物联网课程学习总结(精选8篇)
——XXX 很早就听说过物联网这个词,当我在选修课的列表看到走进物联网这门课时,我就毫不犹豫地选下了这门课。
物联网的概念:1999年,物联网(Internet of Things,IOT)这个词是由麻省理工学院一位教授在研究RFID时最早提出的。物联网就是实现物物相连,物物信息交换的网络概念。
物联网(The Internet of things)的定义是: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。
物联网具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道、农业设施等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。
在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。
而这门课的课程考核是我第一次接触到的,以调研报告的形式哦,在众多小组中,我的小组选题是物联网在农业上的应用。为此,小组一行(江佳俊,贾普,相玉涛,张志轩)到溧水进行了调研。
本次调研的具体地点是南京白马国家现代农业园区南京农业大学一个在建的农业实验基地。该基地建造的目的是租给相应研究人员做农业方面的研究,并兼做南京农业大学学生实验基地。
我们本来的调研计划是:
1、在6月4号下午用2个小时左右的时间对该基地进行调研。
2、以准备的问题为基础,对在基地见到的现象及设计提问。
3、自行在实验基地逛逛看看。
我们先是下了溧水高铁站后在南京农业大学研究生的专长接送下到达基地。基地有四栋房子,房顶是白色纱布,四周则是用高透光的玻璃围成,在部分窗块中间还嵌有直径一米左右的风扇。在司机(一位南农研究生)的带领下,我们先是到了这个物联网基地的办公室,这个办公室也相当于是这个物联网基地的总控室。
三位南农研究生学长非常欢迎我们一行的到来,其中一位负责给我们介绍基地的情况。
本次实地调研我们发现,原本在文献中有的农业物联网信息在这个实验基地都基本找到了,例如温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光强传感器等传感器,及其组网。而且目前建成的只是基础设施,以后还会在这的基础上添加更加先进的技术。物联网在发展,农业物联网已经应用于农业研究领域。
关键词:物联网,实践教学,项目实训
1 背景
物联网源于传感网和射频识别技术, 通过网络技术将传感网信息和RFID信息进行远距离识别和处理。国际电信联盟在2005年发布了针对物联网的年度报告“Internet of Things”, 报告指出RFID和智能计算等技术开启全球物品互连的时代, 信息与通信技术的发展已经从任何时间、任何地点连接任何人, 发展到连接任何物体的阶段, 物联网时代即将来临[1]。一般认为物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体, 让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。普通对象设备化, 自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征[2]。
近年来物联网在学术界和产业界来得到广泛关注, 2008年国际上召开了第一届国际物联网学术交流会[3], 欧洲物联网研究项目组2009年11月发布物联网战略路线图, 促进射频识别和物联网产业在欧盟发展, 欧盟委员会提出针对物联网行动方案, 明确表示在技术层面将给予大量资金支持。2009年8月温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时要求尽快建立中国的传感信息中心, 或者叫“感知中国”中心。物联网可广泛应用于产业, 环境和社会领域。典型应用案例包括物流业务, 制造业的产品跟踪, 食品药品安全, 环境监控, 绿色节能, 社会服务等多个方面。当前无线射频识别产业市场规模超过100亿元。我国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用, 年产量达24亿只, 市场规模超过900亿元, 其中, 微机电系统 (MEMS) 传感器市场规模超过150亿元;通信设备制造业具有较强的国际竞争力。建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。机器到机器 (M2M) 终端数量接近1000万, 形成全球最大的M2M市场之一。据不完全统计, 我国2010年物联网市场规模接近2000亿元[4]。
在全国范围的物联网技术发展热潮下, 物联网技术人才紧缺问题日益突出。我国物联网技术的发展从根本上取决于相关人才的素质和结构。产业的竞争从根本上就是人才的竞争, 未来中国物联网产业的强劲发展, 需要大力培养物联网技术专门人才, 不断提高相关人才的素质和知识结构, 以及不断的完善人才的合理结构与供应体系。物联网技术也必将成为我国信息领域的一个关键学科, 在未来我国信息产业的发展与升级中发挥核心的作用。
2 物联网专业定位与培养目标
物联网行业作为一项战略性新兴产业, 其繁荣发展需要大量精通物联网信息技术的科学技术人才。我国非常重视物联网产业的发展, 被列为国家五大新兴战略性产业之一, 一些城市也把物联网产业列为新的经济增长点。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点, 物联网产业的长足发展将直接推动物联网工程专业类毕业生的就业工作。面对国家产业发展的战略重点和激烈的人才竞争, 面向市场需求, 加大物联网工程技术人才培养力度, 已经成为当前高等教育改革与发展的一项重要和紧迫任务。
物联网工程专业面向现代信息处理技术, 针对国民经济信息化建设和发展的需要, 本专业培养的学生要求德智体全面发展, 具备扎实的计算机科学技术、现代传感器和无线网络技术、射频与微波技术、有线和无线网络通信理论、信息处理、系统工程等基础理论和技术, 能够系统地掌握物联网专业的相关基础理论、科学方法和实践技能, 并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力的复合型高级工程技术人才。
