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关键词:物联网;物流工程;实验系统建设
作者简介:赵刚(1965-),男,辽宁沈阳人,北京信息科技大学信息管理学院,副教授。(北京 100192)
基金项目:本文系北京信息科技大学教育提高项目、课程建设项目的研究成果。
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0168-02
课程建设是一项综合性的建设,在我国高等教育课程结构总体框架内具有十分重要的意义。课程建设是连接教育宏观和微观两方面的重要纽带,是教学工作的基本细胞。实践环节注重于所掌握知识的实际应用,通过应用实例加深对理论知识的认识,锻炼动手能力,培养合格的专业人才。为了达到培养目标,培养学生实践动手能力尤为重要。[1-3]
北京信息科技大学信息管理学院承担物流工程专业工程硕士的培养,所开设的研究生课程“物联网概论”属于学位专业基础必修课,课程具有较强的实践性。为促进实现物流工程硕士培养目标,急需建立“物联网概论”课程教学相关实验系统,以更好地培养学生熟练运用信息技术、独立从事物流工程信息系统设计与优化的能力。物流产业的快速发展急需大批物流工程技术人才,完善物流工程专业工程硕士的培养目标,更侧重对实践能力培养。物联网技术为物流工程带来巨大变革,数据感知与采集是物流工程智能决策的数据基础,数据管理与集成是异构数据转化为商务智能的信息条件。[4-5]本文主要介绍面向物流工程专业的“物联网概论”课程中实验教学系统的思考与探讨。
一、物流工程专业工程硕士培养目标与“物联网概论”课程
物流工程是以物流系统为研究对象,研究物流系统的资源优化配置、物流运作过程控制、经营和管理的工程技术领域。北京信息科技大学物流工程全日制工程硕士专业培养目标是从我国物流产业的实际出发,结合本校优势,培养具有物流领域坚实的理论基础和宽广的专业知识,富有创新意识,能独立从事物流工程信息系统设计,能熟练运用信息技术进行物流工程管理,具有良好的职业素养的高层次应用型专门人才。
在专业建设中,“物联网概论”是全日制工程硕士物流工程专业一门专业基础必修课,本课程的任务是使学生掌握物联网的基本知识,掌握物联网体系架构,深入了解物联网核心技术,使学生具有在物流系统中应用物联网技术的基本能力。其主要讲授物联网的基本原理及应用知识,包括物联网的分类、物联网体系架构、物联网技术与物联网工程设计等内容,学生通过课程的学习应具备以下方面的知识体系并普遍理解基础内容,重点掌握应用技术:物联网的三层体系结构、传感与数据采集、通信与网络技术、数据处理与挖掘、物联网工程设计。
二、“物联网概论”课程实验系统建设
按照国家教育部对工程硕士的要求,在考察和培养工程硕士理论知识能力的前提下更侧重对工程硕士实践能力的培养。物联网技术为物流工程带来巨大变革,数据感知与采集是物流工程智能决策的数据基础,数据管理与集成是异构数据转化为商务智能的信息条件。数据管理与集成及数据感知与采集技术的应用与发展受到了学术与产业界的高度重视,已成为物流工程领域研究的热点和关键性问题。北京信息科技大学信息管理学院承担物流工程专业硕士的培养,所开设的研究生课程“物联网概论”属于学位必修、专业基础课,课程具有较强的实践性,为促进实现物流工程硕士培养目标,急需完善相关教学课程体系并且建立该课程教学相关实验系统。“物联网概论”课程建立以演示为主、调动学生实践动手能力的小型物联网系统十分必要,以更好地培养学生熟练运用信息技术、独立从事物流工程信息系统设计与优化的能力。
