用與網絡技術、維護和銷售、RFID相關設備的應用、操作管理和維護智能終端設備的應用、應用軟件開發、維護和銷售、智能農業等物聯網應用技術專業的高技能職業人才。這為高職物聯網應用技術專業學生提供了更多的就業崗位。
3 黑龍江高職物聯網應用技術專業設置
3.1 物聯網應用技術專業人才培養目標
根據黑龍江省物聯網應用技術專業人才需求和高職人才培養目標,培養能夠掌握物聯網的相關理論、方法和技能,了解物聯網主要技術標準,RFID 技術、嵌入式系統、無線和有線系統技術、無線通信組網技術等,具有物聯網應用方案簡單設計能力。具有較強的通信技術、傳感信息處理技術和互聯網技術的實踐應用能力,具有較強的物聯網崗位操作能力,具有良好服務意識與職業道德的系統集成技術員,能夠從事石油和煤炭安全智能環境監測、綠色智能農業、智能交通、智能物流、智能家居等工程施工、安裝、調試、維護等工作能力,具有自主學習、自我發展、對物聯網的應用不斷創新的能力,具備良好的團隊合作精神的高級技術應用型人才,能夠適應不斷變化的未來物聯網發展的需求。
3.2 物聯網應用技術專業課程體系
以物聯網專業人才的培養目標為導向,根據物聯網的技術體系框架。“物聯網”產業的技術支撐體系主要分為三個層次:感知層、網絡層和應用層。感知層是物聯網的底層基礎,包括了RFID、二維碼、智能卡、傳感器等等數據采集和感知技術;網絡層是“物聯網”互聯互通關鍵,包括無線傳感網絡,WiFi自組網、遠程控制、機器間通信(M2M)的移動通訊網絡等通信技術;應用層是具體應用的系統集成技術,包括數據融合、數據挖掘、商業智能、GIS、工業監控、云計算平臺、中間件等軟件技術。依據物聯網的技術體系框架,下面列出了高職物聯網應用技術專業課程設置的初步建議,算是拋磚引玉,其主干課程: C#語言程序設計、 數據庫應用、CAD工程制圖、物聯網技術概論、局域網組建與管理、微機組成與接口技術。核心課程: 傳感器網絡技術、智能控制技術、無線傳感網絡、物聯網安全技術、射頻識別技術、管理信息系統、物聯網軟件、物聯網軟件、標準與中間件技術、RFID系統安裝與調試、專業綜合課程設計等組成。另外配合專業綜合課程設計(包括RFID系統設計實踐、基于Web的數據庫設計實踐、無線傳感器網絡設計實踐、小型物聯網綜合設計與實現),在第五學期的教學周內,根據社會需要學習適應性強、覆蓋面寬的專業課及專業選修課,開設小型物聯網綜合設計實踐,要求學生利用IEEE802.15.4標準和ZigBee協議,將無線傳感器網絡和RFID技術結合起來組建簡單的物聯網并實現相關應用,具體包括:智能物流管理系統、智能環境監測(比如溫室大棚的溫度濕度管理,智能家居的應用),完成設計報告。根據學生的完成情況和設計報告進行考核。
目前黑龍江從事物聯網行業的專業人才極為稀缺。畢業生能夠在信息、物流等部門從事物聯網相關領域的運行維護與管理工作,在智能農業、智能交通、智能物流、環境保護、智能環境監測、智能家居、智能暖氣供熱、石油和煤炭安全、公共安全、政府工作、遠程醫療等多個領域中的工作。為了更好地適應市場經濟對高等職業教育發展的需要,培養出物聯網方向的職業高技能型人才,加快推進物聯網在東北地區的應用與發展,以更好地服務于地方經濟建設和社會發展,為黑龍江省高職院校將形成自己的“職業教育特色”,走集團化、專業基地化、基地產業化的辦學理念,并結合職業教育自身發展規律,為立足于服務市場培養新型的、復合式高技能的物聯網人才。
參考文獻
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)26-0161-02
技能競賽是對學生學習的一種檢驗,通過競賽可以對學生的綜合能力以及素質進行全方位的考察,競賽可以促進教學,教學成果也能夠通過競賽成績體現出來。遼寧輕工職業學院計算機系的物聯網應用技術專業是東北地區開設較早并招生的高職院校,我校連續參加了兩屆全國職業技能大賽物聯網應用技術賽項并取得了較好的成績,該賽項參加人數為3人,是一個團體賽項,不僅在專業技術上要求較高,在團隊合作上也要默契,因此要求參賽選手不僅在知識技能上要掌握熟練,同時也考察選手的綜合素質。在組織和培訓學生參加和訓練的兩次經歷中,探索出一些依托物聯網技能競賽對促進物聯網專業群建設,以及以賽促教、以賽促學的心得,下面進行詳細說明。
