“互联网+”背景下高职物联网专业实践教学云平台的建设探索

朱静宜

摘 要：實践教学是巩固理论知识以及提升大学生综合技能素质的重要环节。针对当前高职院校物联网专业学生培养过程中实践教学的特点和存在的问题，结合当前先进的信息技术，构建了一个能体现物联网专业特色和需求的实践教学云平台，不仅满足了教师的教学需要，更提升了学生的实践、创新能力和学业成绩。

关键词：实践教学云平台；物联网专业；云计算；大数据

中图分类号：TP39；G64 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）12-0-03

0 引 言

随着物联网技术及相关产业的飞速发展，国家对物联网专业的人才需求越来越大。越来越多的高校相继开设了物联网专业及相关课程[1]。但物联网作为一个融合了传感器技术、电子电气技术、计算机软件技术、嵌入式技术、网络通信技术等多门技术的理论和实践并重的交叉学科，如何针对这些特点更科学、合理地开展教与学的工作，构建符合当前及未来物联网相关产业人才需求的实践教学云平台，是物联网专业实践教学领域亟需研究和解决的问题。本文围绕当前高职物联网专业实践教学的特点和实际情况，通过实践教学云平台全面辐射物联网实践教学环节的探索，以培养出具有市场竞争力的学生，满足社会对物联网专业人才不断扩大的需求。

1 高职物联网专业实践教学现状分析

考虑到物联网相关行业对人才的迫切需求，现阶段的学生，除了需要掌握基本的理论知识外，还需通过多元化的实践教学来培养实践和创新能力。这不仅使得学生在技术技能的学习上陷入了困境，对教师的教学而言也是一个不小的挑战[2]。因此，为了帮助学生把理论知识最大化地转化为实践能力，物联网专业的实践教学必须与实际应用紧密联系，其也随之成为众多高校进行创新性教学的重要切入点，以培养学生的创新能力及实践能力为重要前提，搭建实践教学云平台，满足物联网产业快速发展的人才需求。目前物联网专业的实践教学存在以下几方面的问题：

（1）部分实践项目实操难度大。由于设备条件等限制，教师无法进行现场演示，只能采用虚拟仿真软件进行模拟教学[3]。虽然虚拟实践环境几乎可完成大部分实践项目，但是这种实践环境毕竟是利用软件模拟出来的，与真实实践环境相比差距较大，而且长期采用模拟软件，不利于培养学生的实践和创新能力。

（2）随着物联网的快速发展与技术的不断革新，意味着教师所传授给学生的技术技能很有可能到了相关行业就已经落伍甚至被淘汰，学生在校就陷入将要失业的困境。

（3）实践教学仅仅局限于教材上的内容。大部分实践多为验证性的基础实践，无法培养学生的综合应用和创新能力。此外，由于实践教学设备不足，教师无法自行设计新的实践教学内容，也无法根据实际教学情况调整实践内容。

2 高职物联网专业实践教学云平台建设思路

建设实践教学云平台的主要目的是培养学生掌握与物联网相关的实践技术技能，同时培养学生的动手实践能力和创新能力[4]。基于此，云平台的建设包含以下几方面：

（1）传感器与传感网技术的相关实践

传感器与传感网技术是物联网的两大主要技术之一，也是物联网专业的核心课程[5]。因此，设计有针对性的传感器与传感网技术功能模块的相关实践，让学生通过实操掌握相关技术技能。

（2）RFID的相关实践

RFID是目前物联网技术中应用最广泛的技术之一[6]，同时也是物联网专业的主干课程，对学生的要求较高。因此，为了能让学生掌握RFID的相关原理和技能、设计与开发完整的RFID系统，在建设云平台时，设计和安排尽可能多的RFID相关实践。

（3）程序设计与开发的实训

物联网技术包括软硬件技术[7]。一般高校的物联网专业没有结合硬件实践和实际应用，只是单独开设与程序开发相关的课程进行教学。因此，在搭建云平台时，还需要增加软硬件结合的模块。

（4）综合应用能力的实训

物联网作为一门交叉学科，融合了多种技术，物联网系统的开发需要将这些技术综合应用。因此，在实践教学中，必须让学生掌握多种技术技能，以培养学生的综合应用能力[8]。因此对云平台的搭建提出了较高的要求。

（5）实际应用创新能力的实训

物联网专业是操作应用性很强的专业。目前，物联网的相关工作包括解决实际智能环境中的问题及某个特定领域物联网平台的开发。因此，为了保证云平台在设计时有完善的功能和扩展性，除了完成基本的课内实践外，还应培养学生在某些特定领域内解决实际问题的能力和创新能力。

由于云平台的开发受到物联网和软硬件技术发展的限制，为了保证平台的可扩充性和可替代性，在建设时利用模块化的设计思想，采用功能丰富的芯片产品，保证丰富的物联网实践教学内容，从而适应物联网产业与技术不断发展的要求。

3 高职物联网专业实践教学云平台关键技术分析

3.1 云计算的应用

云计算可将计算任务分布在大量不同地方的计算机中共同构成资源池，根据实际需要来获取存储空间、计算能力和信息服务。因此，我们可以利用云计算技术实现更加快速、便利的服务和云存储功能。