物联网信息采集、加工是物联网乃至物流工程中的重要知识内容,建设实验系统所提供的科学研究与实践平台不仅可以让研究生巩固理论知识,加深学生对物联网的信息流的认识,提高实践能力,而且将进一步增强学生社会竞争力。[6-7]物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等感知层设备,按约定的协议,把物体与互联网相连接,进行信息交换与通信,实现对物体的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,是互联网基础上的网络,是“物物相连”的信息通信网络。庞大复杂的前端传感数据汇集后需要分类分析甚至综合协同处理,作为物联网三个重要的特征之一,信息系统强大的计算能力对前端数据进行挖掘、整理、分析、判断并给出结论,本实验系统是建立基于RFID的商品供应链智能管理系统的初步阶段,其整体系统如图1所示。
初步建成具有以下功能的小型物联网实验系统:以物流工程中库存管理为基础,利用RFID技术建立感知层,运用自适应网络建立数据传输层,设计实现数据处理层业务实验系统,重点发挥北京信息科技大学信息管理学院优势,从而进一步建立基于物联网技术的库存管理信息系统。对无线传感器节点工作原理进行分析,安装无线传感器节点操作系统,配置无线组网,建立无线传感器网络采集数据;建立RFID工作场景,在完成对射频标签读写基础上利用数据库进行具体应用案例开发。
(1)模拟给每一库位贴电子库位标签,在进行库房管理作业时读取该标签信息,从而判定当前作业的位置是否正确。
(2)模拟为入库物品贴上具有货物标识的电子标签,在实施库房作业时读取标签编号用以核定作业物品是否正确。
(3)读取出库物品标签,提高作业效率,降低错误率。
(4)为了节省运行成本,货物出库后可取下标签,送到入库处根据需要设计重复使用货物标签。
(5)架设具有模拟覆盖整个仓库作业区域的无线网络,实现作业数据的实时传输。
(6)模拟作业车并安装无线数据终端,作业者配置手持式无线数据终端,利用指令实现作业位置与作业货物的准确性确认等功能。
(7)模拟自动导引车平台并配置RFID识读器、无线通信设备,实现周期性对库房货物的自动盘点并其结果传输给信息系统。
围绕北京市物流产业人才培养的需求,为实现“物流工程”专业的培养目标,初步建成小型物联网实验系统,以物流工程中库存管理为基础,利用RFID技术建立感知层,运用自适应网络建立数据传输层,设计实现数据处理层业务系统,重点发挥北京信息科技大学信息管理学院优势,建立基于物联网技术的库存管理信息系统,用以支撑研究生课程“物联网概论”的教学与实践,为学生提供“数据感知与采集”的科研与创新实践平台。借助所建设的小型实践平台能够帮助学生巩固理论知识,进一步接触接近实际的数据感知与采集、数据管理与集成技术,提高工程实践能力。
三、结束语
本文在介绍物流工程专业工程硕士培养目标的基础上,总结了“物联网概论”课程的主要教学内容,在分析物流工程与物联网关系等方面的基础上深入探讨了“物联网概论”实验系统的建设目标、建设方案和建设内容。“物联网概论”实验系统的建设不仅可以促进学生巩固理论知识、提高实践能力,而且还将进一步增强学生毕业后在社会中的竞争力。学生通过接触到近于实际的数据感知与采集技术,提高其自身的技术素养与工程实践能力。因此,本实验系统的建立可以提供“物流工程”专业硕士相关课程的教学与实践,必将大力加快我校培养具有较强创新能力的高层次应用型人才目标的实现,面对社会人才需求,培养优秀的高层次应用型人才,更好地服务于社会,满足行业的需求。
参考文献:
[1]熊玲,刘芳,李忠.研究生课程建设的思考与探索[J].华南理工大学学报(社会科学版),2011,(6):93-96.
[2]温静,胡显莉.加强研究生课程建设培养研究生创新能力[J].重庆工学院学报,2006,(12):182-184.
[3]高芳.我国研究生课程与教学改革效果的调查研究[J].学位与研究生教育,2012,(10):27-31.
[4]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术,2012,(1):80-81.
[5]赵传信,王杨,陈付龙.物联网专业实践课程建设探讨[J].电脑知识与技术,2012,(12):2922-2924.
