“現(xiàn)代學(xué)徒制”下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺的分析與研究

李文翔 李忠森

摘 要：對工學(xué)結(jié)合校企合作“現(xiàn)代學(xué)徒制”培養(yǎng)模式，并對課程體系及實(shí)施過程進(jìn)行系統(tǒng)的整理與重構(gòu)，以校園網(wǎng)為依托，為學(xué)生、教師、企業(yè)提供一個無縫連接的開放的柔性平臺，已成為現(xiàn)代教育理論和實(shí)踐的重要內(nèi)容?；贐/S體系結(jié)構(gòu)，文中分析并給出了現(xiàn)代學(xué)徒制下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺的設(shè)計方案和功能模塊，同時提出了該平臺基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)和基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播工作流程。最后就平臺的應(yīng)用和功能的完善做了探討。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代學(xué)徒制；專業(yè)應(yīng)用平臺；Web服務(wù)；B/S體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）06-0-03

0 引 言

“現(xiàn)代學(xué)徒制”以企業(yè)用人需求與崗位資格標(biāo)準(zhǔn)為服務(wù)目標(biāo)，以校企合作為基礎(chǔ)，以學(xué)生（學(xué)徒）的培養(yǎng)為核心，以課程為紐帶，以工學(xué)結(jié)合、半工半讀為形式，以學(xué)校、行業(yè)、企業(yè)的深度參與和教師、師傅的深入指導(dǎo)為支撐的人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)、學(xué)中做”[1]。而專業(yè)應(yīng)用技術(shù)平臺建設(shè)通過信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享，方便教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)與工作，便于開展教學(xué)過程控制[2]。

在研究國內(nèi)外專業(yè)應(yīng)用技術(shù)平臺應(yīng)用方面所取得的理論和實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上[3-6]，對工學(xué)結(jié)合校企合作“現(xiàn)代學(xué)徒制”培養(yǎng)模式與課程體系及實(shí)施過程進(jìn)行系統(tǒng)的整理與重構(gòu)，為學(xué)生、教師、企業(yè)提供一個無縫連接的開放的柔性平臺，不斷推進(jìn)教學(xué)資源的共建共享，提高優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的使用效率，擴(kuò)大受益面。

1 現(xiàn)代學(xué)徒制平臺的設(shè)計方案

1.1 現(xiàn)代學(xué)徒制平臺的設(shè)計目標(biāo)

基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺是一個基于Internet的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。本平臺的建設(shè)不僅針對高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的在校生自主學(xué)習(xí)，還可以滿足物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)類企業(yè)人員、社會學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)咨詢及培訓(xùn)和開展科技服務(wù)工作的需要。從在校生學(xué)習(xí)的角度，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)資源庫提供給學(xué)生豐富的學(xué)習(xí)資料，拓展了學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)協(xié)作學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)的能力；從教師教學(xué)的角度，通過資源平臺可以進(jìn)行課程開發(fā)和課程教學(xué)，為教學(xué)提供了豐富優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源；從物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)和社會人員使用的角度，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)資源平臺項(xiàng)目為企業(yè)和社會人員提供了資源檢索、信息查詢、資料下載、教學(xué)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)咨詢、人員培訓(xùn)等功能。

1.2 平臺的運(yùn)行環(huán)境

（1）服務(wù)端

一臺用于提供Web服務(wù)運(yùn)行的Web服務(wù)器，可以安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)+IIS7.0+ASP.NET。

一臺用于管理數(shù)據(jù)庫空間并提供數(shù)據(jù)讀寫操作的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)當(dāng)安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)+SQL Server 2012。

一臺用于提供文件共享的文件服務(wù)器，主要安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)。

一臺專門處理流媒體文件的流媒體服務(wù)器，可以安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng)+Windows Media Encoder 7.1+H264編碼器+數(shù)碼攝像機(jī)。

（2）客戶端

普通PC機(jī)或智能終端，可以安裝Windows操作系統(tǒng)或其他操作系統(tǒng)+瀏覽器+VLC多媒體播放器。

1.3 平臺的組成及其功能模塊

根據(jù)文獻(xiàn)[7]與文獻(xiàn)[8]的闡述，綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，確定采用B/S模式下Web訪問的網(wǎng)絡(luò)教育和交流環(huán)境。平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺不僅能為在校學(xué)生提供學(xué)習(xí)和企業(yè)員工再學(xué)習(xí)的機(jī)會，還能為在校老師和企業(yè)導(dǎo)師提供交流的平臺。因此該平臺主要涉及的三類用戶分別為教員、學(xué)員和系統(tǒng)管理員。平臺的頂層用例圖如圖2所示。其中學(xué)員包含了在校學(xué)生和企業(yè)員工兩類用戶，而教師和企業(yè)導(dǎo)師都可以視為教員。

