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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè);實(shí)踐教學(xué);教學(xué)模式
中圖分類(lèi)號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)35-0150-03
一、概述
物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今社會(huì)已成為一個(gè)熱點(diǎn)話題,它正不斷應(yīng)用到我們的生活中。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)裝置在物體上的各種傳感設(shè)備,如射頻識(shí)別RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)GPS、激光掃描器等,按照約定的協(xié)議,通過(guò)相應(yīng)的接口把物體與互聯(lián)網(wǎng)相連,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種巨型網(wǎng)絡(luò)[1,2]。2010年,教育部開(kāi)始將物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的重點(diǎn),鼓勵(lì)各大高校申報(bào)相關(guān)專(zhuān)業(yè)。作為培養(yǎng)市場(chǎng)所需人才的高校來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)顯得尤為重要,建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室也成為當(dāng)務(wù)之急。高等院校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)應(yīng)該注重培養(yǎng)具有物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和具有較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力的全方位人才[3,4],這就要求高等院校在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)方面建立和完善適應(yīng)于學(xué)生發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)體系。
二、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)
根據(jù)研究,按照自底向上的方法,物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)從技術(shù)和功能角度可以分為三層,即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
感知層主要是前端信息采集以及控制終端,要求能夠全面感知物理世界的各種信息,由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)絡(luò)組成,是物聯(lián)網(wǎng)信息的源頭。用于物聯(lián)網(wǎng)信息感知的傳感器主要有溫濕度傳感器、氣體傳感器、水質(zhì)傳感器等。它利用射頻識(shí)別(RFID)器件、嵌入式設(shè)備、無(wú)線傳感網(wǎng)等全面感知物體的各種信息,具有節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、成本低等特點(diǎn)[5]??梢?jiàn),感知層是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的底層技術(shù),是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。
網(wǎng)絡(luò)層由光載無(wú)線交換系統(tǒng)(主要包括光載無(wú)線交換機(jī)、遠(yuǎn)端射頻單元、模擬光纖、WIFI設(shè)備服務(wù)器和以太網(wǎng)交換機(jī))和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共同組成,是各種信息與互聯(lián)網(wǎng)的融合、傳輸和接入層,是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[6]。
應(yīng)用層的主要作用是支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中各類(lèi)平臺(tái)技術(shù)的運(yùn)行,這些技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)信息存儲(chǔ)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息共享和交互技術(shù)以及各行業(yè)末端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)等,主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)技術(shù)的深度融合和無(wú)處不在的智能化功能[7]。應(yīng)用層是由后臺(tái)數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程客戶端以及裝載在其中的各種應(yīng)用程序共同組成的,實(shí)現(xiàn)對(duì)前端信息和控制終端的管理和應(yīng)用。
這三個(gè)層次基本涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)主要的核心知識(shí)和應(yīng)用范圍,為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)指出了明確的方向。
三、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)典型解決方案
我國(guó)高校開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)是近五年的事,由于整個(gè)專(zhuān)業(yè)起步比較晚,相對(duì)來(lái)說(shuō),實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的配備更遲一步,不管是各大高校還是服務(wù)于高校的企業(yè)單位,對(duì)該專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)配套設(shè)施都還處于起步階段。如何定位高校的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教學(xué),如何確定相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)模式,對(duì)此,本文進(jìn)行了相關(guān)分析和總結(jié)。
(一)體驗(yàn)實(shí)踐的廣泛感知模式
物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)本身與電子、通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域密切相關(guān),但它也應(yīng)該有自己明顯的特性。據(jù)了解,各大高校的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)基本都設(shè)置在計(jì)算機(jī)學(xué)院或信息學(xué)院,如何把物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)與同學(xué)院其他專(zhuān)業(yè)區(qū)分開(kāi)來(lái)?基于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐特性,一些大學(xué)從實(shí)踐環(huán)節(jié)入手,針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給出了解決方案。該方案認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該重視基本應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)、應(yīng)該建立寬泛的可操作環(huán)境,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)有可選性,鼓勵(lì)創(chuàng)新精神,從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目的整體把握能力。
方案中指出,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)該從專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、競(jìng)賽活動(dòng)等方面進(jìn)行改進(jìn)。據(jù)調(diào)查,新生的專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)一般是統(tǒng)一參觀專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室或某個(gè)網(wǎng)絡(luò)公司或以講座形式向?qū)W生展示專(zhuān)業(yè)的發(fā)展,使學(xué)生獲得對(duì)自己專(zhuān)業(yè)的初步認(rèn)識(shí)。新的解決方案是建立特定行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)“綜合演示實(shí)訓(xùn)中心”,通過(guò)參觀該實(shí)訓(xùn)中心,讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)及其應(yīng)用場(chǎng)合,從而增加學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的理解,激發(fā)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的興趣。生產(chǎn)實(shí)習(xí)方面,通常是帶領(lǐng)學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)。