关键词:翻转课堂;教学模式;空间课堂
doi:10.16083/ki.1671-1580.2017.03.015
中图分类号:G710
文献标识码:A
文章编号:1671-1580(2017)03-051-03
随着教育信息化的进一步深化,特别是“互联网+”大背景下,传统的教育理念和思想受到越来越多的挑战,个人电脑、智能手机的广泛使用,拉近了师生之间的距离,改进了教学方法,促进了学生个性化的发展,这使得教学模式发生了重大变化,课堂上传统的老师讲授模式变成了师生互动交流、学生主动学习、自主学习的方向发展,这符合当前信息化时展的教学模式。作为一线教师应该要适应这种新的形式,尝试应用多样的信息化教学方法与手段进行课堂教学的组织与管理,以提升高职学生综合素质和学习能力。
一、“翻转课堂”教学模式的特点
翻转课堂与传统的课堂不同,不仅仅在学习顺序的变化,它还具有自身的特点,主要体现在以下几个方面。
(一)轻松的学习环境
与传统的被动学习不同的是,翻转课堂是课前对所学的内容进行自主学习,课堂主要是解决问题,将知识内化,这样可以让学生以一种轻松的心态去完成师生之间的交流,提升教学效果。
(二)教学资源更加丰富
传统的讲授课堂由于时间有限,老师不可能给学生放映大量的相关视频和学习资源,翻转课堂是学生在课前完成自主学习,学生可以随时随地学习,这样,老师可以准备尽可能丰富的教学资源以供学生学习,可以包含微课视频、PPT、教学设计、动画、知识小游戏等。
(三)师生角色发生变化
传统的教学模式是以老师为主,课堂围绕老师进行,而翻转课堂师生之间是以平等的地位在课堂上进行讨论,共同解决某一问题。
(四)师生交流更加频繁
网络通信的发展,使得师生之间可以通过虚拟的网络世界随时随地联系,这使得知识的传播更快捷,第一时间解决所授知识中的难点。
微课具有应用广泛、开发便利、易上手的优点,作为支撑“翻转课堂”有效的数字化资源,得到当前教育工作者和学习人员越来越多的应用。下面将以湖南省职业教育名师空间课堂《物联网技术概论》为例,进行分析探讨基于空间的“翻转课堂”教学组织与实施。
二、基于空间的“翻转课堂”教学模式的实践研究
(一)教学分析
在空间教学组织与实施前,首先进行一系列的教学分析,主要对教学环境、学习者、学习内容及教学目标进行分析。
1.教学环境分析。在教学环境中,由于学生是提前进行知识的学习,需要在教学上给学生提供相应的软硬件环境。在硬件环境方面,需要给每个学生提供一台计算机或智能设备;在软件方面,安装相应的可以支持相关资源播放或查看的软件。
2.学习者分析。《物联网技术概论》课程是物联网应用技术专业的一门专业基础课,也是电子信息类专业选修课。在课程内容设计过程中遵循学生的认识规律,从简单到复杂,由浅入深,按照物联网技术体验――物联网技术认知――物联网技术分析三个不断递进提升的层次来划分知识技能点,从而确定课程的学习任务和学习目标。
3.学习内容分析。本课程首先让学习者进行物联网应用场景的体验,从物联网的概念出发,借助物联网技术在家居、物流、交通及城市中的应用案例,深入剖析物联网这一概念背景下所涵盖的技术知识、发展现状及所面临的挑战和技术突破点,并详细介绍物联网在各行业的应用状况。
4.教学目标分析。通过本课程的学习,让学生对物联网的相关概念、结构组成、相关技术、应用现状和发展前景等有本质的认识,培养学生自主学习和应用信息技术的能力。
(二)教学模式的构建
1.开发教学资源。创新空间课堂资源建设方法,自主开发完成《物联网技术概论》空间课程全套的数字化教学资源:课程简介、课程标准、课程设计、授课计划、考核方案、微视频、微设计、微课件、微素材、微案例、在线试题库、技能抽测题库等。建设空间特色资源:物联网产品认知展厅和物联网项目解决方案展厅,通过两个空间展厅资源的建设,让空间成为普及前沿技术的阵地,让学习者对物联网技术的典型应用有直观的认知。
2.设计教学模式。传统教学模式的改变,使得学生的学习由被动变为主动,作业和习题由学生自主完成变成课堂协作完成,学生在课程开课以前,就已经比较清晰地了解该课堂的教学目标,学生已经成为课堂的主体。对于基于“微课”的翻转课堂教学模式设计,将其分为课前自主学、课中引导学和课后拓展学三部分,设计的空间教学模式如图1所示。
课前自主学:重点吸引学生兴趣和注意力,提升学习热情,凸现空间课堂的磁力;引导学生进教师空间观看微课视频、学习视频、学习指南和参考资源等内容,了解对应的授课内容和教学目标;发现的问题可以通过微信、QQ和空间留言等方式与教师或同学进行在线交流与讨论;教师通过学生课前学习情况,提前了解学生学习状态及对知识的掌握情况,能动态、实时诊断评价与反馈,做好相关的记录与回复,激励学生进行课前学习。
课中引导学:教师采用多样的信息化教学方法和工具手段进行教学的有效组织与实施,重在有效解决学生提出的问题;