1 促進專業群建設
物聯網是一個典型的交叉學科,涉及的技術比較雜,具體有網絡技術、傳感技術、通信技術、RFID智能識別技術等核心技術。因此物聯網應用技術專業群涵蓋計算機網絡技術、電子信息技術、通信技術、軟件技術等多個專業。課堂講解的內容大多是所在學科的專業知識,是單獨的,沒有和其他學科進行交叉,要對這么多的學科和專業的知識進行融合和貫通,最有效的方法就是讓學生參與到技能競賽活動中。
物聯網技能大賽考核的知識點比較多,該競賽涉及工程部署;局域網的搭建和配置;無線傳感器網絡參數的配置;物聯網上層應用軟件的開發,其中包括利用C#語言或Android完成RFID設備的讀寫、一維及二維條碼的識度及生成;數據庫的操作;網站及建立;拓撲圖的繪制等諸多方面,總體來說,一次物聯網賽項的知識點涵蓋了不僅物聯網,更包括電子、計算機網絡、通信、軟件技術等物聯網相關專業的各種方面,通常在競賽中,對于知識點的考察大多是跨專業的知識運用。 通過技能競賽,不僅提升了物聯網應用技術專業建設,更是帶動了關聯學科的專業群的建設和發展。
2 優化教學內容
由于是交叉學科,因此學生學習的內容比較多,而各個領域的學科不是所有的知識點對于物聯網技術都是有用處的,如何進行區分就顯得比較重要。技能競賽對于各個知識點的考察都有明確的要求,教師可以參照競賽題目對于所講授的課程進行二次重組,對于物聯網技術關聯比較大的部分進行詳細講解,對于關聯小的可以少講或者不講,這樣對課程做到重點突出,有的放矢,最大程度的優化教學內容,賦予教學全新的生命力。
拿C#程序設計課程為例,技能競賽中涉及對RFID設備的讀寫,那么在教學中就要著重講解如何引入動態鏈接庫、如何調用類庫上,并且熟悉數據庫操作,熟悉硬件的基本知識,熟悉軟件和硬件信息交互。
3 提高學生的實踐操作能力
對于高職學生而言,實踐操作能力是非常重要的。在課堂教學中融入實踐操作,可以提高學生解決問題的能力,學生也積極參與,如何設計實踐題目就顯得比較重要了。物聯網技能大賽以實踐操作為主,并且是多學科交叉運用,因此把競賽題目提煉出來,作為每門課程的實訓題目,既可以鍛煉學生的綜合運用知識的能力,同時也為競賽選拔優秀人才做鋪墊。具體可以采用分組的形式進行,每組之間進行比較,互相檢查,互相監督,通過這種方式既提高了學習,又加強了學生的團隊意識。課堂教學就在輕松愉快的氛圍中度過,學生也不會覺得枯燥和乏味。
4 提升教師業務水平
技能大賽不僅能考察學生的水平,同時對于教師也是一種考驗。由于教師通常對于某個知識領域熟悉,但是對于物聯網技術這樣的交叉學科而言,全面掌握才是關鍵,要想有效地指導學生參加比賽,必須要求教師提高自身業務水平,努力學習涉及的相關學科,同時在知識的掌握上要理解透徹,能夠進行深入研究,否則是無法勝任的。因此,通過技能大賽不僅能考查學生運用知識的能力,同時對于教師而言也是一種競賽,要想取得好成績,提升教師水平非常重要。
以上是這兩年的物聯網技能大賽總結的一些心得體會,并且在教學內容上已經運用,實踐證明,效果明顯,尤其是以競賽題目講解理論知識部分和實踐操作部分更被學生歡迎,課堂教學效率顯著提高,因此值得推廣應用。
參考文獻:
中圖分類號:TP399 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2016)06-0-03
0 引 言
“現代學徒制”以企業用人需求與崗位資格標準為服務目標,以校企合作為基礎,以學生(學徒)的培養為核心,以課程為紐帶,以工學結合、半工半讀為形式,以學校、行業、企業的深度參與和教師、師傅的深入指導為支撐的人才培養模式,強調“做中學、學中做”[1]。而專業應用技術平臺建設通過信息技術實現教學資源的共享,方便教師和學生的學習與工作,便于開展教學過程控制[2]。
在研究國內外專業應用技術平臺應用方面所取得的理論和實踐成果的基礎上[3-6],對工學結合校企合作“現代學徒制”培養模式與課程體系及實施過程進行系統的整理與重構,為學生、教師、企業提供一個無縫連接的開放的柔性平臺,不斷推進教學資源的共建共享,提高優質教學資源的使用效率,擴大受益面。