物联网工程专业本科生培养的基本思路是强化基础、注重实践。针对物联网产业的人才需求, 本科生阶段强调宽口径培养, 不具体细分专业培养方向, 但考虑专业方向课程模块设置, 从而使得毕业生既具备扎实的专业基础和宽广的知识面, 又比较深入地认识某类系统和应用领域。物联网工程专业的基础课程应涵盖计算机科学与技术基础、通信技术、无线传感器网络技术、物联网工程基础、电子信息技术基础以及数学、外语等基础课程。物联网工程专业的专业课程应覆盖物联网系统设计与开发、网络工程、数字化技术、信息安全技术、嵌入式系统、软件开发技术等。
本专业以通信技术、计算机网络和无线传感器网络为重点专业方向, 学生主要学习传感器技术和计算机通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法, 受到物联网技术实践的基本训练, 经过系统化学习和实践锻炼, 学生应该具备从事物联网的设计、开发、调试和工程应用的基本能力。
3 物联网专业实践课程建设
我校在2011年申请物联网工程专业并获得批准, 成为国内较早开展物联网专业教学的高校。我校物联网工程专业依托计算机系下进行建设, 相关基础专业如计算机科学技术, 软件工程, 电子工程, 通信工程等已经发展多年, 拥有相关的软硬件条件, 具有实践环节教学经验, 是物联网工程专业建设的基础。
当前高等教育必须把加强学生能力培养放到首位[5], 物联网专业特点主要体现综合性, 实践性和工程性, 物联网综合性体现在涵盖范围广, 涉及具体产业多, 与产业接触紧密。为了达到培养目标, 培养学生实践动手能力尤为重要。物联网实践课程需要以专业基础课程为基础, 面向真实完整的物联网工程项目设计实践内容。在实践学习中以团队协作作为主要学习方式, 从具体的实践活动中训练动手能力和协作开发项目能力。作为从2010年才开始设置的新型专业, 关于物联网专业教学研究成果还相当匮乏, 本节结合当前物联网专业发展和行业技术发展的实际情况, 对物联网专业实践环节的教学内容与教学方法进行探索。
3.1 专业实践教学内容设计
目前国内物联网专业主要依托计算机学院来建设, 因此计算机专业核心课程尤其是程序设计、数据结构、操作系统、计算机网络以及组成原理也应是必修课程。物联网专业核心课程包括物联网导论, 无线传感器网络, 射频与无线通信等。实践环节课可设置在基础理论课之后, 在二年级可以开始展开基础的实践课程教学, 然后逐步进入到结合实际的物联网项目实训环节, 在实训环节中, 通过引入企业实际物联网项目对学生进行训练。物联网涵盖范围非常广泛, 综合了计算机, 微电子, 通信等多个领域知识, 其中部分新型技术难度较大。在实践环节中一般不需要学生深入理解无线传感器网络, 射频识别等电路基础, 能够在了解基本结构基础上进行开发设计即可。实践环节更多注重于物联网的实际应用, 通过应用项目实例来加深对物联网的认识, 锻炼动手能力, 培养合格的物联网专业人才。根据物联网体系的层次划分, 从物联网应用层案例, 物联网网络层案例以及感知层案例出发设计对应的实践内容, 最后通过对实际项目分析学习项目设计规划能力, 如表-1所示。
针对实践教学内容, 采用课程实践与项目实训相结合的方式。对核心课程的教学实践安排在每门基础课程理论课程同步进行, 通过基础性实践来强化理论课程知识理解和实践能力提高。在基本实践环节之后进行综合实训实践过程, 学生以团队方式参与具有企业实际背景的物联网项目实例, 训练物联网工程设计规划和实施能力, 并参观企业真实物联网项目工程。
具体专业课程与实践环先后关系可见图1, 在图1中可知物联网综合实践环节是在专业课程基础上的进一步提高, 是训练学生动手能力提高实践能力的关键一环。
选择合适的实践内容之后需要采用一定的教学方法进行实践教学。与专业课程的理论学习不同实践教学更注重培养学生的实际动手能力。
3.2 专业实践课程教学方法探讨
物联网专业培养人才应该紧密结合工程实际, 目前校企合作物联网建设迅速开展, 我们也将努力和物联网企业合作, 加强产学研合作, 进行联合人才培养。通过多种渠道建立健全物联网实训项目库, 如高校中一卡通、校园百事通等物联网建设项目。实践教学在物联网专业建设中具有举足轻重的作用。通过实践教学培养学生的创新能力和实践设计能力, 可采用的实践教学方法包括:
1) 项目实例驱动教学法
物联网工程专业是培养物联网项目集成方向的工程技术与管理人才, 物联网实践教学内容必须紧密结合实际, 立足业界需求。在实践教学中, 针对基础课程的实践教学可以分解项目原型到各门课程中;在物联网综合实训实践中, 以企业物联网项目具体案例在分析。针对学生实际能力, 可以通过简化需求来降低难度, 但所有实践项目必须结合实际。教师通过对企业物联网项目的分析讲解来帮助学生对项目的认识, 学生通过团队合作以小组形式参与实训项目开发。通过项目实例驱动, 提高学生学习兴趣, 锻炼实际的动手能力。
2) 跨年级结合的创新实践教学
由于物联网综合实践环节设计内容多, 难度大, 对其中部分大型实训项目可以采用跨年级段合作训练的方式, 发挥传帮接代的优点。如高年级的同学负责项目的需求分析, 项目规划设计等方面工作, 而低年级同学从程序设计出发, 完成其中的部分功能, 通过参与大型创新实训过程可以提高自己的动手实践能力, 学习项目设计和管理能力。这种滚动式结合方式不仅提高学生水平, 还可以使得实践环节的实训项目可以持续开发。不断提高实践环节的难度, 使之更切合工程实际。
4 结束语
物联网产业需要大量的专业型人才。如何培养适合产业需求的人才还处在尝试阶段, 借鉴相关专业培养经验, 对物联网专业建设尤其是物联网专业实践环节建设进行了探讨。我们认为加强物联网实践环节建设, 必须加强校企合作, 通过引入实践物联网项目来设计合理的实践内容。将基础实践环节和项目实训相结合, 采用科学的教学方法引导学生自主学习, 提高实践能力, 培养合格的物联网专业人才。目前物联网专业建设还处于起步阶段, 这方面经验还非常缺乏, 如何合理制定实践环节培养方案还需要进一步的深入研究。
参考文献
[1]International Telecommunication Union.ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things, 2005.
[2]刘云浩等物联网导论[M].北京:科学出版社, 2010.
[3]Floerkemeier C.Langheinrich M, Fleisch E, Mattern F.The Internet of Things:Lecture Notes in Computer Science.Springer, 2008, 49-52.
[4]物联网“十二五”发展规划[Z].工业和信息化部, 2011.