激发引导学生参与课堂讨论、交流与展示,使学生思维发生碰撞,实现提出问题、解决问题的能力提升,显现课堂教学的活力;
利用大数据分析技术实现课堂教学效果精准测评,让教师能快速地对学生的学习全过程做出诊断评价,以实现全体学生的个性张扬、智能发展和健康成长,实现课堂教学的效力。
课后拓展学:充分拓展与提升学生的知识面,注重知识内涵与外延的挖掘及与学过知识的联系进行总结和反馈;学生还可有针对性地选择在线作业、在线考试进行自我检测,不断进行内化与提升。
(三)教学实践与应用
1.资源开放共享。将全套资源分门别类、按开放式上传,并搭建空间课堂的学习地图(图2)和教学单元学习导航(图3),保证资源访问高效,使用容易,贴近学习者使用的需求。
2.教学组织与实施。充分利用信息化空间平台和信息化教学手段,创新空间“翻转课堂”教学模式,优化教学过程,利用空间考勤、创建群组、下发与提交作业、交流讨论和答疑、成绩公示和空间教学数据分析与管理,实现空间教学管理常态化,推进空间课堂教学改革,提高空间课堂的有效性。
利用微信鲜活立体的沟通方式、及时有效的信息推送、开放平台可拓展性强等特点,在“翻转课堂”的空间课堂教学实践中申请“10T技术博览馆”微信公众号,利用它来辅助课堂教学,进行资源推送和学习交流讨论;从微信公众平台系统自带的统计板块中,可进行图文分析,通过分析可以看出每天定时推送的微学习资源的查阅情况、每条学习资源的应用情况及课中推送随堂测验情况,进行实时检测数据分析和即时反馈,改进教学策略,调整教学进程;通过课后作业数据分析,实施针对性辅导,为学习者即时推送合适的个性化学习资料,实现个性化的学习支持。
三、结束语
关键词:物联网技术导论;实验教学;实验考核
中图分类号:TP393;G642 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)03-0091-02
0 引 言
物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息浪潮。2009年8月总理在无锡考察传感网产业发展时提出“感知中国”后,物联网的探索逐渐成为国家战略。2010年3月底,教育部批准30所高校第一批开设物联网工程专业,没有物联网专业的学校也相继开设了物联网相关的课程。我校于2010年招生时就将物联网及相关课程加入了计算机科学技术、网络工程专业的培养方案,并于本学期首次开设了《物联网技术导论》课程。本课程的特点是理论性强,通过实验课加强学生对于物联网理论内容的理解,才能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力和专业实践能力,加强实践教学是培养应用型人才的重要途径。研究《物联网技术导论》课程的实验内容,对培养物联网应用人才具有重大的意义。
1 研究现状及存在问题
《物联网技术导论》是本学期为2010级计算机科学技术专业新开设的一门专业任选课。课程的目标是使学生可以对物联网技术的相关知识有一个全面、系统的认识;具备规划设计与构建出一些简单的物联网应用系统的能力;具备运用理论知识解决实际问题的基本素质。
现在开设物联网课程的学校很多,主要从理论上讲解物联网中的无线传感器网络、RFID(射频识别)技术等,项目组对市面上的物联网技术课程及实验的教材及几个学校的实验教学做了调查,主要发现有以下几个问题:
1.1 课程内容差异很大,实验内容不统一
物联网是一个相对比较新的技术,很多理论还没有完全沉淀下来,形成非常统一的理论体系。不同的学校不同的教材讲授的内容有很大差异,相对于实验内容也就有不同的安排。
1.2 开设的专业不同,实验内容的重点不一
物联网技术是一个综合性比较强的新技术,涉及到计算机技术、通信技术、自动控制技术等,造成了不同专业都开物联网课程的现状。通信技术相关专业讲解的重点在于物联网通信传输、通信协议分析等,自动控制相关专业讲解的重点在于物联网芯片的研究设计等。计算机相关专业讲解的重点在于物联网相关算法、应用开发等。开设专业的不同,导致了实验内容的重点不一。如北京科技术大学王志良教授出版的实训教程[1]有大量的硬件设计指导等。
1.3 不同学校配备的实验箱不同,实验操作不一致
对于物联网课程的实验大部分都是基于实验箱进行操作的,不同的学校配备的实验箱基本都不同。每种实验箱都有不同的核心板,不同的程序,操作起来都有自己的步骤[2]。本系关于物联网的实验箱共有3套,即使是同一种类型的实验,软硬件环境,实验效果也都不同,这也给实验的选择、融合带来一定的难度。
1.4 学生层次不同,实验内容的难易度设置问题
物联网实验需要大量的硬件编程基础,这些基础都是通过以前课程的学习积累的。有的学生基础好些,如果实验内容过浅,就不能满足学生对知识的渴望,设置过难又使基础不好的学生失去信心。