由于物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)新興行業(yè),可供學(xué)生進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)比較少,因此需要重新制定物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)解決方案。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),建立“物聯(lián)網(wǎng)綜合演示實(shí)訓(xùn)中心”供學(xué)生感性體驗(yàn),或者利用學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合共建的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)示范基地以及學(xué)校自建的實(shí)訓(xùn)中心是比較有效的方案。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí),應(yīng)做到學(xué)與做同行。為滿足多樣化需求,應(yīng)完善豐富專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,從而豐富課程設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如果教師時(shí)間緊,可以采用第三方提供的產(chǎn)品方案。通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽,讓學(xué)生可以在創(chuàng)新、理論付諸實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作三個(gè)方面促進(jìn)增長(zhǎng)。
在高校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容拓展方面,方案給出了三步走策略:綜合演示實(shí)訓(xùn)類(lèi)、應(yīng)用實(shí)訓(xùn)類(lèi)以及基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)類(lèi)。對(duì)于綜合演示實(shí)訓(xùn)類(lèi),針對(duì)高校的行業(yè)特點(diǎn),建立其相應(yīng)的應(yīng)用型實(shí)訓(xùn)中心,比如智能家居系統(tǒng)、智能門(mén)禁系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)等,提供專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)、科技創(chuàng)新、科研、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。對(duì)于應(yīng)用實(shí)訓(xùn)類(lèi),構(gòu)建通用典型的物聯(lián)網(wǎng)小型系統(tǒng)以及中規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng),比如智能停車(chē)管理實(shí)訓(xùn)室、智能農(nóng)業(yè)實(shí)訓(xùn)室等,提供專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)、課程設(shè)計(jì)、科技競(jìng)賽及創(chuàng)新相關(guān)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)。對(duì)于基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)類(lèi),進(jìn)行專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、課程設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)基本能力培養(yǎng),比如傳感器、單片機(jī)、FPGA實(shí)驗(yàn)室等。
(二)精品案例教學(xué)模式
對(duì)于概念和應(yīng)用寬泛的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō),與其面面俱到廣而不精,不如采用精品案例教學(xué)模式。學(xué)校結(jié)合自身的長(zhǎng)處,選擇適合自己的培養(yǎng)方向,這不僅可以充分利用現(xiàn)有資源,更能體現(xiàn)針對(duì)性,且學(xué)生容易入門(mén)。為此,一些企業(yè)隨之打造了類(lèi)似產(chǎn)品,以求能夠通過(guò)某個(gè)具體精品案例,把物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)體現(xiàn)得淋漓盡致,在追求精品的同時(shí),不失整體的實(shí)踐教學(xué)模式。
方案中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域教學(xué)選取了典型的案例――智能家居,其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。智能家居融合自動(dòng)化控制系統(tǒng)、無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)于一體,形成智能化、網(wǎng)絡(luò)化的家居控制系統(tǒng),將家中的各種設(shè)備(如照明系統(tǒng)、音視頻設(shè)備、窗簾控制、安防系統(tǒng)、空調(diào)控制、數(shù)字影院系統(tǒng)等)通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起,從而實(shí)現(xiàn)全方位的信息交互,保持信息交流暢通,環(huán)保節(jié)能,節(jié)約資金,增強(qiáng)家居安全。智能家居系統(tǒng)可提供的實(shí)驗(yàn)為智能移動(dòng)視頻監(jiān)控實(shí)驗(yàn)、智能門(mén)禁實(shí)驗(yàn)、智能電燈控制實(shí)驗(yàn)、智能窗簾控制實(shí)驗(yàn)、家居環(huán)境參數(shù)采集實(shí)驗(yàn),通過(guò)這些實(shí)驗(yàn),可以使學(xué)生更好地鍛煉動(dòng)手能力。
方案通過(guò)智能家居系統(tǒng)引出物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),該技術(shù)主要分為物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)接入教育、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)可提供多款CPU,例如8051核CPU、cortex m3核CPU和FPGA等,使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)不同復(fù)雜度、不同成本的CPU連接傳感器進(jìn)行信號(hào)采集的流程。物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)還可以提供多款傳感器。物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)實(shí)驗(yàn)的核心思想是提供一套可以更換CPU芯片的、能夠連接多種傳感器的試驗(yàn)教學(xué)裝置,目的是讓學(xué)生能夠?qū)W習(xí)各種傳感器的應(yīng)用,包括傳感器信息采集、傳感器信號(hào)分析和接口電路設(shè)計(jì)。其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是提供一套能夠使用不同類(lèi)型CPU實(shí)現(xiàn)傳感器信息采集與處理的實(shí)踐教學(xué)裝置,提供多種傳感器應(yīng)用,包括聲音、電磁、溫度、濕度、氣體、紅外、光照、機(jī)械動(dòng)作等多種感知信號(hào)。提供多樣的傳感器接口,包括模擬接口、數(shù)字接口和開(kāi)關(guān)量接口。物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)的核心思想是提供這樣一套實(shí)驗(yàn)裝置:在完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理和射頻識(shí)別信息處理的同時(shí),可以將數(shù)據(jù)通過(guò)不同網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中心,目的是讓學(xué)生掌握WIFI、GPRS、3G網(wǎng)絡(luò)組成,信息傳輸過(guò)程中的關(guān)鍵性參數(shù)配置,傳輸性能分析等內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)核心思想是提供一套能夠涵蓋物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵性技術(shù),即軟交換技術(shù)和IPv6技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)裝置和教學(xué)資源,使學(xué)生能夠掌握主流的網(wǎng)絡(luò)信息交換技術(shù)。
(三)二次研發(fā)實(shí)踐模式
