高职“物联网平台技术”课程教学改革探索与实践

摘要：“物联网平台技术”作为一门综合性较强的课程，涉及的技术领域广泛且不断更新。因此，该课程在教学内容安排上常常面临与技术发展及企业需求脱节的挑战。通过对企业相应的需求调研分析和对高职物联网应用技术专业学生的现状分析，本文提出对“物联网平台技术”课程进行教学改革，旨在更紧密地贴合企业实际需求、修订教学目标、完善教学内容，并优化教学方法与教学评价方式。通过课程的学习，学生对于物联网项目的综合应用和实践能力得到了大幅提升。课程中所用的教学方法和教学案例等对于物联网应用技术专业的其他课程具有一定的参考意义。

关键词：高职；物联网平台；教学改革；教学实践

随着物联网技术的持续发展，万物互联的概念正在深度渗透到人们的生活中。越来越多的物联网感知层设备将要接入互联网中，形成一个极其庞大的物联网生态系统［1］。物联网平台作为物联网架构中承上启下的部分，已成为物联网产业链的枢纽［2］。“物联网平台技术”课程是一门针对高职物联网应用技术专业学生的专业必修课程，旨在让学生掌握物联网体系架构中平台层的专业技术知识，为学生从事物联网应用技术相关工作提供必备的知识和技能。“物联网平台技术”作为一门综合性的课程，涉及的技术领域广泛且不断更新。因此，该课程的教学内容往往出现迟滞，与技术发展及企业需求存在一定的脱节。

传统的“物联网平台技术”课程安排往往注重云平台的学习，甚至全部课程内容在讲解云计算，缺少物联网平台相关的规则引擎、设备影子、设备联动等知识的讲解。本文结合企业的需求调研分析和高职物联网应用技术专业学生的特点，从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等方面对“物联网平台技术”课程进行教学探索，教学内容的安排贴近企业实际需求，教学方法上采用实践性、项目式和案例分析等多种教学形式，教学评价上采用小组互评、实验报告、课后作业、课堂参与度、项目答辩和期末考试等多种评价形式。

1“物联网平台技术”课程教学目标与内容改革

1.1课程教学内容现状

在过去的物联网应用技术专业教学中，“物联网平台技术”课程主要涵盖了云计算、虚拟化、云存储、云安全和云计算平台等知识点。然而，随着物联网技术的不断发展，这些内容已不足以满足当前对物联网平台理论的全面需求。当前，物联网平台技术涉及的领域更加广泛，包括物联网应用协议、规则引擎、设备影子、设备联动以及应用API等关键理论知识。为了学生能够更好地掌握物联网平台技术的核心知识和技能，需要对课程教学内容进行必要的改革。课程教学内容的安排需要尽可能地满足企业的实际需求，结合企业的需求调研分析设定课程教学内容。

1.2企业需求调研与分析

随着物联网技术的迅速发展，物联网平台技术已成为企业在生产制造、物流运输、智慧城市等领域实现智能化、数字化转型的关键支持。通过调研和分析，我们发现物联网平台技术在企业中的应用逐渐扩大，涉及生产制造、物流运输和智慧城市等多个领域。同时，企业对物联网平台技术人才的需求也在不断增加，对其技能的要求主要包括嵌入式系统开发、物联网协议开发（如MQTT、CoAP等）、物联网系统架构设计、云计算平台开发、物联网平台测试与运维、公有云物联网平台使用等方面。

1.3高职物联网应用技术专业学生现状分析

物联网平台技术属于物联网体系架构中的上层技术，因此课程通常安排在大二下学期或者大三的上学期，学生已系统学习过单片机、传感器、传感器网络、自动识别技术和嵌入式等物联网基础课程，掌握C、Java、Python等基本的编程语言，已具备了一定的程序设计和开发的思维能力，对物联网数据采集、传输体系的整体框架有所了解［3］。但学生在物联网综合项目的实践能力和开发技能仍然相对薄弱，系统开发一个物联网平台仍是一个巨大的挑战，因此在课程的目标设定和内容的组织上应注重以公有云物联网平台为例，让学生系统掌握物联网平台的工作流程，而非直接开发搭建物联网平台。

1.4课程教学目标的设定

“物联网平台技术”课程目标的设定要结合高职学生的现状，同时紧密围绕企业对物联网平台技术人才的需求类型和技能要求来进行。具体而言，本课程目标的设定主要包括以下几个方面：

（1）掌握MQTT、CoAP等物联网协议的原理和使用方法，能够进行基本的物联网设备开发和维护工作。

（2）掌握物联网四层系统架构设计的基本原理和方法，能够根据企业需求设计合理的物联网系统架构方案。

（3）了解云计算的工作模式和云平台的工作原理。

（4）掌握物联网平台中的基本概念，包括设备联动、规则引擎、命令下发、设备影子、OTA升级、上下行消息、南北向、北向API、应用注册鉴权等，熟练掌握公有云物联网平台的使用方法和数据上云的工作流程。