基于以上问题的分析,我们在实验内容的选择上要以符合专业需求为主要方向,找出实验教学的重点,体现实验的层次性等,为培养物联网方向的应用人才奠定基础。
2 实验内容研究
主要研究《物联网技术导论》课程的基础实验与应用实验内容,以符合专业需求为导向,整合现有实验箱实验的基础上,在各个实验中拟设置选学内容,以满足不同层次学生的要求,同时为学生深入学习物联网相关课程打下坚实基础。
拟选取以下6组实验:
(1)建立实验环镜
实验为1学时,主要是认识实验设备,安装配置IAR、KeilC开发环境。
(2)数据感知实验
实验为3学时,主要物联网感知层的实验,包括温湿度传感器、超声波传感器、酒精传感器的实验,使学生通过各种传感器感知信号及编程方法。选学内容设置为光电传感器、压力传感器。
(3)ZigBee组网实验
实验为4学时,主要是让学生熟悉ZigBee协议栈原理、工作流程,掌握点对点、星状网通信原理及相关程序应用分析。选学内容为树状通信实验等。
(4)网关通信实验
实验为2学时,使学生掌握网关上各种通信接口如串口,网口、GPRS的使用及程序分析修改。
(5)认识RFID系统实验
实验为2学时,使学生掌握RFID 的基本原理,学会RFID 模块的使用方法及相关程序分析。选学内容为超高频RFID模块分析等。
(6)物联网应用实验
实验为4学时,是物联网应用层的实验,主要是对智能家居系统、智能超市系统和智能仓储系统从系统功能、架构、原理上进行分析,并通过各种模拟系统进行实际分析等。选学内容为智能农业等。
实验的总学时为16学时,我们的重点放在无线传感器网和物联网应用上。
3 实验教学方法与手段
3.1 启发式教学
为了培养学生的创新能力,激发学生学习兴趣,改变以往填鸭式教学方法,在实验中,先讲解实验内容和实验要求等基本内容后,再将本次实验的结果展示出来,然后引导学生观察、发现问题,由教师以点拨、提问和探讨的方式加以解决。实验中根据学生的实际情况,这种变学生被动为主动参与的教学方法在调动学生的学习主动性及创新能力的培养上均收到了良好的效果。
3.2 层次教学
根据实验教学的进度和实验深度要求的不同,把实验分成不同的层次,有助于引导学生由浅入深地学习。在物联网实验教学中分成两个方面的层次。
第一个层次,是从必学到选学将实验内容分成必学和选学,必学是所有学生都要学习的内容。选学内容是对本实验更有兴趣的学生学习的内容。
第二个层次,是将必修实验再分为使用、验证分析、综合设计3个层次。
在教学前期适合于做一些使用层次要求的实验,如建立实验环镜、传感器和ZigBee网等, 通过全面使用物联网系统使学生对传感器、ZigBee等操作有全面的感性认识。 在有一定的操作和理论基础时可做验证分析层次的实验,从外部观察验证传感器、ZigBee的原理、编程、实现过程。如学完进程就可通过在实际的操作系统上编程使用系统调用来观察操作系统的进程调度结果,并根据结果分析不同的调度策略。 在验证分析的基础上就可做设计实现层次的实验,要求学生在模拟操作系统上自己编程实现操作系统的功能模块,并观察自己所设计的功能模块的工作情况。让学生对物联网功能有一个使用、探索验证、自己设计逐步深入的学习过程。
4 实验考核
考试是引导学生学习、了解教师教学效果的一个重要方法。许多高校计算机科学技术专业硬件课程实验教学和课堂教学的比例超过20%,但学生的成绩仅凭试卷考试来确定,忽略了实验教学成绩,这是不全面的。因此需要完善学生成绩评定,充分调动学生对实验教学的积极性,达到学生实验动手能力的成绩在总评成绩中占一定比例。在平时的实验教学中,应该告知学生实验成绩在总评成绩中的比例,要求学生重视实验报告,启发学生创新思维,鼓励学生认真总结实验经验,杜绝抄袭他人现象。几年来在计算机科学技术专业硬件实验教学成绩占课程总评成绩的20%~30%是比较恰当的。
5 结 语
本文对《物联网技术导论》实验课程的内容、实验教学方法与手段、实验考核等方面所作的分析,可为高校建设物联网技术导论课程提供一些参考。物联网技术导论的实验教学是培养实用性和创新性的高素质物联网技术人才的重要途径和手段。因此,实验教学是当前需要认真研究和探讨的问题。
参 考 文 献
[1]王志良,王新平. 物联网工程实训教程:实验案例和习题解答[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2]魏晓宁. 物联网实验教学初探[J]. 计算机时代, 2011(10):49-53.
[3]刘云浩. 物联网导论[M].北京:科学出版社, 2010.
[4]吴功宜. 物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012.
[5]徐勇军. 物联网实验教程[M].北京:机械工业出版社,2011.