對(duì)于體系比較龐大、涉及知識(shí)比較繁多的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō),讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐從底層到頂層完整走一遍的思路或許是一條學(xué)習(xí)捷徑。二次研發(fā)教學(xué)模式即讓學(xué)生在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上完成個(gè)性設(shè)置和修改部分功能模塊的方式體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作流程,從而學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。一些公司推出了二次開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如基于WSN(Wireless Sensor Network)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案體系架構(gòu)ATOS平臺(tái),該平臺(tái)框架如圖3所示。ATOS物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用一套設(shè)備兩套協(xié)議的方式,這兩套協(xié)議包括標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee協(xié)議和基于TinyOS的開(kāi)源自主協(xié)議。TOS系統(tǒng)采用開(kāi)源TinyOS操作系統(tǒng),向用戶公開(kāi)了路由協(xié)議和上層軟件源代碼,用戶可以根據(jù)各種應(yīng)用需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),包括傳感器設(shè)置,數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、訪問(wèn)等環(huán)節(jié)均提供二次開(kāi)發(fā)接口,用戶可以修改和設(shè)計(jì)自己所關(guān)注的部分,從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。這給高校初學(xué)物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生提供了簡(jiǎn)單易行的軟硬件開(kāi)發(fā)機(jī)會(huì)。
ATOS平臺(tái)主要設(shè)計(jì)了傳感器數(shù)據(jù)采集、基站數(shù)據(jù)匯聚、網(wǎng)關(guān)對(duì)外發(fā)送、采集系統(tǒng)解析以及遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)等功能,它從整體上為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生提供了從傳感數(shù)據(jù)到終端用戶的各個(gè)流程,讓實(shí)踐過(guò)的學(xué)生能夠徹底理解物聯(lián)網(wǎng)從底層到應(yīng)用層再到終端的基本架構(gòu)。
該方案不同于其他實(shí)訓(xùn)模式,傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)模式多為“現(xiàn)場(chǎng)觀摩為主、基本不予參與”,在本方案中,學(xué)生可以根據(jù)系統(tǒng)提供的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái),重現(xiàn)上述具備的所有功能,或根據(jù)自己的需求改寫(xiě)新的控制邏輯,因此具備較好的學(xué)習(xí)參與度。另外,該方案還可采用硬件組態(tài)的設(shè)計(jì)模式,根據(jù)不同的需求選配不同模塊組建自己的試驗(yàn)平臺(tái),以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。而且,系統(tǒng)中絕大部分設(shè)備和器件,如傳感器、氣動(dòng)部件等,都是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)元件,學(xué)生如同實(shí)踐在一個(gè)真實(shí)生產(chǎn)的過(guò)程中,能夠?qū)W到真正實(shí)用的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和操作技能。
另外,ATOS平臺(tái)中的實(shí)訓(xùn)定位功能,也能更好地全面地鍛煉物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。該功能體現(xiàn)為室內(nèi)人員精確定位技術(shù)的演示與測(cè)試,它采用基站定位技術(shù),即利用已知基站來(lái)定位移動(dòng)點(diǎn)的位置,在對(duì)信息進(jìn)行收集與統(tǒng)計(jì)之后,實(shí)現(xiàn)軌跡與區(qū)域的實(shí)時(shí)定位等功能。與傳統(tǒng)的RFID刷卡式人員定位不同,它可靈活地實(shí)現(xiàn)人員隨時(shí)隨地定位。
四、總結(jié)
物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的興起,為高校學(xué)生提供了廣闊的就業(yè)前景。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)所涉及的硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)大多是現(xiàn)有技術(shù)的綜合應(yīng)用,因此,物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)是工程實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科,若要培養(yǎng)出理論知識(shí)與動(dòng)手能力于一身的綜合型人才,就需要高校制定出一套完善的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系。由于物聯(lián)網(wǎng)的提出本身涉及多門(mén)學(xué)科,故其課程體系具有一定的交叉性和動(dòng)態(tài)發(fā)展特性,因此,物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨新模式的挑戰(zhàn),這也給各高校根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)摸索出新專(zhuān)業(yè)辦學(xué)特色提供了良好機(jī)遇。
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物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的是工程應(yīng)用型人才,必須高度重視與理論教學(xué)相輔相成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)核心課程RFID的實(shí)踐教學(xué)是掌握RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的保證。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),本課程的教學(xué)難度較大且不易達(dá)到良好的教學(xué)效果,尤其是在課程內(nèi)容的選擇上,存在兩方面的問(wèn)題,一是課程內(nèi)容較多地涉及電子學(xué)科的內(nèi)容,專(zhuān)業(yè)跨度較大,而目前本三批次計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生硬件基礎(chǔ)較為薄弱,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,教師應(yīng)首先明確RFID應(yīng)用系統(tǒng)的本質(zhì)是一個(gè)嵌入式系統(tǒng),是軟件與硬件的綜合體,是軟件、硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的工程,應(yīng)該在一個(gè)整體的框架內(nèi)協(xié)調(diào)工作,同時(shí)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)硬件研究與開(kāi)發(fā)也是本專(zhuān)業(yè)不可或缺的組成部分,具有軟件開(kāi)發(fā)不可替代的地位和廣闊的應(yīng)用前景;其次,應(yīng)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)適當(dāng)刪減部分偏電子的內(nèi)容,突出課程重點(diǎn)。射頻識(shí)別技術(shù)本身類(lèi)型很多,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容幾乎涉及所有類(lèi)型的RFID技術(shù),而實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少,導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法抓住重點(diǎn),不能深入學(xué)習(xí)。針對(duì)這一問(wèn)題,課程教學(xué)應(yīng)選擇當(dāng)前應(yīng)用最普遍的高頻ISO14443協(xié)議下的RFID技術(shù)為對(duì)象,力求通過(guò)對(duì)該類(lèi)RFID系統(tǒng)的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì),使學(xué)生掌握RFID技術(shù)的基本概念、理論、方法,從而對(duì)RFID技術(shù)有一個(gè)總體、系統(tǒng)的了解和掌握。同時(shí),教師可結(jié)合學(xué)習(xí)方法論進(jìn)行教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、靈活運(yùn)用知識(shí)的能力,鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)了解和掌握其他類(lèi)的RFID技術(shù)。
2物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐硬件平臺(tái)
目前,市場(chǎng)上的RFID實(shí)驗(yàn)設(shè)備都比較封閉,大多僅能完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。為滿足實(shí)踐教學(xué)的需要,我們?cè)O(shè)計(jì)了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在設(shè)計(jì)硬件時(shí)遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想,以保證系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)為三大部分:主控MCU、射頻控制模塊、天線及匹配電路。主控MCU模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心,采用蘇州大學(xué)飛思卡爾嵌入式中心開(kāi)發(fā)的SD-FSL-KL25-EVB開(kāi)發(fā)板,MCU采用MKL25Z128VLK4芯片,其工作頻率為48MHz,性能達(dá)到0.93DMIPS/MHz。該板是KL25MCU的最小系統(tǒng),所有I/O引腳引出,可外擴(kuò)多種外設(shè)并提供豐富的再擴(kuò)展接口,為接入超高頻及低頻RFID電路提供便利。射頻控制模塊主要提供對(duì)射頻讀寫(xiě)芯片的控制操作,天線及匹配電路為RFID卡提供電源并在讀寫(xiě)模塊與RFID卡之間傳送信息。采用模塊化設(shè)計(jì)為系統(tǒng)保留了較多的操作空間,學(xué)生通過(guò)查看原理圖可以快速掌握各模塊的功能和原理,對(duì)射頻控制模塊及天線電路進(jìn)行電路焊接并方便地完成讀寫(xiě)器的制作與調(diào)試。