关键词:物联网;技术特点;教学体系
2009年8月温家宝总理在无锡视察时提出“感知中国”后,同年11月温总理在人民大会堂向科技界发表《让科技引领中国可持续发展》的讲话,指出国家重点发展的五大战略性新兴产业,其中就包括物联网关键技术。在此背景下,为积极参与“感知中国”及物联网关键技术的研究以及扩大在物联网领域人才培养方面的优势,2009年9月全国高校首家物联网学院在南京邮电大学成立。2010年初,教育部下达了物联网专业申报通知,全国众多高校积极申报,最终全国共有37所高校获准开设物联网工程及相关专业。
一、物联网涉及的关键技术分析
物联网是互联网的应用拓展和网络延伸,它利用感知技术对现实物理世界进行感知,通过网络传输,进行数据挖掘、分析、决策,最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流和无缝对接,达到对物理世界进行管控、决策的目的。物联网产业包括传感器、射频识别(RFID)为主的感知制造业,通信网络设备制造、传感器网络设备制造以及机器到机器(M2M)网络设备制造等为主的基础网络制造业和提供网络传输、信息处理以及运营服务等的应用服务业等。因此,物联网可以分为三个层次:感知层、网络层和应用层。
1.感知层关键技术
感知层是物联网的最底层,主要负责物品的标识、信息感知采集,主要是由基本的感知器件完成,包括RFID、二维码、传感器、红外感应等。该层的关键技术包括:传感器网络、射频技术、传感器技术。
2.网络层关键技术
网络层负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递,在物联网三层架构中起到承上启下的作用,是实现数据交互、物物相连的关键。物联网最终将实现异质网络互联互通,因此通信技术将是网络层的核心技术,包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS等相关技术。
3.应用层关键技术
应用层对经网络层传输过来的感知信息进行处理,主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理平台等构成,共同完成信息的计算、分析、存储、挖掘等功能,供用户使用和决策。核心技术包括云计算、中间件技术、海量数据存储、检索以及虚拟技术等。
二、物联网工程专业培养目标与教学体系关系研究
1.正确处理好物联网工程专业培养目标与社会人才需求关系
物联网工程专业是一门综合型、交叉型、跨学科的新型学科,涉及信息的感知、处理、传输、应用等关键技术。物联网工程专业以通信和计算机技术为基础,专业知识涉及通信、电子、自动化、计算机、安全等多个专业,目标在于培养掌握多学科基础知识和物联网相关理论、技术,适应物联网产业需要的应用、开发、管理方面的复合型人才。目前社会对于物联网方面的专业人才需求非常大,但各个行业需求所涉及的领域各不相同,有智能交通、智能电网、智能农业、智能水利、智能安防、智能服务等各个领域。因此,各高校在培养过程中一定要定位清晰,不然培养出来的人可能是懂得多但是不精,不是社会真正需要的专业人才,尤其是跨专业复合型人才。
2.正确处理好物联网工程专业教学体系和其他相关专业教学体系的关系
现在许多高校将物联网工程专业挂靠在计算机学院、通信学院等相关院系,或在计算机学院或通信学院等相关院系基础上成立物联网学院,拟开设十几门冠以“物联网”技术的课程,脱离计算机、通信相关专业的相关教学体系。笔者认为,这样的课程设置是有待商榷的。从物联网技术背景来看,通信、计算机是物联网技术发展的基础,物联网是计算机科学与技术、电子科学与技术、网络工程、自动控制、数学和物理公共学科、通信工程、信息安全等多种学科紧密结合,在具体技术应用中的产物。因此要正确处好物联网工程专业的课程设置与相关专业的课程设置之间的关系。
3.根据学校办学特色,正确处理好理论教学与课程实践的关系
国内高校经过近几十年的发展,每所高校在相关的学科建设方面都有各自的强势学科、优质师资以及良好的实验教学环境,有别于其他高校的教学特色。例如南京大学在计算机系统教学和体系结构研究方面具有优势;东南大学在RFID技术研究应用方面具有优势;北京邮电大学在WSN应用研究方面具有优势。因此在物联网工程专业建设过程中,各个学校应该充分发挥自己的专业优势,因地制宜,扬长避短,寻找适合自身特点和专长的方向进行教学和研究,形成不同的物联网工程专业特色。
在物联网高速发展的今天,高校培养的物联网工程专业学生要能够满足社会对物联网专业人才的需求,这就要求高校在专业培养目标、教学体系设计、课程设置上紧跟物联网技术发展、企业需求、社会进步。
参考文献:
[1]沈苏彬,范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009.
[2]赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨[J].中国西部科技,2010.
[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010.
[4]钱红燕,陈兵,燕雪峰.物联网教学实践体系研究[J].计算机教育,2011.
射频识别(RFID)、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定协议进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。传统的互联网,用户是有意识地与网站发生交互行为之后留下行为信息,而物联网却能在用户尚未意识到的情况下完成信息的搜集,使物可以在脱离人的状态下获得感知或被感知的能力。由此,物理世界与网络(虚拟)世界被打通,形成了互动反馈。
物联网的逻辑架构包括感知、网络和应用三个层次。感知层负责信息采集,主要通过传感器、RFID标签、数码设备等采集数据;网络层负责信息传输,随着IPV6技术的出现和4G网络的建设,网络传输技术正在向更快的方式迈进。应用层方面,覆盖了可穿戴设备、车联网、智能家居、智慧城市以及工业互联网等众多垂直应用领域。
物联网的发展将至少包含三大维度:第一个维度是感知层和网络层的万物互联。第二个维度是应用层的全面实施。物联网的技术将逐步深入到产业和消费者领域,带来新的商业模式和商业逻辑。在众多垂直领域中,诸如工业互联网、智慧城市、智能家居所带来的智能生产、智能交通以及智能生活的雏形,新的商业逻辑将逐步形成。第三个维度是感知层、网络层与应用层的完美统一,物联网最终将成为一个覆盖全球、懂得自我建设和运行的智能系统,这将改变整个社会的形态,使企业得以更智能、更高效地开展商业活动,人类得以享受更加智能化的生活。
一、金融物联网(传统物联网在金融领域的应用):
目前物联网集中爆发在可穿戴设备、智能家居、无人机等消费者领域。