1 現代學徒制平臺的設計方案
1.1 現代學徒制平臺的設計目標
基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺是一個基于Internet的網絡教學應用系統。本平臺的建設不僅針對高校物聯網應用技術專業的在校生自主學習,還可以滿足物聯網相關服務類企業人員、社會學習者學習咨詢及培訓和開展科技服務工作的需要。從在校生學習的角度,物聯網應用技術專業資源庫提供給學生豐富的學習資料,拓展了學習空間,培養學生自主學習協作學習探究學習的能力;從教師教學的角度,通過資源平臺可以進行課程開發和課程教學,為教學提供了豐富優質的教學資源;從物聯網相關和社會人員使用的角度,物聯網應用技術專業資源平臺項目為企業和社會人員提供了資源檢索、信息查詢、資料下載、教學指導、學習咨詢、人員培訓等功能。
1.2 平臺的運行環境
(1)服務端
一臺用于提供Web服務運行的Web服務器,可以安裝Windows Server 2012操作系統+IIS7.0+。
一臺用于管理數據庫空間并提供數據讀寫操作的數據庫服務器,應當安裝Windows Server 2012操作系統+SQL Server 2012。
一臺用于提供文件共享的文件服務器,主要安裝Windows Server 2012操作系統。
一臺專門處理流媒體文件的流媒體服務器,可以安裝Windows Server 2003操作系統+Windows Media Encoder 7.1+H264編碼器+數碼攝像機。
(2)客戶端
普通PC機或智能終端,可以安裝Windows操作系統或其他操作系統+瀏覽器+VLC多媒體播放器。
1.3 平臺的組成及其功能模塊
根據文獻[7]與文獻[8]的闡述,綜合考慮系統設計的實用性和經濟性,確定采用B/S模式下Web訪問的網絡教育和交流環境。平臺的網絡拓撲如圖1所示。
基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺不僅能為在校學生提供學習和企業員工再學習的機會,還能為在校老師和企業導師提供交流的平臺。因此該平臺主要涉及的三類用戶分別為教員、學員和系統管理員。平臺的頂層用例圖如圖2所示。其中學員包含了在校學生和企業員工兩類用戶,而教師和企業導師都可以視為教員。
平臺三類用戶的需求是構建一個現代學徒制下物聯網應用技術專業知識的學習和交流平臺。針對三類用戶的需求分析,該平臺由在線實時學習、離線學習、崗位技能培訓、項目工作室、互動交流等應用子系統組成,平臺功能模塊圖如圖3所示。
教員利用該平臺可以完成對教學資源的組織和管理工作,包括教學資源的增刪改操作等。教員可以通過專用攝像機將其講課過程實時傳輸到服務器或者經錄制處理后上傳到服務器,供學員在客戶端在線或離線學習。同時,作為教員的企業導師可以依據企業崗位需求在平臺上制定崗位技能培訓計劃和任務,供學員進行技能培訓。該平臺提供了一個學員和教員二者之間項目合作交流的平臺,從而提高高校和企業的產學研合作。在該平臺上教員可以依據學員的綜合表現做出綜合性評價。各應用子系統的功能簡要說明如下:
(1)在線實時學習子系統
該子系統主要用來實現學習的實時直播功能,滿足學員線上實時學習的需求。在服務端,利用數字攝像機將教員的講課過程實時傳輸到服務器,然后通過視頻直播模塊將音視頻信號采集編碼壓縮生成ASF流媒體文件,并經服務器傳送到網絡上。客戶端,學員只需在瀏覽器上通過視頻直播連接就可以實時接收到教員講課的過程。
(2)離線學習子系統
該子系統主要實現的是學習的點播功能,滿足學員線下自學的需求。在服務端,利用數字攝像機將教員的講課過程進行錄制處理,通過專業的視頻處理軟件生成ASF流媒體文件后上傳到服務器的指定目錄下。客戶端,學員只需在瀏覽器上選擇教學視頻點播就可以進行學習。
(3)崗位技能培訓子系統