3物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新
1)實(shí)踐平臺(tái)創(chuàng)新。為提供系統(tǒng)可擴(kuò)展的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境,減少重復(fù)的開(kāi)發(fā)勞動(dòng),我們針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了在線編程功能,可將用戶的應(yīng)用程序在線寫(xiě)入MCU的Flash存儲(chǔ)區(qū)的用戶程序空間,支持用戶的二次開(kāi)發(fā)。Flash存儲(chǔ)空間就被分成了兩個(gè)部分,平臺(tái)在首次使用時(shí),將讀寫(xiě)模塊軟件燒寫(xiě)并駐留在MCU的Flash存儲(chǔ)區(qū)中。駐留的讀寫(xiě)模塊軟件占用部分存儲(chǔ)空間,剩余的存儲(chǔ)空間可供用戶的應(yīng)用程序使用。讀寫(xiě)模塊軟件由3部分組成:MCU監(jiān)控程序、讀寫(xiě)卡操作API接口以及與標(biāo)簽通信的底層通信函數(shù)。監(jiān)控程序可以實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用程序的在線寫(xiě)入,每次系統(tǒng)復(fù)位后首先運(yùn)行駐留的監(jiān)控程序,判斷用戶存儲(chǔ)空間是否有用戶程序,若有則轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行,否則等待。按照與標(biāo)簽的通信流程,將底層通信操作使用函數(shù)的形式封裝起來(lái),就形成了讀寫(xiě)模塊的底層通信函數(shù)(或稱(chēng)低級(jí)函數(shù))。在此基礎(chǔ)上,將對(duì)標(biāo)簽的操作按統(tǒng)一的接口形式封裝起來(lái),構(gòu)成高級(jí)函數(shù),作為API接口提供給用戶,形成應(yīng)用系統(tǒng)與標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)交換的接口。應(yīng)用系統(tǒng)只需要向讀寫(xiě)模塊發(fā)送操作命令,由讀寫(xiě)模塊完成對(duì)標(biāo)簽的讀、寫(xiě)等操作。非接觸通信的所有具體操作細(xì)節(jié)則由底層通信函數(shù)完成。平臺(tái)支持學(xué)生模塊化地完成各類(lèi)實(shí)驗(yàn),最終實(shí)現(xiàn)并部署一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)。
2)實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)新。創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的基礎(chǔ)。學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行與物聯(lián)網(wǎng)RFID相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā),鍛煉其對(duì)相關(guān)知識(shí)與技能的綜合運(yùn)用能力。學(xué)生可自主選擇實(shí)踐活動(dòng)或參加教師的工程項(xiàng)目、科研課題,指導(dǎo)教師則為學(xué)生提供良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)實(shí)踐,學(xué)生能夠逐步實(shí)現(xiàn)從應(yīng)用模擬到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。
4物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)已形成了龐大的產(chǎn)業(yè)鏈。有針對(duì)性地培養(yǎng)具有不同專(zhuān)業(yè)背景和實(shí)踐技能的高素質(zhì)人才,對(duì)行業(yè)發(fā)展具有重要意義,也是應(yīng)用型本科院校教學(xué)培養(yǎng)的重要目標(biāo),為此,學(xué)校應(yīng)主動(dòng)與物聯(lián)網(wǎng)、RFID相關(guān)企業(yè)共建校外實(shí)訓(xùn)基地,為物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。學(xué)校應(yīng)結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求,協(xié)商制訂相應(yīng)的實(shí)習(xí)計(jì)劃與方案,使學(xué)生將理論知識(shí)與具體項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合,在實(shí)習(xí)中掌握最新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù),深入體會(huì)企業(yè)文化,獲得相應(yīng)的工程和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),提高自身的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。蘇州是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),相關(guān)企業(yè)眾多,目前蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院已與多家企業(yè)合作建立了實(shí)訓(xùn)基地,且這些基地已投入使用。為建立穩(wěn)定長(zhǎng)效的合作關(guān)系,蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院制定了比較完善的合作方案。首先,校外實(shí)訓(xùn)工作在學(xué)院直屬的對(duì)外合作辦公室領(lǐng)導(dǎo)下統(tǒng)一進(jìn)行,既有利于學(xué)生的組織與管理,又有利于加強(qiáng)與企業(yè)的溝通,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決合作中出現(xiàn)的矛盾與問(wèn)題。其次,關(guān)心企業(yè)需求,將企業(yè)需求融入學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程。實(shí)訓(xùn)一般由企業(yè)提供項(xiàng)目課題,以企業(yè)技術(shù)人員為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā),所得成果為企業(yè)與學(xué)生共有;同時(shí)積極吸引企業(yè)參與學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程,通過(guò)講座、就業(yè)培訓(xùn)等活動(dòng),提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì),培養(yǎng)其溝通交流和團(tuán)隊(duì)合作精神,使學(xué)生更好地滿足企業(yè)的人才需求。再次,加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)期的教學(xué)管理。校外實(shí)訓(xùn)一般都在最后1~2個(gè)學(xué)期進(jìn)行,對(duì)學(xué)生教學(xué)管理較為松散,為此,學(xué)院推行全員導(dǎo)師制,由一名教師指導(dǎo)幾個(gè)學(xué)生共同參與實(shí)訓(xùn),加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教學(xué)管理。教師在對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行管理的同時(shí),還需熟悉企業(yè)的運(yùn)作模式與前沿技術(shù)的應(yīng)用情況,了解企業(yè)實(shí)際需求,通過(guò)反饋總結(jié),調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與方式,從而提高教學(xué)的針對(duì)性和教學(xué)質(zhì)量。
5結(jié)語(yǔ)
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課;信息化
高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大大的改變了人們的生活和工作方式,人們的教育理念正在不知不覺(jué)中發(fā)生變化。多媒體、網(wǎng)絡(luò)、云技術(shù)等新技術(shù)手段取代了傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”。作為信息技術(shù)使用和接收能力最快的高等院校,進(jìn)行一場(chǎng)新的教育技術(shù)革命是無(wú)法避免和迫在眉睫的。我國(guó)職業(yè)院校信息化建設(shè)的主要目標(biāo)是“通過(guò)信息化來(lái)改變傳統(tǒng)的教育方式,促進(jìn)現(xiàn)代化教育的形成,并從根本上提高職業(yè)院校的教學(xué)水平?!?/p>
一、什么是課程的信息化建設(shè)
隨著高職教育的不斷發(fā)展,教育部已經(jīng)明確提出了實(shí)施教育信息化建設(shè)工程的要求,明確了高等職業(yè)教育信息化的概念。高職院校的教學(xué)目標(biāo)不同于本科院校,他以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)型人才為己任,提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力,提高教育質(zhì)量是關(guān)鍵。