1、实时运行情况分析。
物联网感知设备和智能终端采集数据,运用云计算对数据分析应用,来改进产品、完善服务,提高企业竞争力。
2、移动设备客户端软件应用
物联网信息在手机、平板上的展示等应用系统建设。
3、智能家居
1)运营设备:让传统智能安防监控从事后追踪变革为事前预警
2)办公设备:手机、汽车、冰箱、电表、可穿戴设备和视频监控摄像机,都嵌入了微型芯片和传感器元件之后,万物将实现互联互通,人类社会和经济结构将发生根本性的改变。
4、可穿戴设备应用。
1)穿戴设备:苹果手表,收集人的信息。
5、虚拟现实
谷歌眼镜,虚拟银行:身临其境更好的体验,在线解答问题,与客户交流等。打破传统地域的局限。
6、无人机
二、物联网金融(物联网和金融的深度融合,变革金融的信用体系,将带来金融模式新革命,改变金融模式。动产融资,抵押风险控制,供应链金融领域。资产管理:动产、不动产):
“物联网金融实现资金流、信息流、实体流的三流合一,全面降低虚拟经济的风险,将深刻而深远地变革银行、证券、保险、租赁、投资等众多金融领域的原有模式。”
物联网金融则能通过海量的、客观的、全面的数据建立相对客观的信用体系,风险管控的可靠性和效率性将得到提升。互联网金融停留在你看到的、听到的信息上,而物联网金融将基于你看不到、听不到的信息上,是全景式的,对实体+虚拟经济的全面影射,而基于此将会产生更好的信贷模式、信用评估和风险模式。
物联网发展给银行带来的全新机遇:一是产业领域构建物联网金融服务的生态圈(在诸多垂直领域与大型生产企业、交易平台、仓储物流企业合作,将银行的生态系统扩展为一个庞大的物联网络。银行的角色定位是从中获取大量的客户经营数据和以此为基础的对客户的洞察,以此为客户提供定制化、个性化的建议。)。二是物联网技术将使银行风控从主观信用走向客观信用模式,从而使经营效率大幅度提升。三是物联网发展最终将带来零边际成本的金融行为,使得全面服务中小企业成为可能(物联网+大数据+预测性算法+自动化系统)。
信用体系:
通过物联网为银行建立起客观信用体系,结合物联网先进的货物质押系统,将实现动产的全程无遗漏环节的监管。又比如,可以帮助银行实时掌控贷款企业的采购渠道、原料库存、生产过程、成品积压、销售情况,甚至用户使用情况,可按需贷款、按进度放款,并可帮助银行开展贷前调查,贷中管理,贷后预警,预防欺诈违约案件,提高风控水平。
产业领域:
通过物联网技术,赋予动产以不动产的属性,变革供应链金融模式,带来动产融资业务的智慧式新发展。物联网可实现对动产无遗漏环节的监管,极大地降低动产质押的风险。
1.物流管理:动产监管,过程追踪和溯源。借助RFID(射频识别)技术进行溯源和追踪,提高了供应链的可视化程度,成功破解了动产业务的品质管理难题。应用:动产融资监管,抵押风险控制
2.仓库管理:借助物联网技术对仓单质押、融通仓、物资银行等服务的进一步提升。借助物联网技术,可以对仓储金融的监管服务实现网络化、可视化、智能化,使得过去独立的仓储金融服务得到发展,也可使金融创新服务风险得到有效控制。应用:供应链金融领域。消费领域:
1.公共服务物联网金融:如在远程抄表系统的智能卡上集成金融服务,可以实现远程金融直接结算,为控制风险,可增加手机或网络实时授权确认功能;这项金融服务可在燃气、水表、电表等公共服务上应用,完全可以集成在同一卡上,借助金融卡的集成作用作为通行证,打通各个公共服务物联网,实现各个专业的、孤立的物联网之间的共享服务。
引言
物联网技术发展迅速,预计将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。社会经济的发展与产业的转型是物联网发展的巨大推动力,经济全球化使得所有企业面临着激烈竞争的局面,企业需要及时获取世界各地对产品的销售情况和需求信息,为全球的采购、生产制定合理的计划,为了提高企业的核心竞争力,需要推进信息化与工业化的融合。人民生活水平的提高,也需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级社会管理和民生服务行业,以提高社会管理、公共服务和家居生活的质量和效率。当前,世界各国的物联网基本都处于起步阶段:美、日、韩、欧盟等都正投入巨资深入研究探索物联网,并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物联网行动计划”等国家性区域战略规划。
在中国,工信部于2012年2月正式发布了《物联网“十二五”发展规划》,规划的发布为物联网产业的发展提出了指导思想和发展目标。规划指出,“十二五”期间,我国将攻克一批物联网核心关键技术,在感知、传输、处理、应用等技术领域取得500项以上重要研究成果;研究制定200项以上国家和行业标准;培育和发展10个产业聚集区,100家以上骨干企业,一批“专、精、特、新”的中小企业,建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台,初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。物联网技术正逐渐从实验室阶段走向实际应用,目前,物联网在工业制造、国家电网、机场安保、现代物流、医疗卫生领域、数字农林、环境保护、智能交通、智能家居、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等各个领域都得到了广泛的推广和应用。而从产业规模来看,据工信部预测,2015年我国物联网市场规模将超过5000亿元,2020年将达到万亿元级,预计未来5年复合年均增长率超过30%。
物联网“十二五”规划的颁布,中国将物联网产业的发展提高到了国家战略层面,物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强、综合效益好的特点。巨型产业的发展都离不开人才的培养,没有人才的支撑,这个行业就不能兴旺繁荣,人才的培养是产业发展的基石。物联网领域人才需求的大量增长,给高校专业的发展与改造带来了机遇和挑战。2011年,在《教育部关于公布2010高等学校专业设置备案或审批结果的通知》(教高[2010]4号)中,新增批准的物联网工程专业25所,传感器技术专业2所。两年来共获批准的专业64个,涉及高等院校59所。除了本科院校设置物联网专业外,目前,多所高职高专院校设置了物联网技术应用专业。从无锡职业学院周志德教授对无锡物联网创新示范区中的30多所企业的调研报告及其中的人才需求分析表(表1)可以看出,高职学生除了在研发、设计、测试岗位中,从事测试与辅助设计工作外,可以作为物联网设备维护、解决方案撰写、项目实施管理、售后服务与维保、项目与产品市场营销等多种工作岗位的中坚力量。
一、增设物联网课程的可行性分析
