五年制高职物联网专业实训基地建设案例研究

彭文华

摘 要：五年制高职物网应用技术专业是一个新兴的专业，与本专业相关实训基地的建设普遍处于方案调研、规划和设计认证的初级阶段，缺少成熟且具有示范效应的案例。重点介绍了江苏联合职业技术学院常州刘国钧分院从2013年初开始的近两年的物联网专业实训基地建设案例研究的经验和后续思考。

关键词：物联网；高职教育；实训基地；课程设置

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）02-00-03

0 引 言

五年制高职针对应届初中毕业生，由省级招生部门一次办理录取手续，在同一所高校“五年一贯”就读。 它整体设计学生的知识、能力和素质结构，统筹安排中高等职业教育的课程体系，在五年时间里，既保证了高职教育的文化素质要求，又达到了国际上培养同类人才专业技术课程有效学时三年以上的要求。五年制高职物联网技术与应用专业是个新生专业，以江苏省为例，2011年首次有学校新增该专业，截止到2014年有9所学校开设该专业。专业实训基地建设是专业人才培养的重要保障，物联网实训基地的建设普遍处于方案调研、规划和设计论证的初级阶段，物联网专业实训基地缺少成熟且具有示范效应的案例。

1 核心概念的界定

本文探讨的是五年制高职物联网应用技术专业实训基地建设，重点建设是现有各高校及生产企业的物联网设备调研、校内实验实训基地建设方案制定和基地建设实施；附带有物联网专业的人才培养方案修定、课程标准建设、教材开发、师资培养、校企合作等。希望以点带面，逐渐建成有示范效应的本专业实训体系。

2 研究依据

本研究依据陶行知先生“教学做合一”教育思想和江苏省五年制高职物联网应用技术专业人才培养方案。积极对接物联网行业发展需要，深入研究本地区物联网产业构成、核心内涵和发展特色，关注其产业化和可推广的实际应用外延，分析产业人才培养需求，明确专业建设目标、实现方法和途径，尤其是要坚定不移地将五年制高职物联网应用专业人才培养目标对接物联网产业中、低层从业人员岗位能力要求，建立有别于普通高校本科段的高职物联网应用专业。其中人才方案中明确的培养目标和就业面向如下：

培养目标：能从事物联网工程系统集成及相关技术产品的开发、应用推广工作，物联网工程施工和现场管理工作，物联网设备安装、调试、维护和应用管理工作，物联网及计算机相关产品的营销及售后服务等工作的的发展型、复合型和创新型的技术技能应用型人才。

毕业生就业面向：物联网产品（传感器与RFID等）生产、销售的物联网企业，嵌入式系统编程及标准配置套件集成、物联网硬件研发、物联网应用软件开发、物联网工程施工的等物联网项目集成企业，具备物联网应用（网络组建、系统配置、管理和维护）的企事业单位。

3 研究宗旨、目标、途径

研究宗旨：以学校为单位加速推进物联网专业实训基地建设，为同类院校相关专业的实训基地建设提供参考。

研究目标：按行业应用岗位模式建设实训基地，构建实践教学体系，从实践层面加强学生对于感知层、传输层、数据处理层和应用层技术知识和应用技能的认识、理解和应用。根据人才培养方案规划以及已经拥有的电工电子实训室、计算机组装维护实训室、网络组建综合实训室、网络综合布线实训室、物联网体验实训室完善的基础上，重点建设具有无线传感网与RFID应用、物联网嵌入式系统应用开发、物联网综合应用实训（如物联网智能家居系统实训室、物联网智能农业系统实训室、物联网智能安防监控系统实训室）相关的功能的实验实训室，建成相对完整的五年高职物联网应用技术专业实训基础。

研究途径：采取校企合作的模式共同开发、建设有示范效应的、样板式的校企联合实训室，共同提高实训基地建设水平。

4 研究的主要过程

完善五年制高职物联网应用技术专业实施性人才培养方案。

根据专业指导性人才培养方案，完成了江苏联合职业技术学院（常州刘国钧分院）五年制高职物联网应用技术专业实施性人才培养方案的修订和实施说明。进一步明确专业发展的定位、目标和要求，突出应用型高技能人才的培养。

