校企合作模式下物聯(lián)網(wǎng)實驗課程體系改革與實踐

尹向東　張新林　陳旭日

[摘 要]當(dāng)前許多高校都開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。開設(shè)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)實驗的課程，可幫助學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)知識進行有效的了解，掌握相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)信息，了解相關(guān)的課題和先進的計算機技術(shù)知識等。增加學(xué)生對相關(guān)知識的了解，擴寬學(xué)生的視野，努力讓學(xué)生具備一定的實踐能力和探索能力，從而成為適應(yīng)市場需求的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的有用人才。

[關(guān)鍵詞]校企合作 物聯(lián)網(wǎng) 實驗課程

[中圖分類號] G423.07 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0113-02

一、引言

1991年，美國麻省理工學(xué)院的Kevin Ash-ton教授在世界上首次提出了The Internet of things（物聯(lián)網(wǎng)）的概念。2005年，相關(guān)部門發(fā)表了一份報告，正式將物聯(lián)網(wǎng)進行命名——“The Internet of things”。2009年8月，溫家寶總理在無錫考察中國科學(xué)院高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心（現(xiàn)名無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院），明確提出了“感知中國”的發(fā)展目標(biāo)，要求大力發(fā)展中國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。[1]隨后幾年，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，各種物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，相應(yīng)的人才需求呈現(xiàn)出爆炸式的增長，這給各高校人才培養(yǎng)帶來了新的機遇，同時也給高校教育帶來了巨大挑戰(zhàn)。

為了能夠更好地培養(yǎng)出企業(yè)需求的人才，學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合有助于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。校企合作是一種以市場和社會需求為導(dǎo)向的運行機制，是學(xué)校和企業(yè)雙方共同參與人才培養(yǎng)的過程，以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)、綜合能力和就業(yè)競爭力為重點，利用學(xué)校和企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和教育資源，采用課堂教學(xué)與學(xué)生參加實際工作有機結(jié)合，來培養(yǎng)適合不同用人單位需要的應(yīng)用型人才的教學(xué)模式；實現(xiàn)的目標(biāo)是增強辦學(xué)活力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展對人才素質(zhì)的需要。[2]

二、物聯(lián)網(wǎng)實驗體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)從下至上可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，感知層以二維碼、RFID、傳感器和傳感網(wǎng)為主，實現(xiàn)對“物”的識別；網(wǎng)絡(luò)層主要由移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸；應(yīng)用層主要由智能終端組成，實現(xiàn)智能運算與智能處理。[3]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也隨之興起，與互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)涉及的方面更加廣泛，所以，在教學(xué)過程中融合實踐教學(xué)將物聯(lián)網(wǎng)所涉及的其他學(xué)科的知識融入進去顯得至關(guān)重要。

目前許多高校的物聯(lián)網(wǎng)實驗課程體系存在以下問題：

第一，實驗課程之間相對獨立，缺乏關(guān)聯(lián)性，例如講授感知層課程的教師往往只側(cè)重底層傳感器的基本原理，沒有與網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的知識聯(lián)系起來，這樣學(xué)生感覺只是學(xué)到了一門門單獨的課程，卻不能把它們?nèi)跁炌ㄆ饋怼?/p>

第二，傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)往往突出原理性知識的實驗呈現(xiàn)，沒有融入一套有效的工程性構(gòu)建方法；缺乏工程性的方法，學(xué)生雖然知道了基本概念，卻難于完成具有一定規(guī)模的實驗。[4]

第三，國內(nèi)很多高校都紛紛開辦了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或者在培養(yǎng)方案里面增加了物聯(lián)網(wǎng)方向，由于物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個層次，不同學(xué)校有各自不同的學(xué)科優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程都是根據(jù)自身優(yōu)勢進行設(shè)置的，各自的培養(yǎng)重點都不一樣，這樣有些學(xué)校培養(yǎng)出來的學(xué)生的能力可能達(dá)不到市場的要求，或不能成為企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品最急需的人才。