物联网技术既代表新一代信息技术的发展趋势,又立足于传统的学科之上,物联网融合了计算机技术、网络技术、电子技术、测控技术、电气工程及自动化和通信技术等多个技术领域,其中,物联网工程专业的主干学科为计算机科学与技术、通信工程、网络工程。物联网的技术架构被公认有三个层次:感知层、网络层和应用层。感知层利用RFID,传感器,二维码等及时地获取物体的信息;网络层则通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;应用层是利用云计算,数据存储与数据挖掘等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。由于新增物联网专业需要较长时间的论证和审批,而基于物联网的体系架构和目前就业市场对物联网方向人才的岗位需求,优化并调整现有计算机网络技术专业课程,适当地增加物联网方向的专业课程,既可以补充学生在信息技术前沿领域的技能,又可拓宽毕业生在物联网方向的就业市场。
目前的计算机网络技术专业开设的核心课程主要有:计算机网络技术,网络服务器的配置与管理,网络设备安装与调试,局域网组建与管理,网络安全与维护,网络综合布线与工程实施,C语言软件开发,网络存储规划与实施,网络数据库管理与应用等,这些课程已经涵盖了物联网的传输层和应用层的大部分技术要点,但是对于感知层的技术的学习相对较少。由于目前学生的学时较紧张,建议在高职的第四学期或第五学期开设一门物联网基础课程,一方面用来拓宽学生的专业知识,另一方面作为网络技术专业的后续物联网课程设置研究的试点。
二、物联网课程建设的构想
2.1课程定位
根据调研,目前物联网方向的就业岗位主要集中在物联网系统集成,产品设计、研发和测试,物联网工程项目的实施、管理以及物理网的应用等。各相关企业也列举了从事物联网相关职位的职责信息(表2)。在计算机网络专业增设《物联网技术》课程,该课程是计算机网络技术专业根据专业培养目标和所面向的企业职业岗位要求而拟开设的一门专业课程,是基于物联网相关工作任务的项目化课程。本课程设置的主要目的是结合企业和劳动市场的需求,培养学生从事物联网设计、管理与维护的核心职业能力,使学生能够分析、设计、部署中小型企业物联网的网络结构和应用服务,维护网络安全,监控网络性能,具备管理物联网所需要的技术基础和能力基础。
2.2课程内容开
发《物联网技术》课程既是一门物联网方向的基础课程,又是一门涵盖内容广,技术综合性强的课程,它涉及了物联网的概念、架构、设计、组建、维护、应用等各个领域,采用工学结合模式的项目教学法进行设计,课程的开设将促进高职学生对新技术的理解与学习,又将在拓宽学生的就业领域等方面起到较好的作用。《物联网技术》课程按照学习领域认知、项目教学和综合实训的思路共设计了6个项目,18个任务,56个子任务,涵盖了物联网中的关键技术,主要包括:物联网的概念与应用,物联网的架构与技术体验,基于无线射频识别RFID的应用,无线传感网的组建与维护,现场总线网络的组建与维护,远程网络传输与多网络融合,小型物联网项目的设计与实施等内容。在每个项目中又提炼出各项关键技术的重要内容来设计成多个学习任务,例如在无线传感网的组建与维护项目中,包含了:感受短距离通信网和无线传感网,基于WiFi技术的传感网络,基于ZigBee的自组织网络,基于蓝牙技术的传输网络,无线传感网应用等任务,基本涵盖了无线传感网的重要知识点。图1为本课程的项目及任务,其中项目6中的四个任务为任选其一即可。
2.3教材开发
在对多家物联网企业进行调研和对人才需求的充分分析的基础上,准确把握物联网人才的培养目标、就业岗位、典型工作任务及专业知识与技能,由学校和公司共同开发工学结合模式的校企合作教材。
2.4师资培养
由于《物联网技术》课程涵盖的内容较广,涉及到无线传感网络(WSN)、传感器的应用与检测、无线射频技术(RFID)、现场总线技术、移动通信技术、物联网的设计与应用等多种技术,教师可能难以在较短的时间内深入的把握各项技术的内涵,可以请企业的专家与学校的教师共同讲述该课程,来培养教师的在教学内容和教学方法上的技能。学校创造条件支持教师参与企业培训、项目合作开发,做到教学信息和市场同步。
2.5实训室建设
物联网技术实训室的建设采用校企合作的模式,根据教学项目模块,采用先进的物联网产品进行设计、开发。它既可以为学生提供综合实训,也可以开展对外技术培训、职业技能鉴定工作。
三、结论及展望
第一章:物联网概述
物联网:顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和拓展的网络;第二,其用户端延伸和拓展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。
根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可以把物联网分为四层:感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层。
物联网的主要特点:感知识别普适化、异构设备互联化、联网终端规模化、管理调控智能化、应用服务链条化、经济发展跨越化。
物联网应用前景:智能物流、智能交通、绿色建筑、智能电网、环境监控等。
第二章:自动识别技术与RFID 自动识别技术包括:光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术(虹膜识别技术、指纹识别技术)、IC卡技术、条形码技术(一维条形码技术、二维条形码技术)、射频识别技术(RFID)。
射频设别技术:利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的目的。
系统结构:工业界经常将RFID系统分为阅读器、天线和标签三大组件。
条形码:将宽度不等的多个黑条和空白,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。
RFID标签的原理:与条形码相似,但与其相比还具有以下优点:体积小且形状多样;耐环境性、可重复使用、穿透性强、数据安全性高。
RFID标签的分类:被动式标签、主动式标签、半主动式标签。
第三章:传感器技术
传感器:指能感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。转换元件指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适用于传输或测量的电信号部分。
传感器作为信息获取的重要手段,与通信技术、计算机技术构成了信息技术的三大支柱。
无线传感器节点:和传统的传感器不同,无线传感器节点不仅包括了传感器部件,而且集成了微型处理器和无线通信芯片等,能够对感知的信息进行分析处理和网络传输。