平臺三類用戶的需求是構(gòu)建一個現(xiàn)代學(xué)徒制下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和交流平臺。針對三類用戶的需求分析，該平臺由在線實(shí)時學(xué)習(xí)、離線學(xué)習(xí)、崗位技能培訓(xùn)、項(xiàng)目工作室、互動交流等應(yīng)用子系統(tǒng)組成，平臺功能模塊圖如圖3所示。

教員利用該平臺可以完成對教學(xué)資源的組織和管理工作，包括教學(xué)資源的增刪改操作等。教員可以通過專用攝像機(jī)將其講課過程實(shí)時傳輸?shù)椒?wù)器或者經(jīng)錄制處理后上傳到服務(wù)器，供學(xué)員在客戶端在線或離線學(xué)習(xí)。同時，作為教員的企業(yè)導(dǎo)師可以依據(jù)企業(yè)崗位需求在平臺上制定崗位技能培訓(xùn)計劃和任務(wù)，供學(xué)員進(jìn)行技能培訓(xùn)。該平臺提供了一個學(xué)員和教員二者之間項(xiàng)目合作交流的平臺，從而提高高校和企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作。在該平臺上教員可以依據(jù)學(xué)員的綜合表現(xiàn)做出綜合性評價。各應(yīng)用子系統(tǒng)的功能簡要說明如下：

（1）在線實(shí)時學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的實(shí)時直播功能，滿足學(xué)員線上實(shí)時學(xué)習(xí)的需求。在服務(wù)端，利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將教員的講課過程實(shí)時傳輸?shù)椒?wù)器，然后通過視頻直播模塊將音視頻信號采集編碼壓縮生成ASF流媒體文件，并經(jīng)服務(wù)器傳送到網(wǎng)絡(luò)上?？蛻舳耍瑢W(xué)員只需在瀏覽器上通過視頻直播連接就可以實(shí)時接收到教員講課的過程。

（2）離線學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是學(xué)習(xí)的點(diǎn)播功能，滿足學(xué)員線下自學(xué)的需求。在服務(wù)端，利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將教員的講課過程進(jìn)行錄制處理，通過專業(yè)的視頻處理軟件生成ASF流媒體文件后上傳到服務(wù)器的指定目錄下?？蛻舳耍瑢W(xué)員只需在瀏覽器上選擇教學(xué)視頻點(diǎn)播就可以進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（3）崗位技能培訓(xùn)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是學(xué)員企業(yè)崗位技能的培訓(xùn)。其主要參與者為企業(yè)導(dǎo)師與學(xué)員。企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)實(shí)際企業(yè)崗位的技能需求指定培訓(xùn)計劃，并給學(xué)員安排日常的工作和學(xué)習(xí)培訓(xùn)任務(wù)。學(xué)員根據(jù)企業(yè)導(dǎo)師發(fā)布的任務(wù)安排按時按量完成任務(wù)，并通過該系統(tǒng)上傳任務(wù)成果。企業(yè)導(dǎo)師可以實(shí)時跟蹤學(xué)員的動態(tài)，并依據(jù)學(xué)員的成果進(jìn)行相應(yīng)的評價。

（4）項(xiàng)目工作室

教員通過公告欄可以在網(wǎng)上發(fā)布項(xiàng)目招募信息。線下學(xué)員與教員之間可以通過各種形式完成項(xiàng)目，并上傳項(xiàng)目成果供其他成員參考使用。學(xué)員或教員也可以發(fā)布自己完成的研究成果，供其他成員參考使用與評價。

（5）資源共享平臺

提供一個基于Web的資源上傳下載平臺。教員可以上傳教學(xué)資源或相關(guān)優(yōu)質(zhì)資源到服務(wù)器的指定目錄下。學(xué)員可以通過下載鏈接下載相關(guān)教學(xué)資源。

（6）互動交流平臺

提供一個在線師徒交流、討論場所。學(xué)員可以向教員提問，教員進(jìn)行實(shí)時解答，也可以發(fā)布對某個問題或某個領(lǐng)域的典型解答。

（7）考核評價子系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于教員對學(xué)員的考核評價。主要包含崗位技能認(rèn)證子系統(tǒng)、網(wǎng)上作業(yè)評價子系統(tǒng)、網(wǎng)上考試子系統(tǒng)和項(xiàng)目成果效益評價子系統(tǒng)。具體如下：

a.崗位技能認(rèn)證子系統(tǒng)是對學(xué)員日常任務(wù)完成效果和崗位技能證書的綜合評價；

b.網(wǎng)上作業(yè)評價子系統(tǒng)在發(fā)布日常作業(yè)后，學(xué)員完成作業(yè)后對作業(yè)效果的綜合評價；

c.網(wǎng)上考試子系統(tǒng)通過發(fā)布在線考試題目，學(xué)員完成在線考試后進(jìn)行的考核評價；

d.項(xiàng)目成果效益評價子系統(tǒng)對學(xué)員在項(xiàng)目工作室中參與的程度以及完成項(xiàng)目的社會效益等進(jìn)行綜合評價。