4.1 实验实训室建设方案调研。

自2013年1月到11月中旬先后组织赴无锡职业技术学院、江苏理工学院、河海大学常州校区、常州工学院、常州移动有限公司、上海英之一物联网公司、上海思科亚洲体验中心等进行物联网专业建设和物联网专业实验实训室建设调研，熟悉了北京凌阳、北京博创、北京华育迪赛、北京赛伯特、南京未来星、无锡泛太、浙江高联、浙江亚龙、南京第五十五所、上海企想、四川无线龙等企业的物联网相关实验实训建设设备和方案。

通过调研发现，市面上各大生产厂家推出的产品较多，主要分为两大类：实验箱开式装备和实训类装备。主流的物联网实验箱基本围绕传感器、射频识别技术、Zigbee、无线互联、3G等技术开发，能满足多种教学实验；但所涉及的内容脱离实际，设备主要实现物联网感知层与网络层理论功能，对于应用层则较少涉及，缺乏应用对象，学生通过实验较难了解掌握的联网实际工程技术的应用情况；涉及知识点有限，物联网作为复合型专业涵盖了传感器与检测、通信与网络、射频识别、嵌入式系统、物联网数据融合及管理等众多相关技术，现有实验箱覆盖技术不全面，有的只是包含个别技术。

根据实际教学经验，根据单个技术开发的实验箱可以用于满足单门课程的教学或者是模块化教学，比如RFID实验箱、嵌入式实验箱可以分别满足《RFID技术与应用》和《嵌入式技术与应用》两门课程的教学。但对于《物联网综合实训》这样需要综合多种技术的课程来说就需要功能全面的实验箱才能满足教学。灵活采购单一技术功能的实验箱和综合功能的实验，教学中根据需要交替使用，即可以节省全面采购全功能实验箱导致的费用上升问题，又可以解决设备的争用问题。

结合以上分析并根据人才培养的定位，将专业课程实施、学科研究、职业技能认证三为一体的工信部物联网应用工程师认证实验室方案顺利通过论证（包含三个独立的实验箱：嵌入式CORTEX A8平台实验箱、RFID工程实训实验箱、物联网应用工程师考试学习套件实验箱），并将认证的部分内容嵌入到相应的课程教学中实现“双证融通”，该实验室2013年底建成并投入使用。

4.2 组织教师参加物联网相关师资培训。

自2012年年底到2014年1月，组织教师9人次分别参加教育部、华夏教育基金会、全国技能大赛等物联网相关教师培训，促进教师在物联网相关知识、技能领域的能力和水平的提高。

4.3 组织教师到物联网（传感网）博览会观展。

自2012年开始，连续三年组织教师观展无锡国际物联网（传感网）博览会，提高专业教师对物联网的认识，追踪物联网技术和应用的发展趋势和变化。

4.4 参考课程标准的制定。

江苏联合职业技术学院电子协作会是我们进行五年制高职物联网应用技术专业建设的直接指导和管理机构，在协会的安排和帮助下，刘国钧分院完成了两门专业核心课程《物联网安全技术》、《物联网综合布线》的课程标准制定。

4.5 组织学生备战职业学校技能大赛，以赛促建物联网综合实训室。

自2013年有物联网赛项比赛，连续两年参加江苏省的职业学校技能大赛。2013年江苏省职业学校技能大赛，获得“智能家居安装与调试”项目高职组三等奖、中职组三等奖和教师组三等奖。2014年江苏省职业学校技能大赛，获得“智能家居安装与调试”项目高职组一等奖、中职组三等奖和教师组三等奖；获得“移动互联与物联网技术”项目高职组二等奖、中职组三等奖和教师组三等奖。通过大赛锻炼教师队伍，积累专业知识和技能。以大赛指定设备逐步建立起物联网综合应用实训室，目前已经有国赛和省赛指定的“上海企想”智能家居实训设备8套，移动互联与物联网技术实训设备2套，云安全实训设备1套。

4.6 积极承办、组办物联网师资培训班。

2014 年1月15～21日顺利承办全国物联网技术应用人才培养认证项目办公室第九期“物联网工程/物联网应用技术及相关专业师资培训班”。2014年7月10日-19日顺利承办的华夏基金会暑期物联网应用技术专业教师培训项目。培训分别在建成的物联网认证实验室和筹备建设中的物联网传感器实验实训室进行，通过培训较好的检验了认证实验室的实验实训功能，熟悉了物联网应用工程师认证的流程，给物联网传感器实验实训室的调研更加清晰了建设思路。