云计算在物联网专业实践教学中的应用是指教师利用云服务，针对学生的实际学习情况，构建全方位的个性化教学平台，形成学生和教师实践教学所需的学习资源池，学生可随时随地访问云平台学习，教师根据每位学生的学习情况进行个性化教学与过程性评价。在云平台中，充分利用云计算所提供的服务，构建师生共用的云教学环境。教师根据物联网特定领域的实际需求，把教学视频、学生实践内容、课内外的测试项目、学生答疑与互动交流评价反馈等内容推送到云平台中，形成全面、有针对性的教学资源。学生可通过云平台在线进行实践操作，增强实践动手和创新能力，也可在教师指导下，访问各自所需的学习资源进行自主学习。教师可利用云平台在线与学生进行互动讨论和交流，追踪学生在平台上所有的学习实操情况，及时将学习结果反馈到课堂上，也可针对学生的掌握情况及时做出调整与学习评价，从而提高教学质量，取得良好的教学效果。随着云计算技术的应用逐渐渗透到日常教学中，将会对“互联网+”背景下的教育教学产生长足的影响。endprint

3.2 大数据技术的应用

大数据技术是指从海量不同类型的数据中，快速获得有价值的信息。实践教学云平台大数据是指对学生在云平台中的学习过程进行记录存储，对每位学生产生的大量数据进行行为和学业的分析、预测，最终形成过程性评价，包括数据挖掘、学业分析、决策评价三大要素，形成大数据模型。平台中形成的最终数据能够为教师与学校的管理者提供可参考的依据，也可准确地反应学生的学业情况，及时发现学生学习中存在的潜在问题，从而对学生未来的发展做出预测。在建设云平台时，我们主要从以下几方面考虑，如图1所示。

在云平台中，首先追踪与记录学习者在平台上的所有数据，通过数据挖掘和学习分析对学习者掌握的知识进行建模；然后根据学习者在整个学习期间行为变化的状况，分析其学习行为与教学目标之间的关系，预测其学习效果，最终形成学习行为模型；再追踪与分析学习者在平台中的实践行为和表现，构建学习者经验模型。对于每位学习者在云平台上的学习情况，利用大数据技术平台形成报告，从而激发学习者的学习兴趣，提高其学习效率。大数据的应用，也为教师提供了针对物联网某些领域实践教学内容的构建，通过分析学习者的学业状况和所需掌握的实践内容，为今后的教学提供决策方案，形成过程性评价，也为学习者未来的学习提供预测。最终，利用大数据技术，对每位学习者的学业情况进行追踪，及时准确地获取学习者学习状态和技术技能的掌握程度，提高学习者的实践能力与教师的教学质量，并为个性化的学习提供依据和评价。

3.3 xAPI的应用

Experience API（xAPI），是新一代的学习技术规格，破除了以往eLearning标准SCORM只能记录课件阅读过程的局限，弥补了以往在学习记录追踪与分析决策中的缺陷。该标准的目的在于捕捉并记录包括移动学习、游戏、模拟等不同学习活动中学习者的行为。当需要记录一项学习活动时，xAPI协议就会发出“主词+动词+受词”的表示格式给学习记录库 （Learning Record Store，LRS），学习记录库记录并储存所有发生的表述及所有的活动报告，同时这些报告资料可以被传送给其他 LRS、LMS 或报告工具（Reporting Tool），而LRS能够跟其他的学习记录库分享这些数据，并且能独立存在或者存储于物联网专业实践教学云平台里。xAPI不仅成功分开了教学内容与云平台，还可同时可记录与追踪学习者的学习过程与元数据，并且能存储和管理所有学习者的个人信息、学习过程和学习评价，实现了过程与云平台的无关性。xAPI的运作模式如图2所示。

xAPI能实现不同工具间相互分享及接受各种数据的功能。教师可更清楚地了解学习者完成了哪些活动，以便给学习者提供更多合适的建议，这也大幅拓展了学习生态圈。学习者可以通过移动终端或者PC机访问云平台进行学习，不管学习者的学习行为在哪发生，都可以由xAPI记录下来，并将报告传送给LRS，实现了时时可学、处处能学。

4 结 语

在物联网专业实践教学云平台上，教师可以自主设定实践教学内容，学生可以利用此平台进行自主学习，激发学生的学习兴趣。大数据技术的应用，记录了教师的教学日志和学生的学习情况，不仅增强了学生的创新能力和综合能力，而且提高了教师的教学水平，同时满足了高校对物联网人才的培养目标，为培养物联网专业创新型高技术技能人才更好地服务。

参考文献

[1]磨聪.物联网专业实验课程教学平台的设计与实现[D].广西：广西师范学院，2016.

[2]熊聪聪，畅卫功，刘尧猛，等.物联网技术下计算机网络工程专业建设的探讨[J].中国轻工教育，2012（4）：9-11.

[3]宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索，2010 （2）：91-93.

[4]钱红燕，陈兵，燕雪峰.物聯网教学实践体系研究[J].计算机教育，2011（23）：21-25.

[5]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010（16）：1-3.

[6] Weinstein R. RFID：a technical overview and its application to the enterprise[J].IT professional，2005（3）：27-33.

[7]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（21）：26-29.

[8]魏晓宁.物联网实验教学初探[J].计算机时代，2011（10）：49-50.endprint