新工科背景下中职物联网实训教学问题的研究

2019-01-10陈荣军杨敏李绮桥聂琼赵慧民何力

物联网技术 2019年12期

陈荣军杨敏李绮桥聂琼赵慧民何力

摘要：物联网在互联网的高速推动下迅速发展，成为国家重点发展的五大新兴产业之一，各类中等职业学校纷纷开设了物联网专业。文中通过对中职物联网实训教学现状的分析，得出中职物联网实训教学中的实训平台、实训课程、师资以及培养学生能力等方面存在的问题，针对这些问题提出基于CDIO的物联网实训平台与课程研究设计方案。

關键词：物联网;中职;教学;实训平台;课程设计;CDIO

中图分类号：TP39;G712文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）12-0-03

0 引言

物联网是连接并且提供物品相关服务的全球信息基础设施，因此势必需要大量的人力资源对物联网这一基础设施进行建设、管理与维护[1]。2019年1月，人社局拟发布了15个新职业，最终确定了13个新职业信息。其中，与物联网相关的新职业有物联网工程技术人员和物联网安装调试人员。通过新职业的增加可以看出国家对物联网的发展非常重视。物联网技术人员一般由高校培养，而物联网安装调试人员大部分由中高职院校培养。因此，中职学校应顺应社会与物联网行业发展的需求，加大力度培养更多优秀的物联网技术人才，促进我国社会与经济的发展。

1 中职物联网实训教学现状分析

1.1 现状分析

作为围绕战略性新兴产业设置、与产业发展同步建设的物联网专业，在专业人才培养方面，国内并没有相关专业可供参照[2]，导致在人才培养过程中出现了人才培养内容与产业发展需求不一致，实训环节设施薄弱，专业师资不足等问题。

在中国知网学术文献总库以“物联网实训平台”为关键词进行精确检索，检索的内容主要集中在实训平台、物联网、物联网技术、综合实训平台等几个方面，文献检索的具体情况如图1所示。图1中的数据表明，物联网实训教学的研究是一个热点问题。

2015年孙冠男[3]等学者研究了一款基于ZigBee协议的物联网教学实验平台，学生可通过该平台进行一些简单的物联网实验，学习物联网专业知识，开发物联网相关的小项目，但该平台只适用于高校的专业教学。2017年兰忠建[4]设计了基于ZigBee的无线物联网实训平台，学生可通过该平台进行一些Android编程的设计与开发，也可进行硬件方面的开发，但该设计主要侧重于工程技术的实现，没有对实训课程教学大纲的设计和实验项目的提取做深入探讨。近几年，有不少学者提出建立物联网实训室[5-6]，投入大量的资源后却未达到预期的教学效果。

随着社会对物联网技术人才的需求越来越大，许多中职学校相继开设了物联网专业，但大部分中职学校的物联网实训课程都以物联网综合实训装置、智能家居工程实训平台、编程实验箱作为实训系统[7]。这些设备不仅费用高、控制方式单一，并且硬件与软件都不对学生开放，教师只能进行演示教学，导致学生无法深刻理解物联网的应用技术，不能很好地实现教学目标[8]。此外，由于一些实训设备体型大、价格贵、配备数量少，需要几组同学共用一台设备，不能保证每个学生都参与到实训操作中，甚至可能使学生失去对该课的学习兴趣。

在课程配套方面，虽然也开设了相关的实训课程，但真正适合中职学生操作、实训平台与课程相匹配、能将理论知识与实践能力相结合的课程很少。大部分课程还是以理论知识讲授为主，缺乏实训操作的教学环节，无法培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力等。

1.2 岗位需求分析

通过运用八爪鱼（爬虫软件，版本为V7.6.0）工具进行数据爬取，得到物联网专业的岗位需求情况，数据结果见表1所示。

从表1中的数据可知，广东省内物联网行业共有863家企业需要物联网专业的人才，共提供了2 335个岗位，其中需要中专学历的共30家，一共需要593人，占行业的25.40%。可以看出，中职物联网人才需求量较大。

此外，对全国企业单位针对中职物联网专业的招聘岗位信息进行数据爬取，共爬取2 133条数据，涉及的岗位有销售岗、技术岗、客服岗等。中职物联网岗位的具体分布如图2所示。从图2可以看出，销售类所占比例最大，为45%，紧跟随后的是技术类，占30%。由此可见，技术在中职物联网学生的知识储备中有着重要地位，中职学校应帮助学生打牢技术基础，以适应岗位发展需求。

从以上数据可以看出，中职物联网专业培养的人才属于技能型人才，需要有动手操作能力、创新思维能力以及解决实际问题的能力。具备这些能力的基础是拥有好的师资、教学资源以及教学内容，但目前许多中职学校存在的问题导致培养的人才无法达到社会发展所需的人才规格。