4.7 升级早期建成的物联网体验中心。

该体验中心建成于2011年底，包含智能家居、智能超市、智能书架三个体验项目。使用两年发现存在以下问题：部分设备采用电池供电，运行效率不足，使用不便，且无法根据需要动态增加实验室设备；窗帘和智能插座采用串口控制，运行不够稳定；网关稳定性有待改善，易出现通信不畅的情况；上位机软件控制显示界面不够直观，界面美观度不足；软件平台仅支持Firefox（火狐）浏览器，不能兼容其他浏览器；数据采集、数据处理和控制物联网设备都在网页中进行，运行不够稳定；后台管理流程和接口复杂，不符合学校实训需求。

我们按以下原则对体验中心的软件和硬件进行了升级改造，基于原有的技术实现与规范，不改变原有的业务与数据结构 ；客户端基于标准浏览器；充分重视软件构架设计和数据库设计；充分利用现有网络资源；充分利用现有的设备资源；支持各种接入方式。在原有的技术框架的基础上，针对新的需求进行功能的扩展。升级后的物联网应用管理平台采用3D交互技术，调试区运用3D模拟三维立体造型渲染技术演示了智能家居未来生活场景，让人身临其境，更形象直观地展示了物联网在普通家庭中的智能仿真应用。实现各个系统的可视化监控管理，包括子系统的总体概览、具体设备的状态实时显示、控制；设备节点参数的配置；每个系统设备的操控界面、状态变化，实现仿真可视化效果；支持串口、ZigBee、RFID、Wi-Fi、GPRS等不同数据来源和网络协议；软件系统与现场设备通信以自主研发的NetServer 2.0应用服务软件为中介，NetServer服务与网关通信采用TCP方式进行数据的传输与接收。

硬件升级线路改造，使增加的实验室设备可以正常使用。网关软件更新，使网关稳定性增加。改造前温湿度和光敏模块都为电池供电，产生稳定性和长时间使用会电池老化等问题，改造后为12 V稳定供电，使用起来更稳定，解决电池问题。改造前窗帘电机为串口控制并且不稳定，改造后变为ZigBee控制且稳定性增加。ZigBee路由器更新，从电池更新为12 V稳定供电。烟雾传感器更新，从电池更新为12 V稳定供电。可燃性气体更新，从电池更新为12 V稳定供电。智能插座更新，从串口插座改为ZigBee控制读取，显示更人性化，读取数据更稳定。

原有系统采用MySQL数据库作为数据支撑，但经过一年多的使用发现该数据库不够稳定，偶有出现掉线情况，影响学校正常教学使用，因此更换为SQL Server 2005数据库，作为一款微软的中型数据库，SQL Server 2005具有安全性更高，数据结构更完善等特点。

4.8 校企合作

参加全国物联网高校高峰论坛，通过多位专家院士、企业高层及教育界先进代表共同分享物联网及物联网教育趋势、物联网产业创新应用及关键技术整合、校企产学合作等议题，并对物联网行业人才需求及学生就业、物联教育模式进行深度探讨，丰富了经验并启发了创业建设尤其是校企合作的灵感。

自2011开始我们长期保持与无锡无线龙、南京第五十五所技术有限公司等企业合作，物联网体验中心及升级工作就是校企合作的产物。

4.9 即将完成的传感器实验实训室建设。

通过方案的论证的传感器实训室建设方案要求采购包含当前几乎所有物联网功能的全功能实验箱（或者叫开发平台），开发平台包含至少5种不同无线通信方式，标配至少10种无线通信模块；平台包含应用开发接口区、云终端区、无线通信区、感知识别区、射频识别区等；平台采用独立化设计，每个区域对应模块都是可插拔的，方便更新；平台统一使用220 V供电，无需另外增加电源；平台预留节点插槽并可以给节点供电；每个区域模块配备专用的亚克力玻璃作为保护，有效达到防摔和延长使用寿命；平台配备物联网实验指导教材，专业的教学大纲指导，方便老师教学，讲课使用；支持多款外置设备添加互动。如智能家居、温室大棚等实训设备。