該子系統主要實現的是學員企業崗位技能的培訓。其主要參與者為企業導師與學員。企業導師根據實際企業崗位的技能需求指定培訓計劃,并給學員安排日常的工作和學習培訓任務。學員根據企業導師的任務安排按時按量完成任務,并通過該系統上傳任務成果。企業導師可以實時跟蹤學員的動態,并依據學員的成果進行相應的評價。
(4)項目工作室
教員通過公告欄可以在網上項目招募信息。線下學員與教員之間可以通過各種形式完成項目,并上傳項目成果供其他成員參考使用。學員或教員也可以自己完成的研究成果,供其他成員參考使用與評價。
(5)資源共享平臺
提供一個基于Web的資源上傳下載平臺。教員可以上傳教學資源或相關優質資源到服務器的指定目錄下。學員可以通過下載鏈接下載相關教學資源。
(6)互動交流平臺
提供一個在線師徒交流、討論場所。學員可以向教員提問,教員進行實時解答,也可以對某個問題或某個領域的典型解答。
(7)考核評價子系統
該系統用于教員對學員的考核評價。主要包含崗位技能認證子系統、網上作業評價子系統、網上考試子系統和項目成果效益評價子系統。具體如下:
a.崗位技能認證子系統是對學員日常任務完成效果和崗位技能證書的綜合評價;
b.網上作業評價子系統在日常作業后,學員完成作業后對作業效果的綜合評價;
c.網上考試子系統通過在線考試題目,學員完成在線考試后進行的考核評價;
d.項目成果效益評價子系統對學員在項目工作室中參與的程度以及完成項目的社會效益等進行綜合評價。
2 平臺實現的主要關鍵技術
2.1 基于Web服務的五層軟件體系結構
采用基于Web服務的五層軟件體系結構,分為數據層、數據服務層、業務邏輯層、業務接口層和業務表示層。其五層結構如圖4所示。
(1)數據層。主要實現數據存儲、數據間的聯系等邏輯關系。該層采用SQL Server 2012以及XML來完成;
(2)數據服務層。該層起中介作用,是承接業務邏輯層對數據層的數據調用。將后臺數據庫表的操作封裝于該層,即DAO組件都放在該層;
(3)業務邏輯層。該層主要將各種業務功能邏輯組件以Web服務組件進行封裝,比如用戶登錄、視頻播放、文件上傳下載等功能;
(4)業務接口層。該層主要對業務邏輯層封裝的Web服務組件進行描述和組合,并將Web服務組件注冊到IIS上,實現各個服務之間的交互;
(5)業務表示層。該層主要為用戶提供輸入/輸出交互界面,通過調用業務接口層上的Web服務將系統的各個功能在瀏覽器上輸出。
2.2 基于RTP/RTSP協議的視頻直播
提供教學視頻直播是基于現代學徒制的物聯網應用技術專業平臺的主要功能之一。目前流媒體技術的成熟發展為實現教學視頻直播提供了有效的技術支持。由于移動終端的普及,根據文獻[9]與文獻[10]的描述,該平臺使用基于RTP/RTSP協議的視頻直播技術,主要解決客戶端在不同應用平臺(PC機或智能終端)上視頻的實時播放問題。工作流程如圖5所示,采集端將采集到的音視頻信號進行處理,并用H264編碼,經RTP和UDP封裝后上傳至流媒體服務器。流媒體服務器根據客戶端發送的RTSP交互協議發起或終結流媒體處理,并將經過UDP、RTP拆包后的數據通過VLC編碼后在客戶端播放。
3 關于系統進一步完善與應用的思考
本文提出的基于現代學徒制的物聯網應用專業平臺只是網絡教學和專業交流平臺的一個基本雛形,平臺現有的基本功能可以進一步完善和擴充。目前可以從以下幾方面考慮:
(1)優化考核評價標準,需要研究現代學徒制下考核評價的標準化和評價分析功能;
(2)完善開發更為友好的交互界面,繼續研究更為有效的視頻直播技術;
(3)在資源共享模塊方面,考慮采用Hadoop云平臺解決文件服務器資源不足的問題;
(4)在項目工作室方面,考慮引進O2O模式來提高共同合作開發項目的服務。
4 結 語
本文給出了現代學徒制下物聯網應用專業平臺的設計方案,該平臺包含了在線實時學習子系統、離線學習子系統、崗位技能培訓子系統、考核評價子系統、項目工作室、互動交流平臺和資源共享平臺等功能模塊,并提出了該平臺的基于Web服務的五層軟件體系結構。針對實時視頻播放問題,給出一個基于RTP/RTSP協議的視頻直播工作流程。平臺部署和實施工作成為后期研究的重點。
參考文獻
[1]熊蘋.走進現代學徒制[D].上海:華東師范大學,2004.