（5）培养学生的独立动手、团队合作、语言表达和创新思维能力，提高学生的综合素质和职业素养。

1.5教学内容的组织

通过对企业的需求调研分析以及高职物联网应用技术专业学生现状的分析，在组织“物联网平台技术”课程教学内容时，以公有云物联网平台为核心，紧紧围绕课程目标的实现来进行，同时注重实践操作和案例分析。从整体上将课程划分为五个模块：

1.5.1物联网平台技术概述与体系结构

介绍物联网平台技术的概念、发展历程和体系结构，让学生了解物联网平台技术在企业中的应用和重要性。在这个模块中，可以加入公有云物联网平台的介绍和应用场景，让学生了解公有云物联网平台在行业中的应用和优势。

1.5.2云计算基础

介绍云计算的基本概念、原理和应用，包括云计算的发展历程、体系结构、关键技术等。在这个模块中，可以加入公有云物联网平台的架构和特点，让学生了解公有云物联网平台在云计算领域中的地位和作用。

1.5.3物联网协议与通信

简单讲解物联网中常用的一些应用层协议，包括MQTT、CoAP、LwM2M、Modbus等，对使用比较多的MQTT、CoAP物联网协议的原理和应用进行深入讲解，同时安排MQTT相关的实验内容，通过实践让学生系统掌握MQTT协议，能够通过MQTT协议将物联网数据上报到物联网平台。在这个模块中，可以加入公有云物联网平台支持的协议和通信方式，让学生了解公有云物联网平台在物联网协议和通信方面的能力和优势。

1.5.4公有云物联网平台核心能力

介绍公有云物联网平台的核心功能和能力，包括设备接入类、设备管理类、消息通信类、规则引擎类、监控运维类和应用集成类核心能力［4］。该模块是课程的重点，可以通过案例分析的方式，让学生掌握物联网平台具备的一些基本功能，了解公有云物联网平台在实际项目中的应用和实现过程。

1.5.5公有云物联网平台开发基础

基于公有云物联网平台去实现一个物联网解决方案时，需要在公有云物联网平台上进行产品、设备和应用的开发。这个模块是课程的重中之重，主要包括产品开发、设备侧开发和应用侧开发三个方面的内容。产品开发主要呈现物联网平台的界面查询与操作，包括产品管理、产品模型开发、插件开发、在线调试等。设备侧开发主要为设备与物联网平台的集成对接开发，包括设备接入物联网平台、业务数据上报和对平台控制命令的处理。应用侧开发主要为业务应用于物联网平台的集成对接开发，包括API接口调用、业务数据获取和设备的远程控制。在这个模块中，主要通过实践操作的方式，让学生了解公有云物联网平台的开发流程和常用开发技巧，提高学生的实际操作能力。

2“物联网平台技术”课程教学方法改革

传统“物联网平台技术”课程往往采用教师教授为主，互动式教学为辅的教学方法，通过安排一定的课堂讨论与提问，在一定程度上提高了学生的课堂参与度。但是高职“物联网平台技术”课程需要加强学生的实践动手能力，在教学方法设计上应着重于实践性和项目化，因此，该课程可以从以下几种方法中进行教学改进。

2.1实践性教学

为提高学生的学习兴趣和实践能力，教学过程中应设置多个实验任务。实验任务可以安排搭建MQTT的EMQX服务器、MQTT客户端工具mqtt.fx使用、在公有云物联网平台上进行产品开发、设备开发和应用开发、基于公有云物联网平台的应用模拟器开发、规则引擎实验、数据转发实验等。为提高学生的参与度，实验中部分内容的安排要具有针对性，如设备ID，产品名称设置为学生班级、姓名和学号有关的数据。数据上报公有云物联网平台时，每位同学上报的数据应不同。

2.2项目式教学

课程教学过程中，可以将相应模块的教学内容拆分成几个综合性项目，通过项目的实现引入课程内容。同时可以将项目拆分成多个任务，让学生在小组内合作。例如，在教学公有云物联网平台开发基础模块时，可以设计基于公有云物联网平台实现一个厨房烟雾报警系统综合项目。项目的实现可以拆分为三个任务，将班级学生以小组为单位，每个小组由三位同学组成。其中，一位同学负责在公有云物联网平台上进行产品开发和设备的注册；一位同学实现厨房烟雾浓度检测并通过MQTT协议上报到公有云物联网平台；一位同学在平台上进行规则引擎配置，当浓度超标时，平台产生告警或者向用户发送短信，或者下发命令到智能推窗器，及时打开窗户。在项目的实现过程中，同步讲解在公有云物联网平台上进行产品开发和设备开发等开发流程。通过边学边练和分工合作的方式，学生可以更好地理解和应用所学知识，提高动手实践的能力和团队协作能力。

2.3案例分析教学

在教学过程中，为了使学生更好地理解物联网平台技术的实际应用和实现过程，引入实际的物联网平台应用案例是非常必要的。公有云物联网平台在智能家居和智能城市等领域的应用案例便是一个很好的选择。