2 中职物联网实训教学存在问题分析

2.1 物联网实训平台问题

（1）教学设备缺乏、教学资源不易整合

造成的原因主要有两个：第一，物联网实训设备的建设投入大，适合中职学生理实一体化的设备较少，致使教学设备非常匮乏;第二，物联网是多学科交叉的专业，需要多方面知识的整合，教学资源整合难度较大[9]。

（2）教学设备不合适

某些学校使用单片机实验箱，但大部分实验箱是针对高校教学设计的，不适用于中职学生的教学。甚至有些学校为了节约成本，使用网络虚拟实验平台，学生无法真实地进行实训操作。

（3）教学设备闲置

各院校在开设物联网专业时都投入了大量的软、硬件资源，但由于没有合适的实训平台以及相应的实训课程，大部分实验设备被闲置。

2.2 物联网实训课程问题

（1）知识内容

一方面，物联网实训课程主要以讲授物联网理论知识为主，但实际工作岗位需要具有实践能力的物联网人才，课程不满足现状发展的要求;另一方面，实验项目比较单一，学生无法将相关知识进行融合，无法形成一个完整的物联网架构体系，无法培养学生的思维创新能力[10]。

（2）实验案例

学校提供的实验案例不适用于中职物联网专业的实际教学，许多学校都是直接套用高校或高职的物联网实训课程。

（3）课程设计

物联网专业相关的课程没有很好地从培养学生能力以及提升專业素养方面进行设计。

2.3 师资问题

（1）师资队伍匮乏

中职学校开设物联网专业时，物联网本科院校的学生还没有完成自己的学业，所以物联网专业的毕业生很少，而且毕业生较少从事中职物联网教学工作。同时，学校自身与物联网相近的专业教师转型较难，老教师经验丰富，但是没有足够的学习动力，新教师对新知识的接受能力快，但经验不足。

（2）知识储备不足

物联网是一门多学科交叉的专业，对教师实践能力的要求较高，且教学中涉及大量的专业知识及最新的相关领域应用功能，许多学校没有定期为教师开展相关的培训课程。

（3）教学方法落后

中职物联网专业教学大部分采用传统的教学方式，以教师为主体进行知识传授，然后对学生进行抽查，看是否掌握了教学内容。但这种教学方法无法适应物联网的快速发展，教师在教学过程中还以单一的知识点或技能开展教学，导致学生无法建立专业知识体系，更无法对多学科的知识进行综合应用[11]。

2.4 学生能力问题

传统的教学模式已经不适用于现代教学，学生不仅需要理论知识的传授，还需要各种技能的培养。例如，巩固基础知识，培养专业技能，提高职业素养以及激发创新能力等。传统的教学模式只能将一些基础知识传递给学生，但是不能培养出当代社会所需的技能型人才，不能满足新时代发展的需求。

3 解决方案

CDIO工程教育模式以实验项目为指导，以构思-设计-实现-运作为教学过程，课堂上重视做中学，即让学生在实践中学到更多的知识，培养学生的个人能力、团队协作能力、思维创新能力以及解决问题的能力等综合能力。物联网实训课程是一门综合性强、涵盖面广的多学科交融课程，以培养学生的实践创新能力为目标，这与CDIO的理念不谋而合。

本文提出基于CDIO的物联网实训平台与课程研究设计框架图，如图3所示，不仅解决了实训平台的缺失问题，还解决了与之相匹配的课程问题。

4 结语

中职学校作为培养技能型人才的摇篮，应紧跟时代步伐，在物联网快速发展之际，准确把握行业需求，及时调整专业课程，开发适用于不同层次学生的教学平台，培养适应社会发展的技能型人才。

参考文献

[1]马长胜，蔡蓉蓉，王继水.“中国制造2025”背景下的高职院校物联网专业人才培养[J].教育与职业，2016（21）：99-101.

[2]桂小林，王东，黄传河，等.基于新工科理念的物联网工程专业建设[J].中国大学教学，2018（7）：25-30.

[3]孙冠男.基于ZigBee协议的物联网实验教学平台的设计与开发[D].济南：山东师范大学，2014.

[4]兰忠建.基于ZigBee的无线物联网实训平台的设计与实现[J].物联网技术，2018，8（3）：70-73.

[5]钟淑平.基于物联网技术的高校智能实训室的研究与实现[J].信息与电脑（理论版），2018（4）：145-146.

[6]陆国甲.物联网专业协同创新模式下实训室共享及管理模式的建设[J].信息系统工程，2018（1）：57.

[7]蓝魏.基于Packet Tracer的中职物联网实训教学研究[J].物联网技术，2018，8（8）： 118-120.

[8]杜伟略，潘健.物联网综合实训平台设计[J].实验技术与管理，2013，30（9）：63-67.