[2]劉艷莉,孫雨耕,程鵬,等.數字化教學資源共享信息平臺建設研究[J].現代遠距離教育,2011(2):39-42.
[3]郜激揚,劉鳳偉.基于校園網的教學資源平臺設計[J].中山大學學報(自然科學版),2009,48(S1):213-214.
[4]李健,譚愛平,劉曼春.基于Web 2.0的網絡教學資源平臺的構建[J].計算機與現代化,2012(5):141-143,148.
[5]陳浩.基于AJAX的教學資源平臺的設計與實現[D].上海:華中師范大學,2009.
[6]呂元海.基于Native XML數據庫的視頻教學資源平臺構建[D].西安:西安電子科技大學,2011.
[7]劉柏洋.流媒體系統架構的技術分析[J].四川理工學院學報(自然科學版),2006,19(5):51-54.
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918(2015)19-0115-02
doi:10.3969/j.issn.1671-5918.2015.19.056 [本刊網址]http:∥
引言
隨著我國相關教育制度的不斷完善,隨著我國教育課程改革的不斷深入,中高職教育在有關課程的銜接上出現了一些問題,而這些問題在一定程度上阻礙了我國中高職教育的不斷發展和完善,因此,中高職教育課程銜接是現階段課程教育中所要迫切解決的命題。隨著我國教學模式的不斷更新,“3+3”銜接培養模式在有關教學課程銜接中得到了較好的運用,并受到學校和社會的高度關注。“3+3”銜接培養模式有效地推動了我國中高職課程銜接過程中出現的問題,從而有力地推動了我國教學水平的不斷提高以及教育方針的不斷完善。
一、“3+3”中高職銜接模式在物聯網應用技術專業運用中的具體思路
在物聯網應用技術在“3+3”中高職銜接模式的具體工作是一項比較繁雜的工作,其主要涉及領域有:人才目標的具體培養、課程體系的安排以及教學資源的合理建設等方面的銜接過程,為了能夠較好地實現教育資源的合理使用,實現聯網應用技術專業的優勢互補,提出了物聯網應用技術專業教育“3+3”銜接培養模式的具體實施思路。
(一)人才培養方案的確立
人才培養方案的確立在一定條件下,以具體的崗位需求為基本方向,做到對人才培養的全面考慮。重視學生的基礎技能的培養,重視學生創意能力培養。在一定條件下實現中高職畢業的學生具備相關的物聯網應用能力,還要讓中高職畢業生有升入更高一級院校的能力和技能。
中職教育的相關課程安排,在具體實施中應該確保學生在學習后能夠較好地掌握牢固的基礎理論知識,在具體的專業課程設置的環節,中高職教育在課程設置中要進行溝通交流,在一定的協商之后,確定具體的專業課程設置要求,然后就是在不同定位的基礎上進行詳細的分工,在進行分工的過程中要做到分工的相互銜接,從而在一定條件下避免出現其各自的發展階段“各求其全”的問題的產生。
(二)教學形式安排
在進行教學安排時,要緊抓技能培養的發展目標,而中高職院校在進行人才培養的過程中應不斷的加強與相關行業或者企業之間的交流與合作,在具體的教學實踐中要注重理論和實踐相結合的人才發展戰略,從而較好的培養學生的職業能力,而在具體的職業技能訓練的目標上要充分做到以不斷進行人才培養為其標準,還要根據這種要求來選擇合理的教學方法和具體的教學內容。
(三)相關教學隊伍的構建