(长沙民政职业技术学院物联网工程系,湖南 长沙 410004)
【摘要】物联网是我国战略性新兴产业,它把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。为了适应新一代信息技术对人才的需求,高职院校开设物联网应用技术专业目的是培养高端技能型、应用型和可持续发展的物联网技术技能人才。本文从物联网应用技术专业课程体系现状入手分析了物联网人才培养目标、主要就业岗位,以物联网体系架构为核心,探索更合理的物联网应用技术专业课程体系。
关键词 高职院校;物联网应用技术;体系架构;课程体系
0 前言
物联网技术是是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮,通过射条码与二维码、射频标签、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器和气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,具有十分广阔的行业前景。自2010年7月教育部首次批准多所高校建设物联网技术专业以来,国内高校都在根据自身的情况对物联网专业的知识体系、专业课程体系和人才培养等方面进行了一些探索,但目前物联网属于新兴产业,各高校基本上也都是依托自己原有的相关院系与专业开始设立物联网相关专业,没有成熟的经验可以借鉴。如何建立科学的物联网专业课程体系和人才培养方案等问题成为阻碍各院校专业发展的一个难点。本文致力于分析物联网应用技术专业人才培养目标和主要就业岗位等,力求归纳联网应用技术专业建设的专业共性基础,构建了以“物联网体系架构”为核心的物联网应用技术专业课程体系。
1 高职物联网应用技术专业主要就业岗位分析
高职物联网应用技术专业是一门交叉学科,应用非常广泛,专业培养应具有物联网技术能力、应用创新能力、跨专业的复合型的技术技能人员,工作重点在应用、服务和生产领域。通常可将本专业对应主要的岗位划分为物联网系统集成和测试工程师、物联网系统销售和技术支持工程师、物联网系统开发工程师等三大基本岗位:
物联网系统集成、测试工程师:系统集成、测试工程师的工作任务主要是负责系统的软件、硬件和传感装置集成,进行调试,发现并改进单元设计过程中的错误,负责无线网络与移动设备的构建组网等工作。
物联网系统销售、技术支持工程师:系统销售、技术支持工程师的工作任务主要是负责建立客户关系,能根据客户的需求,为客户推荐其感兴趣的产品,突出产品优势;根据客户需求进行物联网相关产品的配置、安装;负责物联网系统的日常和维护,进行一些基本的故障维修;负责传感器的采购、售前、售后维护等技术工作;负责物联网应用系统硬件和软件的日常维护工作。
物联网系统开发工程师:系统开发工程师的主要工作任务是应用流程设计、开发和测试;编写各种设计文档;嵌入式系统的解决方案研究、项目设计方案、系统开发和集成、工程设计和施工指导;RFID解决方案研究、项目设计方案、系统开发和集成、工程设计和施工指导。
2 高职物联网应用专业人才培养目标分析
自物联网作为国家发展战略以来,物联网技术及应用迎来了高速发展时期,从而导致大量物联网人力资源的短缺。各大高校及职业院校纷纷设立物联网学院、专业或专业方向来培养物联网相关专业人才。各高职院校在进行物联网应用技术专业的人才培养时首先要确定该专业的培养目标,经过对职业主要岗位工作任务、工作内容以及能力要求的详细分析和论证,得到学生培养目标为:本专业面向物联网技术应用领域,从事物联网工程设备安装调试与维护、物联网工程项目规划与施工管理、物联网工程项目技术支持、物联网产品设计与生产管理等技术岗位,培养德智体美全面发展,心理健康。通过对物联网系统的传感层,网络层与应用层等专门知识和关键技术的学习,掌握物联网应用技术各岗位群必备的具备电子技术、现代传感器技术、RFID射频识别技术、无线网络通信技术、物联网安全技术和系统工程等专业基础知识,具有扎实的基础、实践能力,良好的职业道德、职业素养以及创新精神和创新能力的高端技能型、应用型、可持续发展的技术技能人才。
3 以“物联网体系架构”为核心构建的专业课程体系
3.1 物联网的体系构架
物联网应用技术专业是一门典型的交叉学科,涉及电子、通信、计算机和自动控制等多领域相关专业知识,是跨学科的综合应用,物联网分为三个层次:感知层、网络层和应用层,如图1所示:
3.2 专业课程体系的构建