因此，高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)該緊密觀察市場發(fā)展方向，與企業(yè)進行深度的合作，深入研究物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才所應(yīng)具備的知識、素質(zhì)和能力，制訂出合理的人才培養(yǎng)方案，設(shè)置科學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)實驗課程體系，這樣才能培養(yǎng)出滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所需的合格人才。[3]

三、物聯(lián)網(wǎng)實驗體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識領(lǐng)域包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計算機組成原理、微機接口與控制技術(shù)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)原理與協(xié)議工程、程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)、軟件工程、嵌入式系統(tǒng)、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全、物聯(lián)網(wǎng)管理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計、智能處理、射頻識別技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。[5]

對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)的實驗課程進行科學(xué)設(shè)置，可以設(shè)置相關(guān)的通信工程技術(shù)，例如：物聯(lián)網(wǎng)基本知識介紹，傳感器的基本應(yīng)用和工作特點，無線技術(shù)的運用，物聯(lián)網(wǎng)工程的講解和應(yīng)用，還有一些物聯(lián)網(wǎng)課程的設(shè)計等，教師在課程的設(shè)置上要符合學(xué)生的實際情況。

物聯(lián)網(wǎng)的整個體系，可以讓學(xué)生獨自完成多種層面的實驗，與此同時可以開展一些實踐類的訓(xùn)練課程和學(xué)科競賽活動，同時還可以滿足教師以及部分優(yōu)秀學(xué)生參與科研訓(xùn)練的需要。本文以飛瑞敖物聯(lián)網(wǎng)工程實驗平臺為例，具體分為物聯(lián)網(wǎng)工程訓(xùn)練實驗項目、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗實訓(xùn)項目、物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗實訓(xùn)項目三個部分：

（一）物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗項目設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性實驗主要是要求學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)三個層次中的基礎(chǔ)知識，更深入理解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各項基礎(chǔ)技能，主要開設(shè)以下實驗項目：實驗1：開展有關(guān)局域網(wǎng)設(shè)計的實驗，這種實驗是借助有線技術(shù)進行的；實驗2：與實驗1相反，這個實驗室運用無線網(wǎng)技術(shù)開展局域網(wǎng)的實驗；實驗3：將有線技術(shù)和無線技術(shù)相結(jié)合的混合型網(wǎng)絡(luò)實驗；實驗4：關(guān)于平臺的組建實驗；實驗5：物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺測試實驗；實驗6：無線信號分布實驗；實驗7：WiFi+無線射頻識別（RFID）讀寫卡實驗；實驗8：對物聯(lián)網(wǎng)平臺進行研究和對相關(guān)的配置進行管理的實驗；實驗9：設(shè)計實驗對感知層進行細(xì)致的分析；實驗10：設(shè)計實驗對網(wǎng)絡(luò)層進行細(xì)致的分析；實驗11：將網(wǎng)絡(luò)層和感知層相互連接，進行測試的實驗；實驗12：將網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層相互連接，進行測試的實驗；實驗13：為應(yīng)用層進行編程的實驗；實驗14：溫濕度傳感器數(shù)據(jù)通信實驗；實驗15：光照度數(shù)據(jù)通信實驗；實驗16：煙霧傳感器數(shù)據(jù)通信實驗；實驗17：WiFi設(shè)備管理與配置實驗。

（二）物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗實訓(xùn)項目

在掌握上述基礎(chǔ)訓(xùn)練實驗項目以后，為了讓學(xué)生能夠全面理解物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)是如何協(xié)同工作的，我們開設(shè)了如下一些綜合實驗實訓(xùn)項目：綜合實驗1：物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人員對系統(tǒng)進行管理的實踐訓(xùn)練；綜合實驗2：運用物聯(lián)網(wǎng)對物資進行管理、應(yīng)用的實踐訓(xùn)練項目；綜合實驗3：從事物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)人員不斷開發(fā)物資管理系統(tǒng)的實驗項目；綜合實驗4：物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用開發(fā)實訓(xùn)項目；綜合實驗5：對物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器和相關(guān)配置進行研究的實驗；綜合實驗6：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（中間件）設(shè)計實訓(xùn)項目；綜合實驗7：關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)程序編輯升級的實驗；綜合實驗8：物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制實驗（B / S模式）。