无线传感器节点性能发展主要受到以下三个方面的制约:功耗的制约;价格的制约;体积的制约。
传感器的应用:军事监测中的传感器(VigilNet);智能楼宇中的传感器(LoCal);医疗监控中的传感器(Mercury);
在传感器的硬件平台和软件程序设计时应考虑低成本与微型化、低功耗、灵活性与拓展性、鲁棒性。
第四章:定位系统 位置信息包括三大要素:所在的地理位置、处在该地理位置的时间、处在该地理位置的对象(人或设备)。
GPS系统组成部分:宇宙空间部分、地面检测部分和用户设备部分。
定位技术:基于距离的定位;基于距离差的定位;基于信号特征的定位;
第五章:智能信息设备
通道:指用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的通信方法。
多通道交互:是指使用多种通道与计算机通信的一种人机交互方式。
智能设备呈现三个趋势:更深入的智能化、更透彻的感知和更全面的互联互通。
第六章:互联网
互联网基本组件:网络接入方式(拨号上网、DSL、以太网、电力线、WIFI)、网络核心(电路交换、分组交换);
第七章:无线宽带网络
无线网络基本元素:无线网络用户、无线连接、基站;
无线网络的种类:基于采用不同技术和协议的无线连接的传输范围,可以将无线网络分为四类无限广域网、无限城域网、无线局域网、无线个人局域网。
第八章:无线低速网络
低俗网络协议主要种类:蓝牙、红外、802.15.4/ZigBee;
蓝牙:是一种比较典型的短距离无线电通信技术。在蓝牙通信中,蓝牙设备有两种可能的角色,分别为主设备和从设备。同一个蓝牙可以在这两种角色之间转换。一个主蓝牙设备可以最多同时和7个从设备通信。在任意时刻,主设备单元可以想从设备单元中的任意一个发送信息,也可以用广播方式实现同时向多个从设备发送信息。
红外:利用红外线传输数据。
第九章、移动通信网络
移动通信发展历史:第一代移动通信——模拟语音、第二代移动通信(2G)——数字语音、第三代移动通信(3G)——数字语音与数据。
GSM蜂窝网络种类:按照蜂窝大小的角度可以分为四种,宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝、伞蜂窝。
中国3G标准:TD-SCDMA、W-CDMA、CDMA2000。第十章、数据库系统
关系数据库的缺点表现:缺乏对真实世界实体的有效表达;缺乏对复杂查询的有效处理;缺乏对Web应用的有效支持。
关系数据库的优势:与早期数据库相比,其优势有高度的数据独立性;开放的数据语意、数据一致性、数据×余性;灵活的自定义数据操作语言。
物联网数据的特点:海量性、多态性、关联性及语义性;
第十一章、海量信息存储
网络化存储:是存储大规模数据的一种方式,能够提供高可靠性和经济性。网络存储体系结构:直接附加存储、网络附加存储、存储区域网络。直接附加存储(DAS):是指将存储系统通过缆线直接与服务器或工作站相连。其优点在于管理容易、成本较低、结构也相对简单。
网络附加存储(NAS):是一种文件级的计算机数据存储架构。其是将网路作为存储实体,更容易实现文件级别的共享。
存储区域网络(SAN):是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构。
第十六章:智能交通
智能交通系统:通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通信技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能、同时也能降低能源消耗和对地球环境的负面影响。
智能交通的物联网技术:无线通信、计算技术、感知技术、视频车辆监控、全球定位系统GPS、探测车辆和设备。
智能交通系统的各个组成部分:先进的交通信息服务系统(ATIS);先进的交通管理系统(ATMS);先进的公共交通系统(APTS);先进的车辆控制系统(AVCS);货运管理系统;电子收费系统(ETC);紧急救援系统(EMS)。
第十七章:智能物流
现代物流的发展阶段:粗放型物流——系统化物流——电子化物流——物联网化(智能)物流。
智能物流的特点:智能物流的发展呈现精准化、智能化、协同化的特点。
第十八章:智能绿色建筑
智能建筑:指通过将建筑物的结构、设备、服务、和管理根据用户的需求进行最优化组合,从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。
网络化管理:是指通过先进的现代性设备将原本分散开来的单体通过技术手段组建成一个网络来进行管理的一种管理模式。
简单网络管理协议(SNMP):是专门设计用于在IP网络管理网络节点(服务器、工作站、路由器、交换机及HUBS等)的一种标准协议,它是一种应用层协议。
二、简述题
从网络的发展角度来观察,物联网具有哪些特点?
物联网具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。
RFID标签与条形码相比具有哪些优点?
体积小且形状多样;耐环境性;可重复使用;穿透性强;数据安全性。
作为一种无线通信技术,ZigBee具有哪些特点?
数据传输速率低、功耗低,成本低,时延短,高安全性,高可靠性,优良的网络拓扑能力,有效范围灵活、布网容易,工作频段灵活,网络容量大。
1.1 国家可持续发展需要绿色技能
我国作为当今世上环境问题最为严重的国家之一,在过去的几十年间受恶劣生态环境的影响导致我国每年的GDP都将损失7%~20%,环境问题已经升级为我们不得不面对的挑战。随着工业二氧化硫的大量排放,目前我国大、中城市的总悬浮微粒和降尘基本都超过国家规定的标准。全国600多个城市中,仅有不到1%的城市大气环境质量符合国家一级标准,相当于发达国家五六十年代污染最严重时的水平。人均淡水资源匮乏,水污染成为普遍问题。中国拥有28000亿立方米的淡水资源总量,占全球水资源的6%,居世界第四位,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大。但人均却只有2200立方米,远远低于世界平均水平,被列入全球人均水资源最贫乏的国家。且我国现存七大水系,即长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河总体都检测出轻度污染,全国约有一半人口没有清洁用水。再者,由于气候变化及对土地的过度开发,土地持续荒漠化,水土流失问题日益严峻。据统计,九十年代中国遭受的强沙尘暴天气为每年23次,而这一数值在50年代仅为每年5次。全国每年流失的土壤总量则多达50多亿吨,每年流失的土壤养分相当于4000万吨标准化肥。我国荒漠化土地面积已占国土陆地总面积的27.3%,而且每年仍以2460平方公里的速度在增长。除此以外,还有各种不可忽略的工业污染,如废水污染、废气污染、废渣污染、噪音污染等。这些污染若不及时进行预防和治理,将会对人民正常生活条件造成严重破坏,后患无穷。