在對教學隊伍建設的過程中,要以學校交流的機制化、交流形式的平臺化以及合作方式的多樣化來確立教學培養目標。在具體的實施中,要建立物聯網應用專業中高職教師的信息交流平臺,還要根據實際需要定期展開相關的科研活動,并且通過相關的網絡交流平臺來進行及時的交流,不斷分享優秀的教學信息,中高職院校還要共同承擔相關的教科研課題研究,從而使中高職院校老師能夠較好的進行溝通的交流,并在教學中不斷了解學生在各個階段的學習情況和課程信息,達到促進教學水平不斷提高的目的要求。
(四)重視實踐教學的作用
為了能夠較好地滿足教學實踐的發展要求,不斷加強校內外相關實訓基地的建設和完善,從而構建理論和實踐相結合,工作和學習相結合的人才發展方式,在具體的教學改革上可以從工作任務為其中心環節,有關的項目課程為培養人才的主題部分的教學改革方案,在具體的教學中可以從教學、生產與具體的培訓緊密地結合起來,并把這三個要素與相關的技術鑒定還有物聯網應用專業與相關的服務等結合起來,從而實現“四位一體”的相關實訓基地建設,從而更好地適應當今社會經濟文化發展需要,適應社會人才發展需要的人才培養目標。為了能夠較好的培養專業的物聯網應用技術人才,還應該根據中高職院校實際發展需要建立融教學、培訓、相關職業技能鑒定、科研以及社會服務為一體的綜合化發展人才。
二、培養“3+3”銜接培養模式的具體實踐方法
(一)建立相關的教育組織機構
根據實際的發展需要建立相關的中高職學校課程對接的相關領導小組建設,在領導小組職位的安排上可以讓黨委書記或者院長任小組的組長,然后由副院長擔任相關的副組長,而對于組員的安排上可以有學校的各個部門及相關單位來擔任,比如:教務處、人事辦、財務處、物聯網應用專業以及有關校企合作的相關企業代表等,而其具體的工作職責就是對中高職人才培養的具體方案的制定以及相關的學校運營指導工作。
(二)實行分段培養人才目標
中高職院校構建相關的分段一貫制的人才培養計劃,其主要目的在于培養一批符合企業生產和管理的并且具備較為全面的高層次專業技能性人才培養目標。畢業生通過對相關職業資格的獲取之后,可以拿著相應的專科學歷資格證明到相關企業的較高的技術崗位進行工作安排。在進行分段教學人才培養的過程中,在教學中應加強校企之間的合作關系,相關的專業課程、項目以及綜合化實踐課程等有效地結合起來。在具體的實踐中,注重學生實踐能力的培養,注重學生相關技術應用管理和物聯網應用能力的培養。
(三)構建合理的課程體系
在對相關的課程體系進行構建的過程中,課程設計不僅要滿足以就業為導向,以學生的技術能力為主要培養目標的基本原則來進行,在進行合理構建的過程中還應該促進相關課程與學生的職業標準有效地結合起來,并形成課程與資格標準的對接,同時還要注意積極創新和開發中高職學校教學課程的無縫對接。
1.課程的共同開發。在校企相關部門的指導下,應根據實際的發展需要建立相關對接學校、企業和政府相關的管理部門等機構共同組成的專業建設機構。
2.建立通融的課程標準。在教學過程中應不斷的建立“以人為本”的先進教育理念。在對人才培養的過程中要根據當今經濟發展對專業技術人才的需要標準,建立專業技能和學生自身素質共同提高的教學模式,還有就是通過技能和素質不斷提高從而在一定條件下實現實踐和實習分階段進行,以及工作和學習交替進行的通融化的教育模式。
(四)建立完善的教育保障體系
學校應建立中高職委員會,保證中高職院校專業建設相關的機構。委員會的具體成員可以由有關行業的專家、相關的職業教育專家、學校的有關負責人以及負責銜接工作的專業負責人等,合作委員會還應根據實際需要定期召開專業會議,根據企業的發展需要制定高職專業人才的具體培養計劃,并負責處理與中高職院校在3+3中高職銜接過程中的相關工作。