面向“1+X”证书的农业物联网工程实践教学平台建设探索

薛小松 许燕萍 李娜 陈磊

关键词： 1+X；物联网工程；实践教学

1“1+X”证书制度特点相关概述

2019年2月，国务院出台《国家职业教育改革实施方案》（简称“职教20条”） ，明确提出启动“1+X”证书制度的试点工作，鼓励职业院校的学生在获得学历证书的同时，取得多样化的职业技能证书[1-2]。我院作为首批“1+X”证书试点院校，设立了“1+X”传感网应用开发职业技能等级证书考核站点。

“1+X”证书制度试点工作作为教育部职教20条的重要改革部署，是中国特色高水平高职学校的重要评估指标。“1+X”传感网应用开发职业技能等级证书由教育部引导获取的，作为用人单位衡量入职员工的职业技能标准，是技能人才是否具备物联网应用技术行业标准的职业技能凭证。同时也作为各类院校衡量人才培养质量的凭证、衡量学生职业技能学习效果的凭证。

2 面向“1+X”证书的物联网应用技术课程体系

物联网应用技术专业的专业基础课程包括物联网关键技术、C语言程序设计、单片机技术、传感器技术，专业核心课程包括物联网感知与组网技术、农业物联网工程、物联网运行与维护等。课程体系主要根据物联网应用技术专业特点，课程内容分别对应物联网技术的感知层、传输层、应用层。并结合农业类院校工科课程特色，将农业工程现场项目引入课堂。

通过上述课程的学习，学生能基本掌握本专业所需要的一些基本技能，但距离企业岗位实际需求还有较大的差距。

3 农业物联网工程课程的地位及特点

农业物联网工程属于物联网应用技术专业核心课程，在大三第一学期进行学习，是一门综合应用课程，对前序课程知识的学习依赖性高。是学生能否适应物联网工程相关岗位，尤其是农业工程相关岗位的一门关键的学习课程。由于该门课程涉及多学科、多领域，是一门交叉课程，学习过程中需要设置足够的实践课程对学生进行反复训练，锤炼技艺。所以关于如何设置该课程的实践教学平台，如何面向“1+X”证书建立课证融通体系，对物联网应用技术专业的人才培养质量，提高毕业生对口就业率显得尤为重要[3-4]。

4 农业物联网工程实践平台现状

农业物联网工程课程的地位及特点决定了本门课程内容涉及很多实践操作、综合应用。目前整个实践平台主要由实验教学系统以及经典企业案例库平台组成，分别对应的教学内容是农业物联网工程项目设计与实验验证，以及企业实际案例重现验证。

4.1 项目设计与实践平台现状

教研室根据传感网应用开发“1+X”考試平台，结合传感网应用开发中级证书考试大纲以及考证技能要求，设计了四大项目，12个经典案例，总计48学时实践教学内容。实验案例包含了大田种植物联网应用、设施园艺物联网应用、畜禽养殖物联网应用、水产养殖物联网应用等。学生可以利用电脑进行案例的设计，并结合传感网应用开发考证工位进行验证。虽然达到了设计与实施的工程要求，能面向“1+X”技能点进行实训。但是整个实训过程仍然是在实验室完成的，无法满足按实际工程需求进行角色分配、缺少工程实施的现场感，无法真实重现工程现场的各种状况。

因为实验实训均是在实验室完成的，所以无法满足时间、空间的工程实践要求，学生只能在实验室开放的时候完成实验操作。课前的预习不充分、课堂实训时间短、课后没有充足的时间进行复习与演练，导致学生整体熟练度不够，更无法完成各种创新设计。

4.2 企业案例库实训现状

通过“校企合作、产学结合”积累了大量的企业实际案例，形成了具有典型的农业院校特色的农业物联网工程项目真实案例库平台。建立了长效的校企合作机制，学生能到企业现场认知学习、实际操作，老师能接触到最新的产业态势，及时更新教师知识与技能储备。但由于各类原因，学生在企业实训的时间有限，技能训练时间不足。教师频繁在企业项目与理论教学之间切换，时间仓促，往往不能全程参与完整的项目，影响学习效果。