（三）物聯(lián)網(wǎng)層面的創(chuàng)新性實驗實訓(xùn)項目

為了使學(xué)生能夠更快地掌握企業(yè)項目開發(fā)的要求，我們與企業(yè)進行合作，設(shè)計了一些創(chuàng)新實驗實訓(xùn)項目：創(chuàng)新實驗1：物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)應(yīng)用實驗、物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)開發(fā)實訓(xùn)項目；創(chuàng)新實驗2：對物聯(lián)網(wǎng)燈光系統(tǒng)的研究，物聯(lián)網(wǎng)智能的燈光系統(tǒng)包括燈光的控制系統(tǒng)使用的實驗還有對系統(tǒng)進行開發(fā)升級的實踐項目；創(chuàng)新實驗3：物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控應(yīng)用實訓(xùn)項目、物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實訓(xùn)項目；創(chuàng)新實驗4：物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)，包括實驗室空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用實訓(xùn)項目、物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)開發(fā)實訓(xùn)項目；創(chuàng)新實驗5：物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用實訓(xùn)項目、物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實訓(xùn)項目。

（四）物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺可以在計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信類實驗室的現(xiàn)有模式上進行不斷的創(chuàng)新和改進，通過光載無線交換機技術(shù)，創(chuàng)建一個安全性能極高的WiFi無線局域網(wǎng)，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)實驗室及其周邊區(qū)域。與此同時，運用實驗室中的相應(yīng)工作設(shè)備，構(gòu)建一個既擁有有線網(wǎng)絡(luò)又擁有無線網(wǎng)絡(luò)的混合型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層，各種專業(yè)課程實驗箱和綜合應(yīng)用實驗箱通過標(biāo)準(zhǔn)模塊WiFi設(shè)備服務(wù)器的無線技術(shù)，與物聯(lián)網(wǎng)的信息平臺相互連通，最終形成了一個十分廣闊的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，同時形成將物聯(lián)網(wǎng)的三個層次全面地體現(xiàn)出來的一個十分全面的物聯(lián)網(wǎng)工程信息服務(wù)平臺。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫墓P記本、手機、平板等多種移動設(shè)備都可以通過內(nèi)置WiFi連接到物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺上，成為物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備的一部分。

（1）光載無線交換機及其分布式天線系統(tǒng)。光載無線交換機及其配套設(shè)備主要的作用就是將無線信號傳播的距離更加遠(yuǎn)、范圍更加大。

（2）物聯(lián)網(wǎng)工程實驗平臺服務(wù)器。主要是用于對實驗物聯(lián)網(wǎng)工程實驗平臺進行合理的管理，對實驗室進行有效的監(jiān)控，同時開展多種多樣的課題研究，在中心機房配置一臺服務(wù)器。這個服務(wù)器所擁有的核心軟件以及服務(wù)器的軟件，可以為用戶提供本地和遠(yuǎn)程的服務(wù)，并且對物聯(lián)網(wǎng)進行有效的管理和監(jiān)控。早期的物聯(lián)網(wǎng)主要致力于實現(xiàn)智能教室的門禁系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、窗戶監(jiān)視系統(tǒng)等功能。

四、總結(jié)

開設(shè)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)實驗的課程，可幫助學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)知識進行有效的了解，掌握相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)信息，了解相關(guān)的課題和先進的計算機技術(shù)知識等，具備一定的實踐能力和探索能力，從而成為適應(yīng)市場需求的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的有用人才。

[ 注 釋 ]

[1] 馬忠梅，孫娟，李奇.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2011（10）.

[2] 吳金星，魏新利，鄭錦華，賀敏，李國立.校企合作實踐教學(xué)為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打開一扇窗[J].大學(xué)教育，2014（2）.

[3] 周洪波.物聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010：45.

[4] 王楊，殷曉斌，陳付龍，趙傳信，陳少軍.面向高師院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實驗教學(xué)策略研究[J].大學(xué)教育，2014（8）.

[5] 姜臘林，王靜，徐蔚鴻.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方向課程改革研究[J].計算機教育，2011（10）.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]