課程信息化教學(xué)不僅具有學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的教學(xué)手段,而且具有實(shí)時(shí)的互動(dòng)能力,擴(kuò)充了教學(xué)資源庫(kù),完備了教學(xué)體系,如教學(xué)網(wǎng)站、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)、學(xué)習(xí)資源庫(kù)、游戲?qū)W習(xí)、仿真學(xué)習(xí)、互動(dòng)學(xué)習(xí)等。與傳統(tǒng)的模式相比,這些教學(xué)平臺(tái)不僅形式新穎,還引進(jìn)許多新的教學(xué)理念,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,更加注重發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,是教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)和追求目標(biāo)。
二、當(dāng)前我國(guó)職業(yè)院校課程信息化建設(shè)現(xiàn)狀分析
1.軟硬件發(fā)展不平衡,互相掣肘。
在高職院校信息化建設(shè)過(guò)程中,一直以來(lái)“重”硬件建設(shè)、“輕”軟件建設(shè)現(xiàn)象較為普遍。很多院校的信息化建設(shè)都將主要的精力和側(cè)重點(diǎn)放在有形的硬件建設(shè)上,在傳統(tǒng)的想法上認(rèn)為硬件的建設(shè)只需要保證硬件夠用,然后就進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)就可以。而對(duì)硬件上運(yùn)行的內(nèi)容――應(yīng)用方案和應(yīng)用軟件沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)真的研究、設(shè)計(jì)和建設(shè),以至于投入大量資金建成的校園網(wǎng)及管理系統(tǒng)只用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的文件傳輸和新聞瀏覽,硬件沒(méi)有或是只發(fā)揮了微乎其微的作用。還有一種情況是,開(kāi)發(fā)了很多應(yīng)用的軟件可是使用時(shí)才發(fā)現(xiàn),硬件不能配合。還是導(dǎo)致軟件不能發(fā)揮作用。這種軟硬件相互掣肘的情況比比皆是,嚴(yán)重影響了信息化建設(shè)的成效。
2.信息化建設(shè)的激勵(lì)評(píng)價(jià)機(jī)制不健全。
1)學(xué)校沒(méi)有足夠重視信息化教學(xué)手段的使用。信息化教學(xué)手段的成果沒(méi)有與教師考核、評(píng)優(yōu)和職稱(chēng)晉升掛鉤。導(dǎo)致教師在教學(xué)中教學(xué)的方式方法沒(méi)有向信息化手段傾斜。
2)對(duì)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)不夠明確,沒(méi)有將信息技術(shù)同課程相結(jié)合。書(shū)本內(nèi)容可以換一種表現(xiàn)形式,例如用多媒體手段等。
3)學(xué)校舉辦的各種對(duì)教師的培訓(xùn)比較少,難以使他們真正掌握和利用現(xiàn)代教育信息技術(shù)和方法進(jìn)行教學(xué)和管理工作。
三、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)課程信息化建設(shè)的重要意義
課程的信息化建設(shè)是一種利用現(xiàn)代各種信息化手段向?qū)W生進(jìn)行全方位傳遞信息的教育。在高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工作占有重要地位,信息技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合變更了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,在優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)等方面起到了積極的作用。
四、我校開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)課程的基本情況
我校是一所集干部培訓(xùn)與高職教育于一體的、有著60余年歷史的老校。公共安全系為我校比較有特色的系部之一,開(kāi)展計(jì)算機(jī)方面的教學(xué)已有近二十年的歷史。2013年,我系首次開(kāi)展了物聯(lián)網(wǎng)方面的教學(xué)――《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》,此課程為全系必修課,主要的內(nèi)容為講解什么是物聯(lián)網(wǎng)以及它對(duì)我們生活的影響、物聯(lián)網(wǎng)的基本應(yīng)用領(lǐng)域、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基本原理的講解。此課程的開(kāi)展受到學(xué)生的一致好評(píng)。在2015年,我系為更好的服務(wù)教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,建設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室,開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)課程。此課程極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,但是由于資金有限、空間有限,在教學(xué)中不可能人手配備一套試驗(yàn)設(shè)備。在學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與我們能夠提供的試驗(yàn)環(huán)境之間有了很大的沖突。
因此,我們萌生了能否建立信息化的實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)平臺(tái),將一些試驗(yàn)演示視頻放于網(wǎng)上、將實(shí)驗(yàn)室虛擬化,既可以環(huán)節(jié)試驗(yàn)設(shè)備不夠用的矛盾又可以使學(xué)生的何時(shí)何地想學(xué)就學(xué)。
五、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)課信息化構(gòu)建的框架
通過(guò)本課題的研究與建設(shè),探索出一個(gè)適合高職學(xué)生的,側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)公共安全領(lǐng)域應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課程信息化教學(xué)模式。
1.信息化課程教學(xué)展示的建設(shè)。以PowerPoint和目前比較先進(jìn)的微課、幕課技術(shù)作為教學(xué)展示的主要手段。摒棄了傳統(tǒng)的板書(shū)模式,以多媒體、視頻、動(dòng)畫(huà)作為主要說(shuō)明方法。學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)、通俗易懂、在心理上沒(méi)有抵觸情緒,易于接受相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。而且這些信息化的教學(xué)展示可以掛于校園網(wǎng)上,便于學(xué)生隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)、有針對(duì)性地學(xué)習(xí)。
2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻文件庫(kù)的建設(shè)。將若干個(gè)試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分別拍攝為視頻文件,突出實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),強(qiáng)化注意事項(xiàng),并將這些視頻文件整理成庫(kù),作為教學(xué)最有力的輔助手段。
3.信息化考試系統(tǒng)的建設(shè)。建立信息化的考試系統(tǒng),摒棄傳統(tǒng)的紙質(zhì)試卷和一對(duì)一的實(shí)驗(yàn)考試模式,以網(wǎng)絡(luò)化的方式建立網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)考試模式。并定期的豐富和完善題庫(kù)的建設(shè)。
4.多媒體實(shí)驗(yàn)題庫(kù)的建設(shè)。最為課后練習(xí)的主要手段,建立多媒體的實(shí)驗(yàn)題庫(kù),一改傳統(tǒng)的幾大題型,針對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的特殊性,建立適合的多媒體形式題庫(kù)。
六、課題研究過(guò)程中的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
1.信息化建設(shè)需要事前規(guī)劃,有計(jì)劃、有步驟的有序安排
信息化建設(shè)是一項(xiàng)艱巨的、長(zhǎng)期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不能走一步看一步,必須在前期做好預(yù)案。院校信息化建設(shè)已經(jīng)開(kāi)展了很多年,有許多可借鑒的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和模式。應(yīng)在學(xué)校符合學(xué)院大的發(fā)展規(guī)劃的前提下,制定完整的建設(shè)發(fā)展方案,按部就班的分階段、有步驟的實(shí)施。
