物联技术变革职教实训教学

文/王宇昕 周文楷

物联技术变革职教实训教学

文/王宇昕 周文楷

随着信息化程度的提高，越来越多的新型数字媒体设备被广泛的使用，人们在获取知识技能时，不仅重视媒介而且更注重感受。物联网技术可以将教学资源、实训实验设备和人们手中的终端很好融合，改变职业学校的实训教学模式。

依托于物联网的概念，我们可以从简单的信息资源的联网，逐步扩展到对所有接触到的设备的联网。这种概念的出现给传统的各个领域、各个行业带来了深刻的影响，这其中也包含对于职业教育的影响。

物联网提升实训教学效果

实训教学是职业教育的一个重要组成部分。职业学校兴建各类实训基地，开设各类实训课程，目的是利用信息化技术营造出来的各种环境都是帮助受教育者增强学习体验，最大限度满足他们获取知识和技能的需求。

实际实训教学过程通常是：教师在实训课前布置实训内容，并提供有关资料；学生则针对教师布置的内容，完成课前预习工作；在实训课上，教师将学生分成若干组，实训操作要重复讲述若干遍，但仍然无法保证学生正确完成每一个环节。学生在进入到实际的实训场所前，虽然接受了一些理论教学或者模拟实训，当接触到真实环境和设备时，还是不能快速、正确反映出操作流程和动作。另外，一个教师要面对超过30人的班级进入实训场所，也很难照顾到所有学生操作或者出现的各类故障。

解决上述问题的方式就是引入物联网的概念，利用成熟的射频识别网络，结合GPS技术，对现有的网络教学平台进行革命性的改革，从表现形式上和组织形式上进行重新设计，真正将网络教学平台延伸到实训教学整个过程中，而不仅仅是躲在课后。

图1 实训教学网络环境拓扑结构

实训教学环境设计

职业学校可以按照物联网要求，构建一个全新的实训教学网络环境，如图1所示，这个网络环境应包含感知层、网络层和应用层。

感知层：感知层依赖于射频网络和传感器技术。传感器用于采集信息，射频技术用于将采集的信息传递到无线网络中。他们主要是用于捕捉安装在实训场地、实训设备、使用人员等基本信息。

网络层：网络层在模型中即建设好的无线局域网和有线局域网。他用于将感知层信息上传至应用层，并将应用层处理的结果通过网络传递到模型的其他环节中，便于数据的加工和使用。

应用层：应用层是对来自网络层传递的感知层获取的信息进行加工，并放入到实际的系统中而解决该类应用的逻辑层。在职业学校中，应用层主要是指网络教学平台处理感知层采集的信息，实现学生、设备和教学资源间的信息传递与控制。

在物联网实训环境中，进入实训基地的人员身份和设备之间相互自动识别，设备自动开启或关闭一些功能，校园网向用户推送相关资源。在实训教学过程中，学生携带专用手持式终端，接近某个实训设备时，学生的手持式终端会通过射频技术自动扫描贴设备上的电子标签，并将读取的信息通过无线网络上传至网络教学平台。实训设备也通过射频技术识别学生身份，启动相应功能，同时也向网络教学平台传送学生身份信息。网络教学平台根据接收到的学生身份和实训设备信息，自动向学生推送与当前设备一致的实训内容和学习资源。学生根据手持设备上的内容，来完成实训课程学习。这样，就利用了物联网为每名学生提供了一名“专职实训指导教师”，解决了师资不足的问题。

在现有网络教学平台中引入物联网技术和概念成为关键，其改造过程要对下六个环节进行重新设计。

1. 新增识别用系统字典用于存放电子标签信息，并规划处对照信息表。有了这个系统字典，网络教学平台才好进行深入的加工与处理。

2. 对照与识别系统。依托于报文和系统字典，以及建成的身份库、资产信息库、课程资源库等信息进行加工，最终目的是将设备、人员、场地、课程、资源等信息进行一一关联，并为系统的推送作准备。

3. 推送和搜索系统。相比于常见的推送系统和搜索，这里强调的是针对通过对照与识别系统加工后，有关联数据基础上的推送与搜索。举例来说，当系统经过对照识别出A学生正在B车间，针对C设备来操作时，网络教学平台会调用A学生的课表，自动查找出该学生此时课程信息，并针对B车间的属性调用出该车间所承担的实训总任务，再根据C设备能完成的具体实训内容，交汇出该生目前可能会使用的资源，并通过网络推送到学生使用的终端设备中。

在呈现时，对于终端设备主要提供相应的链接及搜索对话框。学生可以通过点击链接来实现对于一般内容的查看和学习，对于较难的或者链接中未提供的内容，则可以通过搜索来获取内容信息。在网络教学平台中，还可以为每名学生生成一套状态记录仪，用于存放学生学习记录，以便于学生掌握学习进度。

4. 误操作预防系统。针对一些危险性高的实训项目，应在实训设备中增加误操作预防系统。这个系统应包含如下四个部分：

①终端接管系统。在真正实训前，应通过系统将操作设备的操作界面接管到终端设备上，使学生通过终端设备完成预操作。

②标准操作流程管理。在这个环节中，教师预先将标准流程输入到网络教学平台中，通常这个顺序化流程，防止学生误操作，一旦操作不合符规范，会出现提示，甚至直接停止。

③预操作评测系统。根据学生的预操作情况，设定一定的量化指标，如完成时间、错误率等信息，给学生一个评价。对于评价在优以下的学生，将逐级增加预操作的次数，以达到实际操作的要求。

④脱挂系统。当学生能熟练掌握操作流程后，系统会将终端接管系统关闭，学生直接操作实际设备，完成实训内容。

5. 问题自助服务专家系统。类似于目前的在线自助服务系统，在终端和网络课程教学平台之间构筑出一个自助服务专家系统，用于自动回答学生的一些提问。

6. 教学演示系统。这个系统主要是在操作之前，用于整体演示操作各个步骤，并且可以根据实际情况，分步骤进行演示，以达到教学效果。

经过上述六个方面的改进，依托物联网技术，为每名学生配备一名“专职实训指导教师”就成为了可能。这将根本改变实训课程中缺乏指导教师的软肋，改善了学生实训的环境，增强了学生学习的感受，使学生能更好的融入到职业技能的学习中。这对整个职业教育来说，都是值得尝试的事情。

(作者单位为北京电子科技职业学院)