企业的案例库也有更新不及时，内容混乱的现象，而且由于校内实训场所限制、实验设备不完善，不能完整的重现经典企业案例，影响实训效果。

5 面向“1+X”的农业物联网工程实践教学平台整体设计与建设

根据目前现存的问题，实验实训设备内容上无法完全满足学生课前、课中、课后的学习要求；时间上无法满足学生反复训练经典案例；空间上无法满足学生随时记录验证各种创新设计。校企合作存在合作时长、规模受限，案例库更新不及时，设备场景无法满足等缺陷。对现有农业物联网工程实践教学平台进行优化设计，以解决现存问题。

5.1 设计依据

在国家专业目录、国家技术标准和行业标准指导下，根据农业物联网工程岗位技能及传感网应用开发“1+X”（中级）考证需求，确定人才培养目标，制定课程标准，实施课程教学。从师生的实际项目中，精选水稻、草莓、澳洲鲈鱼、草坪草等4个地方农村产业特色的智慧管控项目，制定技能培养路径。

借助泛雅学习平台、智慧农业虚拟仿真平台，发布问卷调查、课前测试等任务，获取学情数据。并通过虚拟仿真平台的关联数据算法，描绘物联网应用技术在校学生学情数据图谱。通过学情图谱进行学生学习本课程的优势、劣势分析，针对学生国标行标生疏、工程规范缺乏、工程意识不足、工程整体不强等劣势，确立项目重点。通过统计与大数据关联分析，确定策略冲突解决、拓扑结构分析、故障解耦分析等技能培养难点，对授课计划、教案等进行相应修正，对虚拟仿真软件、虚实结合装置进行进一步优化。

通过本课程学习，学生获得一次毕业设计前的综合性工程实践机会。课程以培养学生农业物联网项目方案设计与工程实施能力为目标，同时也承担了“1+X”考证中传感数据采集、总线通信应用、ZigBee应用等方面的技能训练。

5.2 面向“1+X”的农业物联网工程实践教学平台整体设计

对农业物联网工程实践教学平台进行分层设计，依次为农业物联网工程基础实践实验，满足基础理论验证；农业物联网工程综合合计实验，训练项目设计能力；专业技能比赛校内选拔，以赛促训，拓展知识训练动手能力；企业案例实训，体验真实项目，培养学生系统分析，工程实践能力；企业实训，以真实项目提升学生走向工作岗位的适应能力；拓展训练，培养学生思维拓展能力；引入特色项目，将“亚夫精神”融入实践项目，传递亚夫精神火炬，培育一批“一懂两爱”的服务现代农业的高素质技术技能人才，培养学生爱岗敬业、精益求精、悯农爱农的亚夫精神。

5.3 面向“1+X”的农业物联网工程实践教学平台建设

根据农业物联网工程实践教学平台整体内容设计，将所需训练的知识技能点融入虚拟仿真平台、虚实结合平台、项目实操平台、以赛促训平台、校企合作平台，各平台建设相辅相成、相互促进，使得学生在各类平台中不断获得知识的拓展、技能的提升、创新能力的提高、价值观的升华。

5.3.1 虚拟仿真教学平台

引入认知理论，对接岗位形成“基础技能”“应用技能”“实战技能”的三层认知结构，形成技能型人才培养的三个层次和三个训练阶梯。基础技能泛指物联网设备认知与使用技能；应用技能侧重物联网设备维修维护技能，包含农业物联网“1+X”技术技能，这一阶段技能与农业生产业务逻辑的耦合性不強；“实战技能”指包含生产业务逻辑的智慧农业生产技能。

虚拟仿真平台突破时间、空间的限制，学生可以随时随地地利用手中的电脑完成虚拟仿真平台的模拟训练。

在实际课程教学过程中实施“课前线上虚拟仿真场景练基础”“课中线下虚实结合场景强应用”“课后现场实战场景求技艺”的“三阶三景”仿真教学方法改革。

5.3.2 虚实结合训练平台

将实际农业物联网工程应用场景与案例进行一比一映射到虚拟场景中，学生课前、课中、课后在虚拟平台上获取的任何成果，都可以逆向映射到实物平台，实现所见即所得，所得即所学，所学即所用。