2 平臺實(shí)現(xiàn)的主要關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)

采用基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、業(yè)務(wù)接口層和業(yè)務(wù)表示層。其五層結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)層。主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等邏輯關(guān)系。該層采用SQL Server 2012以及XML來完成；

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)層。該層起中介作用，是承接業(yè)務(wù)邏輯層對數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)調(diào)用。將后臺數(shù)據(jù)庫表的操作封裝于該層，即DAO組件都放在該層；

（3）業(yè)務(wù)邏輯層。該層主要將各種業(yè)務(wù)功能邏輯組件以Web服務(wù)組件進(jìn)行封裝，比如用戶登錄、視頻播放、文件上傳下載等功能；

（4）業(yè)務(wù)接口層。該層主要對業(yè)務(wù)邏輯層封裝的Web服務(wù)組件進(jìn)行描述和組合，并將Web服務(wù)組件注冊發(fā)布到IIS上，實(shí)現(xiàn)各個服務(wù)之間的交互；

（5）業(yè)務(wù)表示層。該層主要為用戶提供輸入/輸出交互界面，通過調(diào)用業(yè)務(wù)接口層上的Web服務(wù)將系統(tǒng)的各個功能在瀏覽器上輸出。

2.2 基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播

提供教學(xué)視頻直播是基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺的主要功能之一。目前流媒體技術(shù)的成熟發(fā)展為實(shí)現(xiàn)教學(xué)視頻直播提供了有效的技術(shù)支持。由于移動終端的普及，根據(jù)文獻(xiàn)[9]與文獻(xiàn)[10]的描述，該平臺使用基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播技術(shù)，主要解決客戶端在不同應(yīng)用平臺（PC機(jī)或智能終端）上視頻的實(shí)時播放問題。工作流程如圖5所示，采集端將采集到的音視頻信號進(jìn)行處理，并用H264編碼，經(jīng)RTP和UDP封裝后上傳至流媒體服務(wù)器。流媒體服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)送的RTSP交互協(xié)議發(fā)起或終結(jié)流媒體處理，并將經(jīng)過UDP、RTP拆包后的數(shù)據(jù)通過VLC編碼后在客戶端播放。

3 關(guān)于系統(tǒng)進(jìn)一步完善與應(yīng)用的思考

本文提出的基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)平臺只是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和專業(yè)交流平臺的一個基本雛形，平臺現(xiàn)有的基本功能可以進(jìn)一步完善和擴(kuò)充。目前可以從以下幾方面考慮：

（1）優(yōu)化考核評價標(biāo)準(zhǔn)，需要研究現(xiàn)代學(xué)徒制下考核評價的標(biāo)準(zhǔn)化和評價分析功能；

（2）完善開發(fā)更為友好的交互界面，繼續(xù)研究更為有效的視頻直播技術(shù)；

（3）在資源共享模塊方面，考慮采用Hadoop云平臺解決文件服務(wù)器資源不足的問題；

（4）在項(xiàng)目工作室方面，考慮引進(jìn)O2O模式來提高共同合作開發(fā)項(xiàng)目的服務(wù)。

4 結(jié) 語

本文給出了現(xiàn)代學(xué)徒制下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)平臺的設(shè)計方案，該平臺包含了在線實(shí)時學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、離線學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、崗位技能培訓(xùn)子系統(tǒng)、考核評價子系統(tǒng)、項(xiàng)目工作室、互動交流平臺和資源共享平臺等功能模塊，并提出了該平臺的基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)。針對實(shí)時視頻播放問題，給出一個基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播工作流程。平臺部署和實(shí)施工作成為后期研究的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]熊蘋.走進(jìn)現(xiàn)代學(xué)徒制[D].上海：華東師范大學(xué)，2004.

[2]劉艷莉，孫雨耕，程鵬，等.數(shù)字化教學(xué)資源共享信息平臺建設(shè)研究[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2011（2）：39-42.

[3]郜激揚(yáng)，劉鳳偉.基于校園網(wǎng)的教學(xué)資源平臺設(shè)計[J].中山大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，48（S1）：213-214.

[4]李健，譚愛平，劉曼春.基于Web 2.0的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺的構(gòu)建[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化，2012（5）：141-143，148.

[5]陳浩.基于AJAX的教學(xué)資源平臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].上海：華中師范大學(xué)，2009.

[6]呂元海.基于Native XML數(shù)據(jù)庫的視頻教學(xué)資源平臺構(gòu)建[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2011.

[7]劉柏洋.流媒體系統(tǒng)架構(gòu)的技術(shù)分析[J].四川理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，19（5）：51-54.

[8]潘捷.基于開源架構(gòu)的校園流媒體系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2009.

[9]李玲娟.一種視頻直播系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].青島：青島科技大學(xué)，2013.

[10]王征.移動終端流媒體傳輸協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)[D].杭州：浙江大學(xué)，2006.