课程的构建是提高教学质量的核心,好的体系架构,才能保证学生在校期间受到有序的、合理的、系统的能力培养,才能保证教学内容、课程建设、教学方法的质量,以便学生在未来的职场具有更强的竞争力。那么如何构建合理的物联网应用技术专业课程体系就是我们急待解决的问题,以物联网体系架构为核心构建物联网应用技术专业课程体系思路如下图2所示:
感知层:感知层主要是物品标识及信息的采集,通常由感应器件和无线传感网络组成,感知层是物联网的核心层。物联网应用技术专业在感知层对应的主要专业课程为:单片机系统分析与调试、电路板测量与绘图、射频技术与应用、无线传感网络技术和条码技术与应用。
网络层:物联网的网络层主要完成信息传递和处理,网络层包括两个部分:接入网和传输网。传输网是由公网与专网组成,常用的传输网络有电信网、广电网、电网、互联网、专用网。接入网是连接感知层的网桥,它将获得的感知层数据进行汇聚,并发送到接入网络。物联网应用技术专业在网络层对应的主要专业课程为、嵌入式系统设计、M2M技术、网络工程与综合布线和物联网管理与信息安全。应用层:物联网的应用层也称之为处理层,主要解决的是信息处理和人机界面的问题。物联网的网络层传输过来的数据在应用层进入各类信息系统进行处理,并通过各种设备与人进行交互。物联网应用技术专业在应用层对应的主要专业课程为:嵌入式面向对象程序设计、Android的应用程序开发和动态网页设计。
4 专业课程体系及进度
根据人才培养目标和主要就业岗位,以物联网体系架构为核心构建物联网应用技术专业课程体系如图3所示,其中还包含了四门专业基础课:C#程序设计基础、物联网技术概论、电路基础与电工技能和电子技术与实践。
5 结束语
作为战略新兴产业,物联网技术已经应用于各行各业,专业前景广阔,其对物联网人才的需求也正在迅猛增加,行业人才需求巨大。培养大量高技术技能性物联网人才是目前高职院校迫在眉睫社会责任,但物联网应用技术专业的人才培养方案尚处在初始阶段,课程体系构建仍在一个探索过程中,需要大家不断的去探讨和改进。
参考文献
[1]沈苏彬,毛燕琴,等.物联网概念模型与体系结构[J].南京邮电大学学报,20l0(4).
[2]赵传信,王杨.物联网专业实践课程建设探讨[J].电脑知识与技术,2012(4).
[3]罗汉江.物联网应用技术导论[M].教指委 “十二五”规划教材,2013(3).
关键词:物联网工程 专业设置 可行性 刘国钧高职校
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。即通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网作为新一代信息技术,必将带来继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。
物联网开启了新的产业革命,物联网的发展,必然带动其相关技术产业的发展,可以断言,物联网必将成为下一个世界经济的增长点,所有这一切都给职业院校的专业设置和科研提出了新问题[1]。
1.专业设置的必要性
1.1国家战略
近年来,世界各国尤其是主要大国纷纷把发展信息网络、节能环保、低碳技术等作为新一轮产业发展的重点,人们的生活方式以及国家的经济社会发展格局正在发生深刻变革。而发展物联网不仅可以节约成本,提高整体经济效益,而且可以提高具体产业的经济效益,更重要的是带动产业发展和升级。
2009年8月7日,总理在视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心时指示,要加快推进传感网发展,在无锡建立“感知中国”中心。2010年3月份,在政府工作报告中,温总理再次明确提出,将“加快物联网的研发应用”。
1.2社会需求
目前国内无论是物联网还是云计算专业的人才都处于炙手可热的状态。企业的信息化,制造装备和生产过程的自动化与信息化,制造产品的信息化与智能化等技术的发展,都离不开物联网工程技术,而这其中,人才是关键[2]。物联网的产业化和商业化发展为高职院校提供了新的发展机遇,由于企业急需物联网工程方面的专门技术人才,因此高校可以抓住机遇,在物联网人才培养方面大有作为。
1.3高职学生就业前景
随着我国物联网和IT产业的大力发展,“物联网”专业毕业生就业的行业极其广阔与灵活。光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化、信息安全等行业均将大量需要高技术型、高技能人才及相关的管理人才,这为高职院校提供了新的发展契机。在人才需求方面,各地政府纷纷上马物联网项目,急需大量的物联网人才,而且非常奇缺。例如,无锡到2015年总投资40亿元,建成引领中国传感网技术发展和标准制订的中国物联网产业研究院,集聚各类传感网企业500家,实现产值500亿,需要引进和培养高级物联网人才5000名,集聚从业人员5万人。仅仅无锡就需要5000名高级物联网人才,全国需要的物联网人才数量可想而知[3]。