联合国秘书长潘基文曾说:“环境、经济和社会指标告诉我们,我们目前的发展模式是不可持续的,气候变化正在摧毁我们通向可持续之路。当今世界面临迫在眉睫的挑战,而资源却日益紧缺,绿色经济与可持续发展为我们调整方向提供了最好的机遇。”1996年,我国政府在《中华人民共和国国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标刚要》中开始明确提出“实施可持续发展战略”。此后在“十五”计划纲要提出要提高我国的“持续发展能力”;“十一五”计划纲要中提出“建设资源节约型、环境友好型社会”;“十二五”发展规划纲要中提出通过“绿色发展”而建设“资源节约型、环境友好型社会”。2016年“十三五”规划纲要首次提出了生态环境质量总体改善的目标,并再次强调绿色发展理念,制定了改善空气质量、地表水质量的指标,实行最严格的环境保护制度,发展低碳循环经济、构筑生态安全屏障,中国将在实现富裕的同时建设优美的生态环境。国家多次将可持续发展、绿色发展作为政府工作的目标方向,那么,什么是可持续发展、绿色发展?可持续发展是指既满足当代人的需求又不损害后代人满足需求的能力。绿色发展既包括传统可持续发展中所关注的人口和经济增长与粮食和资源供给之间的矛盾,同时也强调气候变化对人类社会的整体性危机。绿色发展更加强调经济系统、社会系统与自然系统的系统性、整体性和协调性。换句话说,就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展,它们是一个密不可分的系统,既要达到发展经济的目的,又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境,使子孙后代能够永续发展和安居乐业。
国家的可持续发展、绿色发展是一项无比艰巨的任务,它不仅需要大批具备绿色技能水平人才以满足低能耗、低物耗、低排放等等的绿色发展需求,更需要这批人才具有可持续发展理念、绿色发展的理念。
1.2 国际社会绿色技能发展现状
在可持续发展领域,澳大利亚一直走在国际前沿。澳大利亚社会成员受教育程度相对较高,他们对环境污染情况、气候变化趋势更加关注。澳大利亚从政府到民众社会各个阶层的人员普遍对绿色技能持支持态度。澳大利亚绿色技能的推行是自上而下的,澳大利亚联邦政府从2009年开始连续出台了几个关键的文件《绿色技能协议》、《绿色技能行动计划》、《国家职业教育培训系统可持续政策及行动计划》,从行业角度对于如何实现绿色技能目标、与业界互动的具体问题做了阐述和规划。提出大力发展可持续技能培训,开发面向绿色技能的培训产品和服务。为澳大利亚社会各界进行绿色技能发展和实施提供政策支持和资金保障。根据研究人员统计,澳大利亚以建筑业、运输和物流业、可再生能源产业、农业为主的五大行业表现出对绿色技能人才的迫切需求,这成为绿色技能发展的最强动力。澳大利亚TAFE学院将绿色技能培训内容与课程体系实现了有机结合,让可持续发展理念能够潜移默化地影响和改变学生的行为,培养出具有可持续发展理念的具备绿色技能的高素质人才。
韩国是又一个将绿色发展作为一项国家战略的国家。韩国通过法律(绿色就业法案和绿色职业技能发展法案)和制度体系支持技能发展。政府建立中长期绿色培训和需求预测机制,并为新能源和可再生能源行业制定有效的、实质性人才政策。通过技能类型划分绿色职业,职业培训的重点从培育轻工业中的低技能工人,到高熟练度、高生产效率的工人,并组建与高等院校和大专院校整合进行改革,以提高教育和人才培养的质量。通过《职业培训促进基金法案》,为私立以及公司内部职业培训提供财政支持,鼓励各个企业推进职业培训。韩国在职业培训机构、高校和企业推进绿色技能拓展能力开发项目方面的举措为发展中国家建立有效的政策和发展战略,满足日益增长的绿色就业需求提供了典范。
1.3 中职物联网课程中引入绿色技能理念的必要性
这些年物联网技术在智能交通、智能电网、智慧物流、智能工业、精细化农业、智能医疗、智能家居、环境监测与灾害预警、公共安全与社会公共事业等领域内已开始全面普及并快速发展。而交通、物流、工业、精细化农业、智能家居、环境监测恰恰是推动绿色经济发展的几大关键领域。职业学校是向各个领域输送人才的摇篮,推动和绿化职业教育,让可持续发展、绿色的理念改变学生的思维和行动方式,让职业教育的学生更能适应绿色经济的发展需求。如今各大高职院校已经越来越重视绿色技能的培养,在课程的设置安排中有意识的加入了绿色技能的学习。中职学校作为培养一线岗位技术人才的摇篮,更需要关注课程中绿色技能理念的渗透。
2 物联网课程中的绿色技能理念
2.1 绿色技能
绿色技能就是完成绿色工作任务所需要的能力,在生产、服务和市场环节提供绿色产品的能力。除了技术技能,绿色技能也包括自我学习能力、沟通能力及创新能力等可持续发展能力。
2.2 物联网课程中的绿色技能理念
2.2.1 能源绿色化理念
目前,为了减轻能源供给紧张,全球气候变暖的问题,世界各国都致力于寻找新的能源来代替传统的能源供应。我国日益突出的环境污染问题也正在警示着我们,再不加大加快清洁能源、可再生能源的开发建设,我们的经济社会生活都将受到严重威胁。在能源紧张的情况下,物联网设备的能量来源问题成为多方研究的热点。其中,以微能源技术为代表的绿色新色能源供给方式引起大家的广泛关注,并已经开始在物联网中体现出了巨大的功能潜力和技术优势。
所谓微能源技术,是因地制宜地将物联网设备所处环境中存在的其他形式的能量转化为电能的一种技术。在人们生活的物质空间里存在着各种潜在的、可以利用的能源,例如太阳能、潮汐、风能、热能、机械振动能、声能、电磁能等。如果这些能源能被充分利用,单个物联网设备乃至整个物联网的使用寿命将大大延长。在物联网设备上存储这些绿色的能源,并将其转化为电能是物联网领域中需要重点研究的内容。
2.2.2 设计模块化理念
物联网系统设计中需要考虑结构设计。使用传统的设计方法进行系统结构进行设计,经常出现以下的情况:
1)周期长:系统结构设计的周期很长。
2)维护困难:一旦系统某个地方需要维护,整体都要跟着改动。
因此,为了解决这些问题,我们要寻找一种新的方法来提高系统结构设计的效率。设计模块化,就是一种能够解决产品设计周期长,维护困难的有效方法。设计模块化,就是设计划分出一系列不同的功能小模块,根据不同的市场需要,通过模块的选择和组合,可以构成不同的产品。
设计模块化具有显著的优点:
1)采用设计模块化能将复杂的整体分解成多个功能较为简单的小模块,让开发人员能够同时多线并行开发,有效地缩短开发时间,降低产品研发的费用。
2)采用设计模块化让系统维护更加高效便捷,一旦需要对系统的某一方面进行改进,只需要改动某一个或几个模块,不需要进行整体改动,提高了效率,节约了时间和成本。