待该实验室建成，我校物联网应用技术专业实验实训基地硬件建设总体就完成了。

5 体会和经验

通过将近两年的建设，在“国家示范改革校”、“江苏省高水平示范校”等项目资金的支持下总投入240万左右建成了物联网体验中心、物联网认证实训室、物联网传感器实训室、物联网传感器实训室和物联网综合应用实训室。

实验实训设施建设促进了物联网专业技能大赛成绩的逐年提高，2014年省级大赛取得金牌突破。也促进了专业教师队伍的逐步形成，达到6位教师，全部为研究生；教师发展得到提高，目前有省级“青蓝工程”培养对象1名，省级领军人才培养对象1名，发表论文6篇，物联网相关专利发明6项；2014年一位教师通过副教授评审、一位教师通过高级讲师评审，目前有副教授2名、高级讲师1名、讲师3名。

具体结论和观点如下：

首先要科学制定五制高职物联网应用专业实施性人才培养方案。物联网专业实训基地建设应符合五制高职物联网应用专业实施性人才培养方案要求和特点。

物联网专业实训基地建设要体现校企互动、创新驱动、科学发展、服务社会，以研促建、统筹规划、分步实施、稳步推进，示范先行、全面感知、泛在互联、高度智能的指导思想，加强校企合作。

五年制高职物联网应用技术专业人才的培养要坚持走“双证”融通的方式。

目前还缺乏比较权威的物联网方面的认证，教育部与工信部教育与考试中心共同面向全国推广物联网认证为专业技能认证明确了途径。我们在工信部教育与考试中心的指导下建设物联网应用工程师认证实训室，认证基地挂牌正在申办中，在后续的人才培养中推广物联网应用工程师的认证。

建设实训室不是单纯的购买设备，需要将人才培养方案、课程设置、相应的课程资源建设与实验实训捆绑在一起进行整体建设，建设过程中突出校企合作，以合作为渠道进一步拓宽本校专业教师的培养途径。尤其当前物联网专业师资并不具备独立二次开发能力的情况下通过同步培训，尽快熟悉实训设备，促进专业课程实施条件的达成。

实验实训基地的建设要充分挖掘学校现有设备条件，在满足实验实训室特定功能的前提下保证不同实验实训建设的互补性和兼容性，避免重复建设，提高设备利用效率。实验室的建设是阶段性的，在完成硬件设备完成建设的情况下，仍然要花大力气挖掘和消化现有实验实训设备，要建设与之配套的课程教材和资源。

物联网专业实训基地建设关注引进先进性的、有代表性的、成熟的实验实训设备，关注全国职业院校技能大赛物联网相关的赛项及使用的设备，使基地建设促进专业提升、促进大赛成绩提高，促进师资水平提升，促进大赛普惠所有学生。

物联网专业实训基地建设要同时兼顾师资培养、课程标准、课程教材与资源开发、课程信息化等建设。

6 结 语

该研究中还存在以下问题：

目前本地区物联网产业分布较分散且产业能力还未形成规模，市场对应用型人才的需求不强，需要加大调研力度，扩大校企合作。

本专业是计算机网络技术（物联网方向）专业发展而来，现有师资主要是计算机网络、软件开发、自动化专业的，缺少掌握物联网传感器应用、嵌入式开发、通信等核心技术的师资，而且现有师资普遍缺少物联网产品生产、物联网硬件设备开发、物联网软件设计和物联网企业实践的经验。急需引进熟悉通信、传感器应用、嵌入式系统的师资，下阶段将继续加强现有师资培训、下企业实践和师资引进。

实训基地建成后还没有经历专业循环教学的检验，实训基地实施、运行管理机制及管理策略还待进一步研究。

本专业的课程标准还没有完全建成，相关课程尤其高年级课程的课程教材及资源还没有建成，课程信息化的程度不高。挖掘和消化现有实验实训设备，开发项目化教材，巧妙地把教材中介绍的对实践有指导意义的知识点尽可能地体现于项目中，要建设与之配套的项目化课程教材和资源，引导学生把知识应用于案例，培养学生对新知识的应用能力，借助“智慧校园平台”逐步提高课程信息化实施的水平。

参考文献

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