2.专业设置的可行性
2.1师资条件
雄厚的师资力量是开设相关专业的基础,要开展物联网基础教育必须耍有相关专业教师队伍。刘国钧高等职业技术学校信息工程系现有计算机专业课教师15位,自动化工程系有两位教师专门从事单片机开发教学,专业师资力量较为雄厚。而且其中大部分教师有实际的嵌入式开发、单片机开发、网络开发的经验,这对于开展物联网的信息采集技术、信息传输技术等方面的教育具有很重要的意义,能够大大提高教育的效果。
2.2学生资源基础
五年制高职校的生源主要来自初中毕业生,生源质量虽然要比高等教育院校差一些,但是他们已经具有接受相关教育的基础,经过前三年的专业基础教育使他们足以能理解相关专业内容。但是由于物联网专业涉及的内容专业跨度比较大,不但需要计算机相关知识,而且还要学习电子信息与通讯,自动控制,遥感与遥测和电子商务等知识,对学生的要求比较高,因此对于五年制职校生来说还是有一定挑战性的,有一定难度的。
2.3教学设施及设备条件
教育资源是开设新专业的重要保障,必须要有相关的教学资源。我校现在已经开展了单片机开发相关专业的教学,具有多种单片机开发板,并且已经在此基础上展了嵌入式开发相关知识的教学。我校刘鞠秀图书馆是一座生态化、现代化的省一级图书馆,建筑面积12000多平方米,阅览座位840个,可提供参考咨询、阅览、外借、检索、复印等多种类型、多层次的服务。目前纸质藏书15万册,电子藏书5万余册,纸质报刊300余种,数字期刊8000余种,内容包括文史哲、数理化、经济、法律、教育、管理、外语、电子工程、计算技术等。专业藏书涵盖了财会、物流、计算机、动漫、数控、汽车等专业,品种丰富,更新及时,相关内容的图书学生学习提供了大量的资料基础。
2.4实习和实训条件
刘国钧高职校设有功能齐全的物联网应用实训室。实验室面积达120平方米,实验室不但具有供师生学习实验功能,还具有开展讲座等辅助功能。学校开办至今,在计算机教学设备上的投入已经超过420万元,学校现有面向学生开放的计算机房7个(每个机房可容纳45人左右)。特别是近年投资100多万建立的校园信息网络系统,为广大师生对内、对外的信息交流提供了极大的方便,为提高学生在Internet网络上的操作水平发挥着重要作用。
2.5课程设置与教学要求
由于物联网涉及的领域非常广泛,从技术角度,主要涉及的现有高校院系与专业有:计算机科学与工程,电子与电气工程,电子信息与通讯,自动控制,遥感与遥测,精密仪器,电子商务等等。其主要课程包括:物联网产业与技术导论、C语言程序设计、Java程序设计、无线传感网络概论、TCP/IP网络与协议、嵌入式系统技术、传感器技术概论,《传感器技术》、RFID技术概论、工业信息化及现场总线技术,《现场总线技术及应用教程》、《中间件技术原理与应用》、《物联网:技术、应用、标准和商业模式》等教材。要学习好这些课程,需要学生具有较好的数学和物理基础,掌握物联网的相关理论和应用设计方法,具有较强的计算机技术和电子信息技术的能力,掌握文献检索、资料查询的基本方法,能顺利地阅读本专业的外文资料,具有听、说、读、写的能力。这些对五年制职校生来说无疑是一大挑战。
3.结束语
过本文分析可以看出,物联网有着很大的发展空间,它势必会成为未来经济发展的一个新的增长点,它将极大地影响和改变着我们的生活。但是就目前而言,物联网还是一个处于研究及未得到产业化发展的概念产品,它是一门综合性、交叉性学科。需要毕业生具备电子、通信、计算机等多方面知识和能力,虽然目前我校软件、硬件条件都比较很完善,但是对于五年制高职生来说,学习物联网课程还是具有很大的挑战性的,因此在五年制高职校贸然设置“物联网工程专业”需要慎重。但是不可否认,物联网肯定会像互联网一样普及到我们生活的方方面面,但这需要一个过程,至少需要10年到20年时间。因此,我校可以根据实际情况先设置有关物联网课程,待到时机成熟再设置无量网专业。
基金:本文系江苏联合职业技术学院立项研究课题《五年制高职适应产业结构调整的对策研究——以常州刘国钧高职校为例》的部分研究成果,课题编号:B/2010/09/022。
参考文献:
[1]梁湖辉.《高职院校设置“物联网”专业可行性探讨》[J].2011(3)
[2]赵达.《物联网要产业化》.光明日报,2011—03—12(6).
[3]王红旭、孙玉宝论.《物联网在高校的发展前景》[J].现代计算机2011(1)