3)采用设计模块化更有利于产品零部件标准的创建,标准化的零部件更适合批量生产,企业可以从批量生产中获得最大的利益,让企业以较低的成本,满足市场多变的需求。
2.2.3 技术标准化理念
技术标准化具有许多的优点,首先,统一的技术标准可以减少重复建设,让资源利用合理化。其次,先进的技术标准具有导向作用,是产业发展的风向标。另外,标准化技术可以提升企业的竞争力,让企业在市场竞争中处于不败之地。
物联网产业是一个新兴的产业,它不止包含传感器产业,还涉及制造业、通信业、智能处理和应用服务等产业。它覆盖的技术领域非常广泛,涉及总体架构、感知技术、通信网络技术、应用技术等各个方面。在任何一个产业的发展过程中,标准体系的建立、完善以及协议的制定执行都是必不可少的支撑环节,物联网产业也不例外。
然而,在全世界范围,物联网没有完整统一的标准体系出台,标准体系的缺失将大大制约技术的发展和产品的规模化应用,所以标准体系的建立将成为发展物联网产业的首要先决条件。只有制定统一的技术标准,才能促进合作大发展,少走弯路,减少重复建设和资源浪费。
2.2.4 高能效理念
能效从物理学角度,是指在能源利用中,发挥作用的与实际消耗的能源量之比。所谓“提高能效”,是指用更少的能源投入提供同等的能源服务。
节约能源并不是减少使用能源,降低生活品质,而应该是提高能效,降低能源消耗。以电力为例:电力节能可分成减少功率消耗和减少电能消耗两大类。减少功率消耗没有轻松的方法,只有老老实实的提升用电设备的内部效率或改进工艺流程,例如选用高效率的马达等。减少电能消耗则要从减少用电时间做起,例如自动开关的灯光、随手关灯等。
3 结束语
社会在不断进步,经济在迅速发展,人们对生活环境和生活水平的要求也在逐渐提高。物联网技术的应用越来越多的出现在人们的生产生活中,要使物联网技术能更加契合国家的可持续发展战略,可以尝试在中职物联网教学方面采用新的教学模式。绿色技能理念,就是一种需要在中职物联网课程教学中慢慢渗透的绿色理念。我国经济有效健康的发展需要提高资源的利用率,促进资源的可持续发展。因此,在中职物联网课程教学中,教师要学会合理安排学生的学习模式,将绿色技能理念合理渗透到教学当中,培养学生可持续发展的理念,在进行物联网相关知识学习应用的过程中,理解资源与环境和谐发展的观念,促进绿色技能理念在中职物联网课程教学中的渗透。
摘要:我国的环境问题日趋严重,资源日益紧缺,频发的经济和社会问题让我们意识到可持续发展、绿色发展的重要性。环境、经济和社会的可持续发展需要大批具有绿色技能的人才,而中职学校作为培养一线岗位技术人才的摇篮,需要关注课程中绿色技能理念的渗透。让可持续发展、绿色的理念改变学生的思维和行动方式,让职业教育的学生更能适应绿色经济的发展需求。
关键词:物联网,绿色技能,可持续发展
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关键词:中职院校 物联网教学 工作导向
随着科技和社会的蓬勃发展,物联网企业对岗位任职提出了明确的要求,要求从业者在具备基本岗位技能的基础上兼具专业技能和综合能力,以保证持续的竞争力和发展力。
一、中职物联网课程教学改革的依据与目标
1.改革依据
中职教育强调人才培养的应用性,突出人才与企业岗位的对接性,注重教学过程中的工作体验性和过程性。我国职业教育从国外引入了工作过程系统化的职业课程开发理念,而且越来越受到重视。对于物联网课程教学而言,物联网课程开发与设计的内涵是以学生为中心,将学习过程改造为工作过程,使学生在学习中熟悉工作,在工作中学习知识,进而培养自我学习能力。工作过程导向的学习方法需要学生在不断的工作中巩固和学习知识,这就对学生的学习能力、理论转化为实践的能力提出了更高的要求,进而使其成为更优秀的人才。因此,中职物联网教学进行工作导向改革具有明显的依据和需求。
2.改革目标
中职物联网教学具有明显的应用性,强调学生的实际运用能力,因此在对物联网教学进行改革时,结合工作过程导向的实际要求,应将构建工作过程系统化作为预期目标,包括课程体系制订、课程内容设置、课堂教学与评价,以及基于物联网的工作过程、职业能力的培养等。因此,基于工作导向的物联网教学改革的总体思路应集中于三个方面:一是充分了解和把握物联网企业对岗位工作任务、岗位职业能力等方面的要求;二是将工作任务转化为行动,进而转化为学习;三是结合职业能力要求与学习领域,构建物联网教学体系。
二、中职物联网课程教学改革实践
1.企业需求的职业能力分析
在综合掌握了物联网相关课程后,对本市及周边地区物联网相关企业进行调研,同时进行专家访谈,调研与访谈的内容包括企业对岗位职业能力的要求、岗位工作任务与工作过程等。分析结果显示,其一物联网项目方案拟订工作要求的职业能力包括了解行业业务系统、产品发展趋势、特定行业物联网系统方案等;其二物联网项目实施与工程管理工作能力要求精通物联网项目工程管理,掌握物联网系统集成与测试,熟悉项目验收方法、步骤、标准与依据等;其三物联网设备配置与调试工作要求掌握物联网终端设备安装与调试、传输网络组建与调试、系统故障排除与调整优化,以及物联网系统性能分析等;其四物联网系统管理与维护工作要求熟悉特定行业物联网业务系统、掌握软件安装维护以及日常监控与例行维护等。
2.符合企业实际需求的课程体系构建
在综合分析总结了物联网企业和岗位对职业能力的要求后,围绕工作过程与范围,对中职物联网课程内容进行组织与设计,并制订与之对应的目标。课程体系的构建要体现物联网岗位工作的全过程,课程教学的过程应以完成工作任务为主线,并随时根据岗位的实际需求和工作过程的实际情况调整课程教学内容。以学期为单位,结合物联网岗位技术要求和职业能力要求,将课程内容设计为模拟工作的过程,覆盖整个工作过程和任务,围绕学生的实际运用能力进行。
3.教学情境设计
中职院校物联网学科教学离不开课堂教学与实验教学,从现状和条件来看,这两种模式是中职院校物联网课程教学的主要模式。因此,为了体现工作过程导向,就必须进行科学合理的教学情境设计。教学情境的设置一方面要结合实际工作任务与工作过程的需要,以及学生职业能力培养的需要,另一方面要结合学校教学设备、教师执教能力等。物联网教学情境设计的宗旨是使学生能够获得完整的工作过程所涉及的专业知识、专业技能、职业体验和职业经验。
三、课程改革效果评价
经过对物联网学科的教学改革,对笔者学校物联网相关专业班级进行了实践教学实验,课程教学过程以教学情境实现对工作过程的模拟。结果表明,基于工作导向的物联网课程教学获得了更好的教学效果,学生的职业素质与职业技能表现得更为突出,这说明工作过程导向的教学理念在物联网课程教学中具有一定的价值。
参考文献:
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