2.職業(yè)教育是高職院校的顯著特點(diǎn),在教學(xué)的內(nèi)容、形式和教學(xué)手段上都要突出其職業(yè)教育的特點(diǎn),高職的信息化建設(shè)同樣要圍繞這個(gè)大的中心展開(kāi),要將實(shí)踐性教學(xué)放在首位??梢酝ㄟ^(guò)實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)模擬化,為學(xué)生提供與真實(shí)工作相似的環(huán)境,在這種環(huán)境下的教學(xué)更能夠提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)技能的掌握,提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力能力。
3.高職院校的信息化建設(shè)要多放借鑒,取長(zhǎng)補(bǔ)短。需要走出去學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外的優(yōu)秀高職院校信息化建設(shè)范例,要積極的組織行業(yè)專(zhuān)家和企業(yè)人員對(duì)院校的信息化建設(shè)出謀獻(xiàn)策,對(duì)這些建議進(jìn)行分析和研究,作為學(xué)院進(jìn)行信息化建設(shè)的重要參考。
七、結(jié)束語(yǔ)
[關(guān)鍵詞]:課程體系;職業(yè)能力;教學(xué)組織;質(zhì)量監(jiān)控
[中圖分類(lèi)號(hào)]G712[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
自物聯(lián)網(wǎng)作為我國(guó)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略以來(lái),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用迎來(lái)了高速發(fā)展時(shí)期,從而導(dǎo)致大量物聯(lián)網(wǎng)人力資源的短缺。各大高校及職業(yè)院校紛紛設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院、專(zhuān)業(yè)或?qū)I(yè)方向來(lái)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才。然而,高職院校的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是什么,課程體系究竟怎么構(gòu)成,如何進(jìn)行教學(xué)組織是擺在廣大高職院校面前的一道難題。我院在骨干院校建設(shè)過(guò)程中,進(jìn)行了一些探索,以便與同行探討。
一.課程體系構(gòu)建過(guò)程
1.1 職業(yè)能力分析
職業(yè)能力分析就是將本專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)的職業(yè)或職業(yè)群所涉及的職業(yè)活動(dòng)分解為若干獨(dú)立的任務(wù)領(lǐng)域,再對(duì)任務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行分析,獲得完成每個(gè)工作項(xiàng)目的具體工作任務(wù),根據(jù)對(duì)具體工作任務(wù)的分析,可以得到完成這些任務(wù)學(xué)生應(yīng)該具備哪些能力,掌握哪些知識(shí)和技能,從而分析得出對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)核心課程。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè),我們通過(guò)向重慶、成都、北京、廣州、上海等100多家電子通信類(lèi)企業(yè)發(fā)放調(diào)查表,獲得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)的工作崗位及主要工作任務(wù)如表1所示:
表1 業(yè)職業(yè)崗位及典型工作任務(wù)
根據(jù)對(duì)工作崗位主要工作任務(wù)的細(xì)化分析,我們可以得到針對(duì)這些工作任務(wù)所需要的職業(yè)能力是什么。如表2所示。
表2 崗位―能力對(duì)應(yīng)表
1.2 確定人才培養(yǎng)目標(biāo)
經(jīng)過(guò)對(duì)職業(yè)崗位工作任務(wù)、工作內(nèi)容以及能力要求的詳細(xì)分析和論證,得到學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)為:通過(guò)工學(xué)結(jié)合辦學(xué)模式培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的,德智體全面發(fā)展的,具有基礎(chǔ)扎實(shí),實(shí)踐能力強(qiáng),掌握物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的基本理論知識(shí)和基本技能,受到嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究初步訓(xùn)練;能在項(xiàng)目工程師指導(dǎo)下,從事物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目規(guī)劃、施工管理;從事物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝、調(diào)試和維護(hù);物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目售后服務(wù)、維護(hù)保養(yǎng)與管理;物聯(lián)網(wǎng)智能終端產(chǎn)品的生產(chǎn)制造與輔助設(shè)計(jì)的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。
1.3 崗位能力對(duì)應(yīng)的課程分析
根據(jù)對(duì)崗位進(jìn)行分析,得到對(duì)應(yīng)工作崗位需要學(xué)生掌握什么樣的能力,針對(duì)這些能力要求,對(duì)應(yīng)著哪些核心課程,如表3所示。
表3 崗位―能力―課程對(duì)應(yīng)表
1.4 課程體系形成
作為新一代高職學(xué)生應(yīng)該具備五個(gè)方面的良好素質(zhì):思想政治素質(zhì)、文化科技素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、職業(yè)素質(zhì)、身心素質(zhì)。我們?cè)谡n程體系設(shè)計(jì)過(guò)程中,除了要培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)之外,還要培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀,培養(yǎng)學(xué)生如何正確分析和解決在人生發(fā)展過(guò)程中遇到各種問(wèn)題的能力。因此,最終的課程體系包含三大模塊:通識(shí)教育模塊、專(zhuān)業(yè)教育模塊和選修模塊(如圖1所示),其中:
通識(shí)教育模塊包括三個(gè)部分:公共類(lèi)課程(體育、英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等),思想政治理論類(lèi)課程(如思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論等),職業(yè)類(lèi)課程(如心理健康,職業(yè)生涯規(guī)劃等)。
專(zhuān)業(yè)教育模塊包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程(如電子技術(shù)基礎(chǔ)、通信技術(shù)基礎(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等),專(zhuān)業(yè)核心課程是針對(duì)職業(yè)崗位方向的課程(如傳感器安裝與調(diào)試、自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品安裝與維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝管理與維護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)工程布線、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與實(shí)施、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理與維護(hù)等課程)。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)課程體系框架
選修類(lèi)課程包括專(zhuān)業(yè)選修課(如Android程序設(shè)計(jì)等提高學(xué)生興趣及拓展知識(shí)面的課程),公共選修課程(如音樂(lè)欣賞等用于提高學(xué)生人文素質(zhì)的全校選修類(lèi)課程)。
另外,根據(jù)高等職業(yè)教育的特點(diǎn),實(shí)踐課程與理論課程教學(xué)課時(shí)比例約為1:1。
二、教學(xué)組織與考核
2.1 在教學(xué)方法上,充分運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法,采用了項(xiàng)目教學(xué)法、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、角色扮演教學(xué)法、案例教學(xué)法、引導(dǎo)文教學(xué)法、頭腦風(fēng)暴法、卡片展示法、模擬教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方法。
2.2 在教學(xué)模式上,根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程改革采取以實(shí)踐為主線來(lái)組織課程內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)的特點(diǎn),專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式廣泛采取理論與實(shí)踐教學(xué)的一體化、教室與實(shí)訓(xùn)室的一體化。教學(xué)內(nèi)容采用企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)以“一體化、開(kāi)放式”、“項(xiàng)目導(dǎo)向式”等為主要的教學(xué)模式。