公有云物联网平台在智能家居领域的应用案例可以为学生展示如何通过物联网技术实现家庭设备的互联互通，提升家居生活的便利性和舒适度。例如，通过公有云物联网平台，家庭中的各种智能设备可以连接到同一个网络中，实现设备间的信息共享和协同工作。学生们可以讨论如何在智能家居中实现设备间的远程控制、自动化控制和数据共享等功能，并探讨如何保证数据的安全性和隐私保护。

在智能城市领域，公有云物联网平台的应用案例可以为学生展示如何利用物联网技术实现城市的智能化管理和服务。通过集成各种传感器和设备，物联网平台可以帮助城市管理者实时监测交通流量、空气质量、能源消耗等各种数据，并基于数据分析进行智能决策。学生们可以深入了解物联网在城市规划、公共安全、环境保护等方面的应用，并探讨如何解决物联网技术在城市应用中面临的技术挑战和安全问题。

通过分析和讨论这些实际案例，学生们可以更加深入地了解物联网平台技术的实际应用场景和实现过程。同时，这些案例也可以为学生提供实践和创新的思路，激发他们对物联网技术的兴趣和热情。

3“物联网平台技术”课程教学评价改革

传统的课程评价方式往往过于单一，主要依赖于期末考试和平时作业的成绩来评判学生的学习成果。这种评价方式容易导致一些学生轻视中间学习过程、考试前突击复习，不利于培养学生的创新性思维和正确的学习方法［5］。因此，对于“物联网平台技术”这样的实践性和创新性较强的课程，需采用多种评价形式。在课程的教学过程中，主要采用了以下几种教学评价方法。

3.1小组互评

学生可以分组进行讨论和合作完成项目，通过小组互评的方式，让学生相互评价和学习，了解自己的优点和不足，同时也能够促进学生的团队合作和交流能力。

3.2实验报告

学生在实验过程中需要记录实验过程和结果，并撰写实验报告。因为每位同学的实验数据不同，实验报告也会不同，所以通过实验报告可以检查整个实验过程是否是学生独立完成。同时，通过实验报告的撰写和汇报，可以培养学生的实验技能。

3.3课后作业

课后作业是巩固课堂所学知识的重要手段，可以通过布置相关的理论习题、理论背景等来加深学生对课堂知识的理解和掌握。

3.4课堂参与度

学生的课堂参与度也是评价学生学习效果的重要指标之一，教师可以根据学生在课堂上的表现、提问和回答问题的积极性等方面进行评估。

3.5项目答辩

学生完成项目后需要进行答辩，这可以帮助学生更好地理解项目的实现过程，同时提高学生的表达能力。

3.6期末考试

考试是传统的教学评价方式之一，可以用来检验学生对整个课程的学习成果，要注重考查学生的理解和应用能力。

4课程教学效果分析

经过两轮的教学，该课程取得了良好的教学效果，主要表现在以下几个方面：

（1）通过调查问卷和个别访谈，发现学生对课程的教学内容、教学方法等方面的满意度普遍较高。学生认为课程内容丰富、实用，教学方法多样、生动有趣，能够激发他们的学习兴趣和积极性。

（2）通过观察学生的实际操作和应用能力，学生的动手实践能力得到了提升，能够运用所学知识解决实际问题和进行创新性应用。同时，学生能够很好地将课程内容应用于毕业设计中，物联网系统的综合运用能力得到了提升。

（3）通过多元化的评价方法，学生的综合素质得到了提高。学生在学习过程中不仅掌握了专业知识，还培养了自主学习、思考问题和解决问题的能力，同时也在小组讨论和合作学习中锻炼了团队合作能力。

结语

本文结合企业的需求调研分析和高职物联网应用技术专业学生的现状，从教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等方面对“物联网平台技术”课程进行了教学改革探索和实践。经过两轮的课堂教学，该课程取得了较好的教学效果。在后续的课程设置中可以安排物联网平台的搭建和开发等实训任务，实现相关课程的融合，让学生更好地理解物联网系统的整体架构和运行原理，提高学生对于物联网项目的综合实践能力。

参考文献：

［1］丁仲熙.浅析我国物联网发展以及建设问题［J］.信息系统工程，2017（5）：123124，126.

［2］叶文超，马涛.物联网平台发展分析及建议［J］.广东通信技术，2018，38（12）：1720.

［3］倪峰，杨立志，苏春芳，等.鸿蒙应用开发嵌入高职物联网课程教学的实践探究［J］.电脑知识与技术，2023，19（10）：167170.

［4］黄焱，杨林.华为云物联网平台技术与实践［M］.北京：人民邮电出版社，2020.

［5］聂小燕.以学生为中心的计算机网络课程教学改革方案实践探析［J］.电脑知识与技术，2023，19（25）：150152.

作者简介：王永倩（1988—），女，汉族，山东菏泽人，硕士研究生，工程师，研究方向：物联网平台及应用。