线下实训过程中，学生可以感受实物物联网的动作时间、动作频率和动作性能。线下实训，可以进一步增强学生对农业物联网的现场感，缩短实训与岗位的距离。

5.3.3 项目实操运行平台

利用积累的典型农业物联网项目案例，对学生所需掌握的知识技能点进行反复锤炼。根据教学内容特点，把课堂搬进田间地头，进行生产现场物联网定检训练，零距离培养学生农业物联网工程实践能力，锻造学生的“能制定现场农业物联网定检与运维方案；能提出现场农业物联网运维改进意见”等核心工程实践能力，形成学生职业技术能力的“ 核心竞争力”。

现场教学分为两个部分，一类是课堂现场教学，一类是课后利用大创项目和大师工作室创新项目的智农创新项目的现场教学。目前课程教学团队的现场教学创新项目包含一个国家自然科学基金项目、一个国家重大技术推广项目（物联网子项目）、一个省农业自主创新项目和一个市级“1+1+N”技术推广项目以及多个院级科研项目和学生大创项目。

5.3.4 以赛促训实战平台

鼓励学生参加“1+X”传感网应用开发考证、鼓励学生参加各类专业知识竞赛、科创应用比赛、专业技能大赛。新生入学时即安排专业教育、比赛引导，以优秀毕业生为榜样，鼓励低年级学生积极参加，积极申报各类创新项目，发挥好高年级学生传、帮、带的作用[5-6]。

实现校内比赛全员参与、校外比赛选拔参与的内循环。发掘不同学生的专业特长，做到分类教学、促进学生个性化发展。

通过各类创新比赛，充分激发学生对专业的学习兴趣。通过各类比赛训练，将比赛要求的知识技能点融入平时的实践教学当中，深化实践教学。

实施以来物联网应用专业学生在各项比赛中均取得了不错的成绩。

5.3.5 校企合作提升平台

改变原有的企业参与制定人才培养方案、大三学生到企业去实习、对学生进行就业培训等这些简单的校企合作方式，推动校企全面、全方位的合作改革。

企业按人才需求标准参与制定人才培养方案，从大一开始为学生分配企业导师，使得学生一开始就明确未来的就业方向以及岗位技能需求，让学生不再迷茫。在专业课程实践教学过程中，不仅仅使用企业的案例。以农业物联网工程为例，结合“1+X”考证需求，引入企业管理模式，以企业用人的视角去管理学生，以企业的视角实施实践教学，不仅仅让学生获得相关知识与技能，而是在多个维度，如项目组织形式、团队分工、考核制度、场地条件、硬件设施均与实际企业保持一致，使得学生在真正的企业工作环境下实践学习，尽早适应岗位需求。

6 不足之处

面向“1+X”证书的农业物联网工程实践教学平台建设虽然已经取得了阶段性成果，但在实施过程中仍然存在需要改进的地方。仍需与农业物联网“1+X”技能等级认证团队持续研发虚实结合实训资源，打造农业物联网课证融合精品示范课。

物联网应用技术更新快，随着农业物联网“1+X”的推进，已将农业物联网职业技能等级证书考核内容融入课堂教学，但平台部分技能训练素材具有一定的滞后性，需要不断更新。

7 结论

农业物联网工程作为物联网应用技术专业课程体系中重要的一环，是学生毕业前的对所学知识的一次综合性演练与提升。面向“1+X”证书的农业物联网工程实践教学平台建设，需将“1+X”要求的技能点过程性融入课堂教学，融入各类实践平台。不同实验实训平台的建设相互之间不是独立运行的，而是阶梯式的设计，相互促进。随着该项工作的不断推进，不但可以提高本门课程的实践教学效果，还能提升学生企业工作技能，提高就业率，为其他实践课程提供借鉴。