2.3 在教學(xué)組織上,采用三學(xué)期制的大模塊課程組織方式,即學(xué)生在學(xué)習(xí)完一門(mén)課程后,即可完成對(duì)應(yīng)崗位的相關(guān)工作,同時(shí)可以考取相應(yīng)的資格證書(shū)。同時(shí),如果合作企業(yè)聯(lián)盟中相關(guān)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目比較多的時(shí)候,學(xué)生可以安排到實(shí)際的工作場(chǎng)景進(jìn)行企業(yè)實(shí)踐,完成相關(guān)項(xiàng)目后,再回到學(xué)校學(xué)習(xí)。反之,如果企業(yè)工程比較少,學(xué)生則留在學(xué)校學(xué)習(xí),同時(shí)聘請(qǐng)企業(yè)工程師到校為學(xué)生教授部分課程。這種模式我們稱(chēng)為“旺入淡出”模式。
三、質(zhì)量監(jiān)控
與合作企業(yè)共同建立和完善專(zhuān)業(yè)教學(xué)核心環(huán)節(jié)的制度及考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)有效的教學(xué)管理,強(qiáng)化師生自我監(jiān)控意識(shí),充分發(fā)揮廣大教師的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,激發(fā)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)力,調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,全面提高教學(xué)質(zhì)量,教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控和評(píng)價(jià)體系從四個(gè)方面進(jìn)行。
3.1 完善教學(xué)過(guò)程監(jiān)控
按照ISO9000質(zhì)量管理體系,加強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的控制。包括對(duì)各環(huán)節(jié)尤其是實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)三大關(guān)鍵實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的監(jiān)控。
3.2 完善教學(xué)質(zhì)量反饋
強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量反饋,包括每周的學(xué)生意見(jiàn)反饋,每學(xué)期進(jìn)行1次教師測(cè)評(píng)等,對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。
3.3 完善實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)體系
構(gòu)建各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)體系,與企業(yè)共同實(shí)施實(shí)踐教學(xué)的考核與評(píng)價(jià)。
3.4 完善質(zhì)量追蹤機(jī)制
將就業(yè)水平、企業(yè)滿意度作為衡量人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心指標(biāo)。引入“麥可思”專(zhuān)業(yè)調(diào)研公司,收集人才市場(chǎng)和用人單位的信息,在畢業(yè)生人數(shù)較多的單位建立教學(xué)信息反饋點(diǎn),每年進(jìn)行畢業(yè)生跟蹤調(diào)查,召開(kāi)招生、就業(yè)研討會(huì),將有關(guān)信息及時(shí)反饋到各教學(xué)環(huán)節(jié)中。不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合新情況,探索教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)價(jià)的新方法,逐步形成較為完善的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)價(jià)體系。
四、總結(jié)
我院在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)中,經(jīng)過(guò)大量詳實(shí)的調(diào)研,通過(guò)職業(yè)崗位能力分析,從而形成專(zhuān)業(yè)課程體系,在教學(xué)組織與教學(xué)方法上大膽創(chuàng)新,并嚴(yán)格規(guī)范地對(duì)人才培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控,引入買(mǎi)可思人才滿意度評(píng)價(jià)機(jī)制,并反饋到人才培養(yǎng)方案及教學(xué)組織過(guò)程等環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn),形成了一個(gè)科學(xué)有效的人才培養(yǎng)機(jī)制。在實(shí)踐過(guò)程中,取得了一定的效果。
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關(guān)鍵字:物聯(lián)網(wǎng)工程;卓越工程師;嵌入式系統(tǒng);人才培養(yǎng)
中圖分類(lèi)號(hào):G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2014)02(b)-0000-00
大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為今后一項(xiàng)具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的重要決策[1],物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī),互聯(lián)網(wǎng)后又一個(gè)信息技術(shù)綜合應(yīng)用的代名詞,掀起信息產(chǎn)業(yè)第三浪潮,其重要性顯而易見(jiàn),因此國(guó)家2011年在全國(guó)55所高校開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè),該專(zhuān)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)急需的且指定大力發(fā)展的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè),未來(lái)有著很大的需求和發(fā)展空間。從2012年開(kāi)始,我校實(shí)施了教育部制定的“卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃”,該計(jì)劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各類(lèi)型工程技術(shù)人才,為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)[2]。
物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)是我校特色專(zhuān)業(yè)之一,我校將物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)作為“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)之一,因此,結(jié)合“卓越計(jì)劃”的要求,深入進(jìn)行“嵌入式系統(tǒng)”課程教學(xué)改革勢(shì)在必行,以學(xué)生為中心,以開(kāi)拓知識(shí)視野、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)實(shí)踐能力為目的,為國(guó)家提供大批動(dòng)手能力強(qiáng),滿足企業(yè)發(fā)展要求,適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才。
一、教學(xué)現(xiàn)狀
目前嵌入式系統(tǒng)教學(xué)存與許多其它工科專(zhuān)業(yè)共存的問(wèn)題[3]。比如,課時(shí)安排不合理,實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少;重傳統(tǒng)理論教學(xué),輕實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式比較單一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,缺乏創(chuàng)新性,跟不上目前嵌入式發(fā)展水平;實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少對(duì)非智力能力和綜合能力的訓(xùn)練;實(shí)驗(yàn)室嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備過(guò)于陳舊,實(shí)驗(yàn)室管理制度不完善;不能利用校外有效的合作資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的拓展[4];課程考核方式不完善,往往單純從理論考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)判,忽略實(shí)驗(yàn)過(guò)程,上述種種問(wèn)題,導(dǎo)致目前許多學(xué)生學(xué)完嵌入式系統(tǒng)課程之后,即使考到高分,依然不能獨(dú)自完成教學(xué)大綱要求之內(nèi)的相對(duì)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā),學(xué)生完全處于紙上談兵階段,這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生不符合卓越工程師的要求,更不符合企業(yè)和國(guó)家所需要的復(fù)合型工程技術(shù)人才的要求。
二、以創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為原則的改革
1. 開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)
在理論教學(xué)中,改變傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)方法,老師不再只是對(duì)著現(xiàn)有的課本或者PPT直接講解嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí),而是通過(guò)提出目前實(shí)際嵌入式系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,或者將已有嵌入式產(chǎn)品中存在的問(wèn)題作為探究背景,通過(guò)設(shè)置讓學(xué)生和老師之間展開(kāi)開(kāi)放式討論和自由提問(wèn)的環(huán)節(jié),讓學(xué)生積極參加到課堂活動(dòng)中來(lái),最后,將老師的點(diǎn)評(píng)總結(jié)作為課堂內(nèi)容的點(diǎn)睛環(huán)節(jié),旨在將枯燥的基礎(chǔ)理論知識(shí)是如何運(yùn)用到實(shí)際嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中、以及如何解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程講解給學(xué)生。通過(guò)這種研究性的學(xué)習(xí)方式,給學(xué)生留下更加深刻的印象,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的興趣,使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的理論知識(shí)的本質(zhì)有更加深刻的認(rèn)識(shí),在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中將知識(shí)熟練運(yùn)用到實(shí)踐開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中去。
2. 開(kāi)放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
去除以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果單一,過(guò)程機(jī)械化,沒(méi)有拓展性,缺乏綜合型和研究型的基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)[5]。改用內(nèi)容比較新穎,又不太復(fù)雜的開(kāi)放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),比如,當(dāng)前智能手機(jī)和游戲開(kāi)發(fā)是一個(gè)很流行的研究方向,智能手機(jī)中簡(jiǎn)單游戲就是一個(gè)很好的嵌入式具體應(yīng)用的例子,所以我們可以選取一些相對(duì)簡(jiǎn)單、開(kāi)放性強(qiáng)、形式新穎、吸引力足的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的游戲案例來(lái)取代已經(jīng)沿用多年的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容真正做到來(lái)源于實(shí)際案例,又促進(jìn)實(shí)際嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的功能。開(kāi)放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅豐富嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而且使實(shí)驗(yàn)本身更加有趣、貼近生活。更重要的是在進(jìn)行上述開(kāi)放性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,學(xué)生可以親身體會(huì)到實(shí)踐是如何檢驗(yàn)真理、理論與實(shí)踐之間如何相互促進(jìn)的道理,在一定程度上可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新、敢于探索、不怕困難的科研精神。
3. 以競(jìng)促學(xué)
學(xué)科競(jìng)賽是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的一種重要方式,競(jìng)賽是對(duì)學(xué)生更高一層次的要求,是考察學(xué)生綜合能力的一個(gè)重要方法[6]。目前諸如博創(chuàng)杯嵌入式比賽,“ZLG杯”中國(guó)大學(xué)生ARM嵌入式系統(tǒng)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,微軟嵌入式大賽,全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等都是含金量較高的比賽,通過(guò)參加競(jìng)賽可以發(fā)掘出嵌入式系統(tǒng)這門(mén)課程真正的魅力所在,解決嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)中缺乏挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的不足,真正提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作解決特定問(wèn)題的能力,提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量。在比賽過(guò)程中不僅對(duì)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)及其它學(xué)科知識(shí)的拓展有所幫助,而且能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)和配合意識(shí)。
4. 嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)
物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)作為“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)之一,對(duì)于實(shí)踐訓(xùn)練要求自然極高,改變以往實(shí)習(xí)完全以老師講解為主導(dǎo),動(dòng)手環(huán)節(jié)較少,完全違背實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)方式,將學(xué)生帶到當(dāng)?shù)貙?duì)嵌入式研究具有一定規(guī)模的企業(yè)公司參加實(shí)習(xí)培訓(xùn),了解目前企業(yè)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)流程和水平。同時(shí)將實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的主導(dǎo)權(quán)下放給學(xué)生,鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力,以一種學(xué)生為主,老師為輔的實(shí)訓(xùn)方式讓學(xué)生真正融入到嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中來(lái)。
5. 改革考核方式, 體現(xiàn)綜合能力
事實(shí)證明“一張?jiān)嚲泶蛱煜隆钡目己朔绞酵⒉荒苷嬲从吵鰧W(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況。為了督促學(xué)生認(rèn)真做好嵌入式實(shí)驗(yàn),真正考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和實(shí)驗(yàn)觀察能力[7]。可將嵌入式系統(tǒng)課程成績(jī)分為: ①筆試?yán)碚摮煽?jī),該項(xiàng)占40%,主要考察嵌入式操作系統(tǒng)概述、微處理器與調(diào)試技術(shù)、ARM體系結(jié)構(gòu)和指令集、ARM開(kāi)發(fā)工具和匯編程序設(shè)計(jì)、嵌入式存儲(chǔ)器和接口技術(shù)等; ②開(kāi)放設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成績(jī),該項(xiàng)占40%,主要考察每次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生出勤次數(shù),具體操作步驟,實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成情況以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告;③課外創(chuàng)新成績(jī),該項(xiàng)占10%,主要考察學(xué)生參加各種嵌入式比賽、實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)的獲獎(jiǎng)情況;④學(xué)期末的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成績(jī),該項(xiàng)占10%,主要考察在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)階段指定項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的完成情況。
結(jié)語(yǔ)
工程師是未來(lái)世界的塑造者[8]。嵌入式系統(tǒng)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,因此采用課內(nèi)外、校內(nèi)外相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系,以卓越工程師的基本要求為導(dǎo)向,使學(xué)生能熟悉掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,掌握一種開(kāi)發(fā)工具,熟悉一種調(diào)試方法,使學(xué)生在學(xué)完嵌入式系統(tǒng)課程后,能真正掌握最基本的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā),成為一名合格優(yōu)秀的卓越工程師。
參考文獻(xiàn)
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